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蛇紋岩化作用に伴う反応-物質移動のフィードバック

Publicly Offered Research

Project AreaGeofluids: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
Project/Area Number 24109701
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

岡本 敦  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40422092)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords蛇紋岩化作用 / シリカ交代作用 / 水熱実験 / 反応帯 / 物質移動 / 間隙水圧 / 反応進行度 / 蛇紋石 / マントル / 熱水変質 / 加水反応 / 反応速度 / モホ
Research Abstract

地殻物質とマントル物質の境界を模擬して,かんらん石-石英-水系において反応帯の形成実験を行った.実験条件は,250℃,飽和蒸気圧であり,また、反応を促進させるために, pH13.5のNaOH水溶液を用いた.反応物の空間分布を明らかにするために,メインのオートクレーブ内に片側だけが空いた反応チューブを設置し,石英とかんらん石の粉末を設置した.実験時間は最大46日であり,実験後は,X線回折,熱重量測定を行うとともに,走査型電子顕微鏡による薄片の画像解析から各鉱物量と空隙の測定を行った.かんらん石/石英の境界から,系統的な反応物の変化が観察された.境界に近い部分では,スメクタイト+蛇紋石が生成し,境界よりも1cm程度離れた部分では蛇紋石+ブルース石+マグネタイトが形成した.シリカ活量が高い部分では滑石の形成が予想されたが,今回は滑石組成に少しNaが加わったスメクタイトが形成した.反応チューブ外側の溶液のシリカ活量は蛇紋石+ブルーサイトの平衡とほぼ一致しており,わずか1 cm程度で3桁ほどのシリカ活量の勾配が出来ていたことを示唆する.かんらん石の加水反応は時間とともに進行し,もっとも進行していた部分ではおよそ80%のかんらん石が反応している.また、反応管内の含水量は石英との境界において低いことが明らかとされた.より詳細な反応メカニズムを明らかにするために,それぞれの鉱物の生成反応の反応進行度を求めた.その結果,かんらん石の加水反応と,シリカ交代作用による2つの脱水反応が競合して起こっていることが明らかになった.シリカ交代作用は水を吐き出すとともに固体体積が増加する反応であるために,反応帯が進行するに従って,局所的な間隙水圧の上昇がおこる.このようなプロセスは沈み込み帯におけるマントルウェッジとスラブとの境界面においても、ダイナミックな物性変化を起こしえることが予想される.

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Coupled reaction and silica diffusion during serpentinization2013

    • Author(s)
      Ogasawara Y., Okamoto A., Hirano N., Tsuchiya N
    • Journal Title

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      Volume: 119 Pages: 212-230

    • DOI

      10.1016/j.gca.2013.06.001

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of silica transport on serpentinization in Ol-Opx-H_2O system2013

    • Author(s)
      Okamoto A., Ogasawara Y., Hirano N., Tsuchiya T
    • Journal Title

      Procedia Earth and Planetary Science, Water-rock interaction

      Volume: 14 Pages: 624-628

    • DOI

      10.1016/j.proeps.2013.03.015

    • Related Report
      2013 Annual Research Report 2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 海洋リソスフェアにおける蛇紋岩化作用の速度:水熱実験からの制約.2012

    • Author(s)
      岡本敦
    • Journal Title

      岩石鉱物科学

      Volume: 41 Pages: 185-192

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Coupling of mass transport and serpentinization reactions.2014

    • Author(s)
      Okamoto A., Oyanagi R., Tsuchiya, N.
    • Organizer
      Geofluid 3: Nature and Dynamics of fluids in subduction zones.
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Coupled of mass transport and serpentinization reactions.2014

    • Author(s)
      Okamoto A., Oyanagi R., Tsuchiya, N.
    • Organizer
      11th international symposium on Water dynamics
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Coupled mass transport and serpentinization at crust/mantle boundary: Insights from hydrothermal experiments.2014

    • Author(s)
      Okamoto A., Oyanagi R., Tsuchiya N.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] かんらん石-石英境界における熱水変質の反応進行度と空隙率変化.2014

    • Author(s)
      大柳良介・岡本 敦・土屋範芳
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of silica transport on serpentinization in Ol-Opx-H2O system2013

    • Author(s)
      Atsushi Okamotoa , Yuichi Ogasawaraa, Nobuo Hiranoa, Noriyoshi Tsushiya
    • Organizer
      14th international symposium on Water-rock interaction
    • Place of Presentation
      Avignon (France)
    • Year and Date
      2013-06-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛇紋岩化反応とシリカの拡散とのカップリング2013

    • Author(s)
      岡本 敦、小笠原 由一、大柳良介、土屋範芳
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2013-05-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 水熱実験による蛇紋岩化作用におけるpHとシリカの影響についての検討2013

    • Author(s)
      大柳良介、岡本 敦、土屋範芳
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2013-05-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Silica Transport on Serpentinization in the Ol-Opx-H2O System.2013

    • Author(s)
      Okamoto, A., Ogasawara, Y., Hirano, N., Tsuchiya, N.
    • Organizer
      the Fourteenth International Symposium on Water-Rock Interaction, WRI14,
    • Place of Presentation
      Avinion, France
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛇紋岩化作用進行度の空間分布と物質移動.2013

    • Author(s)
      岡本 敦・大柳良介・清水浩之・土屋範芳
    • Organizer
      日本地質学会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛇紋岩化反応とシリカの拡散とのカップリング2013

    • Author(s)
      岡本 敦・大柳良介・土屋範芳
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合
    • Place of Presentation
      幕張
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrothermal experiment on serpentinization at crust/mantle boundary2013

    • Author(s)
      Oyanagi R., Okamoto A., Tsuchiya N.
    • Organizer
      American Geophysics nion
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛇紋岩化作用における物質移動と律速過程2012

    • Author(s)
      岡本 敦、小笠原 由一、土屋範芳
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2012-05-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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