2023 Fiscal Year Final Research Report

Water absorption and dehydration processes and fluid transfer pathways in cold subduction zones considering redox conditions.

Research Project

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Project/Area Number	19H01999
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	Hirajima Takao 京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (90181156)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	網田和宏秋田大学, 理工学研究科, 助教 (20378540) 大沢信二京都大学, 理学研究科, 教授 (30243009) 苗村康輔岩手大学, 教育学部, 准教授 (50725299) 中村高志山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60538057) 吉田健太国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (80759910)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	深部流体 / 三重点青色片岩 / アルカリ輝石 / ラマン炭質物温度計 / クラッシュリーチング / 白雲母K-Ar年代 / 神居古潭変成帯 / 黒瀬川帯
Outline of Final Research Achievements	In this study, we investigated the water absorption and dehydration reactions that occur in metamorphic basalts with low oxidation state and metamorphic Mn/Fe-rich siliceous rocks with high oxidation states which formed in the past cold subduction zones. Studies of natural metamorphic basalt have shown that lawsonite-blueschist is formed by water absorption reaction at temperatures below 300°C, and epidote-blueschist is formed by dehydration reaction above 300°C. We proposed the idea that various hydrous minerals such as Okhotskite and Mn-Lawsonite are formed in metamorphic Mn/Fe-rich siliceous rocks under the conditions of lawsonite-blueschist facies, and that rocks containing these minerals transport H2O to the Earth's interior and buffer oxygen in the mantle. In addition, it was found that the unit interface of the subduction zone plays a unique role as a passage for deep fluids.
Free Research Field	岩石学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	令和6年能登半島地震は地下深部の多量の流体によって誘発されたと考えられているが、その深部流体の起源や通路は未解明である。本研究では、深部流体活動を理解するために、冷たい沈み込み帯の地下30㎞付近で形成されたスラブ由来の変成岩を用いて研究した。その結果、300℃以下では、沈み込むスラブはマントル深部へのH2Oの運び手になるが、300℃以上では含水鉱物の脱水反応が生じ、多量のH2Oを放出することを突き止めた。西南日本の地下に沈み込むフィリッピン海プレートの周辺では上記の脱水反応に加え、青色片岩がエクロジャイトに変化する際にも流体が放出されるので、当該地域の活発な地震活動に関連していると考えられる。