2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Geofluids: Nature and dynamics of fluids in subduction zones |
|---|
| Project/Area Number |
21109006
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
岩森 光 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80221795)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
風早 康平 独立行政法人産業技術総合研究所, 地質情報研究部門, 深部流体グループ長 (50356763)
谷水 雅治 独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究主任 (20373459)
加藤 泰浩 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40221882)
徳永 朋祥 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (70237072)
栗田 敬 東京大学, 地震研究所, 教授 (00111451)
横山 哲也 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00467028)
|
|---|
| Keywords | 地殻流体 / マグマ / スラブ流体 / 熱水 / 鉱床 / 放射非平衡 / ダイナミクス / 数値実験 |
|---|
| Research Abstract |
日本全国を概ねカバーする火山のデータを得て解析を行った。微量元素・同位体の統合解析から、流体量・分布を全国規模で制約し、加えて、マントルウエッジ側にも系統的な組成変化を見出した。東北日本における岩手山、秋田駒ヶ岳、焼山、寒風山のU-Th放射非平衡測定を行い、前弧側の岩手山ではUに富む放射非平衡が、背弧側の寒風ではThに富む放射非平衡が確認された。スラブから放出される流体が島弧横断方向に連続的に変化していることが示唆された。
熱水については、北海道、東北地方を中心に深部流体調査を行い、東北日本においても深部低周波地震の発生地域の近傍にNaCl-CO2型の温泉水が存在することが確認できた。また、ホウ素同位体比の精密測定法を確立した。本手法は化学分離処理後に若干残存する共存元素による同位体比の変動を最低限に抑える手法で、最高精度を誇る。鉱床については、日本全国の熱水性鉱床のPb同位体比組成分析(65試料)を行い、熱水性鉱床は火山岩よりもさらにスラブ起源流体に近い組成を持っていることが明らかとなった。
ダイナミクスについては、多相流体が存在する系における多孔質弾性材料の挙動に関して、熱力学的考察に基づく議論の拡張を行った。次に、固液2面角と界面エネルギーの検討に基づく浸透率モデルと流体移動に関する一次元数値解析を実施した。圧縮性非濡れ相流体が引き起こす破壊の発生に関する室内実験的を行い、外的応力条件によっては、流体の浸入による破壊が発生することを確認した。また、粒状媒体中の液体の熱対流の解析を、界面導電現象を用いた浸透対流の流れ場の解析を実験と数値シミュレーションにより行い、局所化熱源からの熱プルームの流れ場を流動電位の分布から推定した。さらに部分溶融体の変形・液体の移動の研究を、変形可能なゲル粒子を用いた浸透流実験によって行い、振動現象を見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
火山、熱水、鉱床の天然岩石・鉱物・流体試料の調査、サンプリング、分析が順調に進み、基盤となるデータの蓄積が順調に進んだ。また、軽元素同位体に関する高精度分析手法、U-Th放射非平衡測定のルーチンも確立され、データ産出準備が整った。モデリング、アナログ実験については、多相系（固液共存系）の流動や破壊に対する興味深い現象の観察・再現に基づき、基礎的理解が進んだ。
|
| Strategy for Future Research Activity |
火山、熱水、鉱床の天然岩石・鉱物・流体試料の調査、サンプリング、分析を一層進めるとともに、先端分析手法を応用して、従来にないデータベース構築を進める。特に熱水のB,Liに関するデータベース、鉱床のPb,Nd同位体比のデータは初めての系統的試みとなる。これらのデータを統一的に説明する化学輸送を含む多相流のモデル化を開始する。
|
