多元素同位体指標を用いた西南日本前弧の海底泥火山流体の起源の解明

• Project Area: Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake-
• Project/Area Number: 15H01146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 西尾 嘉朗 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (70373462)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 地殻流体 / リチウム同位体 / 地殻深部流体 / 泥火山 / 地震 / 南海トラフ / 地球化学 / 活断層 / 地球・惑星内部構造 / 地質学 / 同位体 / リチウム / 地殻変動 / 海底

Outline of Annual Research Achievements

先行する研究(Nishio et al., 2015, http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.01.018)で，熊野前弧海盆泥火山から回収された掘削コアに含まれる間隙水の中から高温を経験した特徴である低7Li/6Liを発見した。この7Li/6Li値から，熊野前弧海盆泥火山流体は最大310°Cと推定した。本研究では，同じ南海トラフ沿いに存在する種子島沖の海底泥火山から採取された海洋堆積物コア中の間隙水のリチウム（Li）の同位体組成をはじめとする地球化学分析をおこなった。得られたLiと塩素(Cl)の元素比は海水値より有意に低く，海水以外の深部流体成分が有意に含まれることが明らかとなった。本研究では，得られたLi/Cl比が高く深部流体成分に富む間隙水試料を中心にLi同位体比を測定した。得られた種子島沖の海底泥火山の間隙水の7Li/6Li比は，熊野海底泥火山より有意に高い値であった。本研究結果から，種子島沖の海底泥火山が熊野海盆泥火山に比べて，噴出年代が古いためにLi同位体温度が低下してしまった可能性が考えられる。もしくは，熊野海盆泥火山流体の高温は深成岩帯による可能性も否定しきれない。そこで，本研究ではさらに，種子島沖泥火山の分析結果を議論するために，2016年に地球深部探査船『ちきゅう』を用いて掘削された南海トラフのデコルマを含めたコア試料中の間隙水の地球化学分析も実施した。得られたデコルマ流体の結果と海底泥火山流体の分析結果を比較して，南海トラフ域の海底泥火山流体の起源をより高精度に解析した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Discovery of extremely REY-rich mud in the western North Pacific Ocean (2016)
  • Author(s): Iijima, K., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Nakamura, K., Machida, S., Takaya, Y., Ohta, J., Haraguchi, S., Nishio, Y., Usui, Y., Nozaki, T., Yamazaki, T., Ichiyama, Y., Ijiri, A., Inagaki, F., Machiyama, H., Suzuki, K., Kato, Y., KR13-02 Cruise members
  • Journal Title: GEOCHEMICAL JOURNAL Volume: 50 Issue: 6 Pages: 557-573
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0431
  • NAID: 130005435147
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geochemistry of REY-rich mud in the Japanese Exclusive Economic Zone around Minamitorishima Island (2016)
  • Author(s): Fujinaga, K., Yasukawa, K., Nakamura, K., Machida, S., Takaya, Y., Ohta, J., Araki, S., Liu, H., Usami, R., Maki, R., Haraguchi, S., Nishio, Y., Usui, Y., Nozaki, T., Yamazaki, T., Ichiyama, Y., Ijiri, A., Inagaki, F., Machiyama, H., Iijima, K., Suzuki, K., Kato, Y., KR13-02, MR13-E02 Leg 2, KR14-02 Cruise Members
  • Journal Title: GEOCHEMICAL JOURNAL Volume: 50 Issue: 6 Pages: 575-590
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0432
  • NAID: 130005435148
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lithium isotopic systematics of submarine vent fluids from arc and back-arc hydrothermal systems in the western Pacific (2016)
  • Author(s): Araoka, D., Nishio, Y., Gamo, T., Yamaska, K., Kawabata, H.
  • Journal Title: Geochemistry, Geophysics, Geosystems Volume: 17 Issue: 10 Pages: 3835-3853
  • DOI: 10.1002/2016gc006355
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spatial and temporal variations of gas geochemistry at Mt. Ontake, Japan (2016)
  • Author(s): Kagoshima, T., Sano, Y., Takahata, N., Ishida, A., Tomonaga, Y., Roulleau, E., Pinti, D.L., Fischer, T.P., Lan, T., Nishio Y., Tsunogai, U., Guo, Z
  • Journal Title: Journal of Volcanology and Geothermal Research Volume: 325 Pages: 179-188
