Trace element features of slab-fluids under high-pressure and high-temperature conditions using synchrotron x-ray fluorescence analysis

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23654187
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: KAWAMOTO Tatsuhiko 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00303800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MIBE Kenji 東京大学, 地震研究所, 助教 (10372426)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Keywords: マグマ / 沈み込み帯 / 水流体 / 元素分配 / マントルウェッジ / 微量成分元素

Research Abstract

Using a micro-focused synchrotron x-ray beam, in-situ x-ray fluorescence spectra are obtained from aqueous fluids and haplogranite or jadeite melts under varied concentrations of (Na, K)Cl. Partition coefficients between the aqueous fluids and melts are calculated for Pb, Rb, and Sr. There is a positive correlation between the partition coefficients and pressure, as well as the partition coefficients and salinity. As compared to the saline fluids with 25 wt.% (Na, K)Cl, the Cl-free aqueous fluids can only dissolve one tenth (Pb, Rb) to one fifth (Sr) of the amount of large ion lithophile elements when they coexist with the melts. In the systems with 13-25 wt.% (Na, K)Cl, the partition coefficients of Rb and Pb are greater than unity, indicating the capacity of such highly saline fluids to effectively transfer Pb and Rb.

Research Products

• [Journal Article] Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab (2013)
  • Author(s): Kawamoto, T, Yoshikawa, M, Kumagai, Y, Mirabueno, MHT, Okuno, M, Kobayashi, T
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 110 Pages: 9663-9668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マグマはどのようにできるのか - 発生メカニズムに新仮説 - (2013)
  • Author(s): 川本竜彦, 神崎正美, 三部賢治
  • Journal Title: 現代化学(東京化学同人) Volume: 508 Pages: 58-63
• [Journal Article] 海と火山をつなぐマントルウェッジ流体 (2013)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Journal Title: 科学(岩波書店) Volume: 83 Pages: 1366-1372
• [Journal Article] Experimental study of the stability of a dolomite + coesite assemblage in contact with peridotite : implications for sediment/mantle interaction and diamond formation during subduction (2012)
  • Author(s): Martin, A. M., Laporte, D., Koga, K. T., Kawamoto, T., Hammouda, T.
  • Journal Title: J. Petrol. Volume: 53 Pages: 391-417
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Separation of supercritical slab-fluids to form aqueous fluid and melt components in subduction zone magmatism (2012)
  • Author(s): Kawamoto T., Kanzaki M., Mibe K., Matsukage K. N., Ono S.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci., U. S. A. Volume: 109 Pages: 18695-18700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Slab melting versus slab dehydration in subduction-zone magmatism (2011)
  • Author(s): Mibe, K., Kawamoto, T., Matsukage, N. K., Fei, Y., Ono, S.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences, U. S. A. Volume: 108, 20 Pages: 8177-8182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polybaric degassing of island arc low-K tholeiitic basalt magma recorded by OH concentrations in Ca-rich plagioclase (2011)
  • Author(s): Hamada, M., Kawamoto, T., Takahashi, E., Fujii, T.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 308 Pages: 259-266
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions (2014)
  • Author(s): Tatsuhiko Kawamoto, Kenji Mibe, Ken-ichi Kuroiwa, and Tetsu Kogiso
  • Organizer: Geofluids 3
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2014-03-02
• [Presentation] スラブ流体は塩水って, 誰が気にする? (2013)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Organizer: 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] マントルウェッジかんらん岩に捕獲された沈み込み起源のハロゲンと希ガス (2013)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫
