2018 Fiscal Year Annual Research Report
Thermal evolution modelling of crystalline rock and long term history of chemical characteristics within the rock body
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16H06138
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
湯口 貴史 山形大学, 理学部, 准教授 (00516859)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱進化モデル / 花崗岩(結晶質岩) / 熱年代学 / 割れ目充填鉱物 / 変質鉱物 / 長期変遷 / 地層処分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，割れ目充填鉱物と変質鉱物の生成時期・温度条件および岩石学的な特徴の相違を把握することで，二次鉱物の生成をもたらす流体の化学的特性の長期変遷の解明を行う。本研究は，土岐花崗岩体を対象とし，以下のSTEP1－3を経ることで，2016－2019年度の4ヶ年で達成する計画である。
【STEP1】花崗岩の形成と発達に係る熱進化モデルの構築 【STEP2】流体の情報を保存する割れ目充填鉱物と変質鉱物の岩石学的情報と形成温度・年代の解明 【STEP3】流体の化学的特徴の長期的な変遷の解明
2018年度は第一に【STEP1】の最終成果として「Position-by-position cooling paths within the Toki granite, central Japan: Constraints and the relation with fracture population in a pluton」を国際誌Journal of Asian Earth Sciencesに公表した。これは熱年代学的な手法により高温から低温までの連続的な花崗岩体の領域ごとのt-T pathを構築したものである。各領域のt-T pathが示す冷却速度の相違や類似性を検証し，花崗岩体の熱進化モデルを構築した。また、この過程で，ジルコンU-Pb年代と黒雲母K-Ar年代までの冷却過程と割れ目分布が関連することを見出した。
第二に花崗岩体で普遍的に生じる変質現象であるソーシュライト化と緑泥石化に焦点を絞り研究を行い，新たな知見（岩石学的・年代学的知見）を獲得した。これは【STEP2】「流体の情報を保存する割れ目充填鉱物と変質鉱物の岩石学的情報と形成温度・年代の解明」に寄与する。得られた知見を組み合わせることで，STEP3の一端となる流体の時間的変化を明らかにすることができた。この成果は「Role of micropores, mass transfer, and reaction rate in the hydrothermal alteration process of plagioclase in a granitic pluton」として，国際誌American Mineralogistに投稿を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2018年度は「研究実績の概要」で述べたように，「【STEP1】花崗岩の形成と発達に係る熱進化モデルの構築」および「【STEP2】流体の情報を保存する割れ目充填鉱物と変質鉱物の岩石学的情報と形成温度・年代の解明」に関する2つのテーマに対して研究を進捗させた。深成岩体の熱進化モデルを構築したテーマでは論文化・国際誌への掲載に至った。
また斜長石のソーシュライト化により熱水の化学的な特徴の変遷を明らかにする研究においてはデータ収集から論文化までの達成を実施した。当初計画以上の成果として，花崗岩体の領域ごとのt-T path（熱モデル）と割れ目の分布の間に相関があることを定量的に示した。このことは熱水や物質の移動経路である割れ目の分布評価を行う上でも，熱モデルが有用となることを国際誌上で示すことができた。以上のことを総合的に勘案し，「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2019年度には，STEP1とSTEP2のデータを統合し，STEP3となる花崗岩体中の流体特性の長期変遷について明らかにする計画である。特に，花崗岩体で普遍的に生じる変質現象である斜長石のソーシュライト化と黒雲母緑泥石化の岩石学的・年代学的知見をもとに熱水流体の長期的な変遷を解明する。また斜長石のソーシュライト化と黒雲母緑泥石化後のイベントである炭酸塩鉱物の沈殿に着目し，一連の化学的特徴の長期的な変遷を評価する。得られた成果は順次取りまとめ，日本鉱物学会や日本地質学会での学会発表を行い、国際誌における公表を目指す。
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[Journal Article] Position-by-position cooling paths within the Toki granite, central Japan: Constraints and the relation with fracture population in a pluton.2019
Author(s)
Yuguchi, T., Sueoka, S., Iwano, H., Izumino, Y., Ishibashi, M., Danhara, T., Sasao, E., Hirata, T. and Nishiyama, T.
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Journal Title
Journal of Asian Earth Sciences
Volume: 169
Pages: 47-66
DOI
Peer Reviewed
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