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2016.06.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lithium isotope evidence for magmatic assimilation of hydrothermally influenced crust beneath oceanic large igneous provinces (2015)
  • Author(s): Sano, T., Nishio, Y.
  • Journal Title: Geological Society of America Special Papers Volume: 511 Pages: 173-183
  • DOI: 10.1130/2015.2511(09)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ten-year helium anomaly prior to the 2014 Mt Ontake eruption (2015)
  • Author(s): Sano, Y., Kagoshima, T., Takahata, N., Nishio, Y., Roulleau., E., Pinti, D.L., Fischer, T.P.
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 13069-13069
  • DOI: 10.1038/srep13069
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 四国の中央構造線付近の湧水の地球化学的研究 (2016)
  • Author(s): 井口優，西尾嘉朗，藤内智士
  • Organizer: 第16回日本地質学会四国支部総会,
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2016-12-03
• [Presentation] 地球表層のリチウム循環における深部流体の影響 (2016)
  • Author(s): 西尾嘉朗
  • Organizer: 日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2016-09-14
  • Invited
• [Presentation] 地下水で見つかる異常に軽いリチウム同位体組成の謎, (2016)
  • Author(s): 西尾嘉朗
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Invited
• [Presentation] 地下水で見つかる異常に軽いリチウム同位体組成の謎 (2016)
  • Author(s): 西尾嘉朗
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • Place of Presentation: 千葉県幕張市
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Invited
• [Presentation] Lithium isotope research on pore fluids in deep-sea sediments (2016)
  • Author(s): Nishio, Y.
  • Organizer: International Workshop on Marine Manganese Minerals
  • Place of Presentation: 高知県高知市
  • Year and Date: 2016-03-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 1995年神戸地震に伴う断層水の化学組成変化 (2015)
  • Author(s): 西尾嘉朗
  • Organizer: 日本地震学会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市
  • Year and Date: 2015-10-26
• [Presentation] Lithium Isotope Systematics of Forearc Mud Volcano Fluids (2015)
  • Author(s): Nishio, Y., Morono, Y., Miyazaki, J., Inagaki, F., Takai, K.
  • Organizer: 25th annual V.M. Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lithium Isotopic Behavior during Water-Rock Interaction at High-Tempareture Deduced from Submarine Hydrothermal Systems (2015)
  • Author(s): Araoka, D., Nishio, Y., Gamo, T., Yamaoka, K., Kawahata, H.
  • Organizer: 25th annual V.M. Goldschmidt conference
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 資源地球科学におけるリチウム同位体ツールの可能性 (2015)
  • Author(s): 西尾嘉朗
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会2015
  • Place of Presentation: 千葉県幕張市
  • Year and Date: 2015-05-24
  • Invited
• [Remarks] 毎日新聞特集（地球深部変化、同位体で分析）
  • URL: http://mainichi.jp/articles/20150908/ddl/k39/040/638000c
• [Remarks] 研究成果が学際的電子ジャーナル「Scientific Reports」に掲載
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/information/2015081900017/
• [Remarks] 高知大学農林海洋科学部海洋資源科学科・海底資源環境学コース （理学系：地学・化学）
  • URL: https://www.facebook.com/kaiteishigen
• [Remarks] 高知大学農林海洋科学部 教員情報（研究者情報）
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/agrimar/japan/kenkyusha/066.html
• [Remarks] 高知大学研究者総覧
  • URL: http://www.jimu.kochi-u.ac.jp/~soran/sansyo.asp?ID=2348
• [Patent(Industrial Property Rights)] 海底地下状況モニタリング装置 (2016)
  • Inventor(s): 岡村慶・野口拓郎・西尾嘉朗
  • Industrial Property Rights Holder: 高知大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016-03-14