  • Organizer: 日本地球化学会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] Convergence in Chemical Compositions between Aqueous Fluid and Silicate Melt in the Peridotite-H2O System Goldschmidt (2013)
  • Author(s): Mibe K, Kawamoto T & Ono S
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] Subducted Halogens and Noble Gases in the Mantle Wedge Peridotites Goldschmidt (2013)
  • Author(s): Kobayashi M, Sumino H, Nagao K, Ishimaru S, Arai S, Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Kobayashi T, Burgess R & Ballentine CJ
  • Year and Date: 2013-08-29
• [Presentation] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions Goldschmidt (2013)
  • Author(s): Kawamoto T, Mibe K, Kuroiwa K-I & Kogiso T
  • Year and Date: 2013-08-27
• [Presentation] In situ Observation of Dehydration and Incongruent Dissolution of Serpentine (Antigorite) into Aqueous Fluids Goldschmidt (2013)
  • Author(s): Nishizaki R & Kawamoto T
  • Year and Date: 2013-08-27
• [Presentation] Mantle Wedge Metasomatism Recorded in LREE-Depleted Calcic Amphibole in the Pinatubo Harzburgite Xenoliths (2013)
  • Author(s): Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Arai S, Tamura A, Kobayashi T & Okuno M
  • Organizer: Goldschmidt conference
  • Year and Date: 2013-08-26
• [Presentation] アジア東縁の沈み込み帯に産するマントルかんらん岩中の間隙水起源ハロゲンと希ガス (2013)
  • Author(s): 小林真大, 角野浩史, 齋藤健彦, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, Ray Burgess, Chris J. Ballentine
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-05-23
• [Presentation] スラブ流体 : 前弧では塩水で火山弧下では超臨界流体 (2013)
  • Author(s): 川本竜彦, 熊谷仁孝
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Presentation] Antigorite の水流体中での脱水分解反応における分解溶解のその場観察 (2013)
  • Author(s): 西崎遼, 川本竜彦
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Presentation] 圧力と塩濃度を関数にした高 Mg 安山岩と水流体の間の元素分配 (2013)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治, 黒岩健一, 小木曽哲
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-05-22
• [Presentation] Synchrotron radiation x-ray fluorescence analysis of aqueous fluids and high-magnesian andesite melt under high-temperature and high-pressure conditions (2013)
  • Author(s): Kawamoto, T., Mibe, K., Kuroiwa, K., Kogiso, T.
  • Organizer: Global-COE international symposium on Deep Earth Mineralogy
  • Place of Presentation: 松山市
  • Year and Date: 2013-03-05
• [Presentation] スラブ流体は塩水 (2013)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Organizer: 地殻流体研究会
  • Place of Presentation: 静岡県伊豆市
  • Year and Date: 2013-03-03
• [Presentation] スラブ流体が塩水だとすると, それがどうした? (2012)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Organizer: 日本火山学会
  • Place of Presentation: 長野県御代田町
  • Year and Date: 2012-10-16
• [Presentation] 一ノ目潟マントル捕獲岩中のCO_2-H_2O-Cl-S系流体包有物 (2012)
  • Author(s): 熊谷仁孝, 川本竜彦, 山本順司
  • Organizer: 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 火山フロント下マントル由来かんらん岩中にトラップされた H_2O 流体の塩濃度 : マントル交代作用との関係 (2012)
  • Author(s): 石丸聡子, 熊谷仁孝, 川本竜彦, 荒井章司, 水上知行, 山本順司, Okrugin, V.M.
  • Organizer: 日本地球化学会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2012-09-12
• [Presentation] マントル捕獲岩から推定する中国東北部の温度構造 (2012)
  • Author(s): 吉岡貴浩, 山本順司, 川本竜彦, 竹村恵二
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2012-05-23
• [Presentation] 一ノ目潟のかんらん岩捕獲岩中の Cl を含む CO_2-H_2O流体包有物 (2012)
  • Author(s): 熊谷仁孝, 川本竜彦, 山本 順司
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2012-05-20
• [Presentation] 高温高圧条件における水流体と花こう岩メルト間の鉛の分配 : 塩濃度と圧力の影響 (2012)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治, Helene Bureau, Solenn Reguer, Cristian Mocuta, Stefan Kubsky, Dominique Thiaudiere, 小野重明, 小木曽哲
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2012-05-20
• [Presentation] メルトと水流体の間の元素分配に与える圧力と塩濃度の影響 (2012)
  • Author(s): 川本竜彦
  • Organizer: 変成岩などシンポジウム 2012
  • Place of Presentation: 京都市関西セミナーハウス
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Synchrotron radiation x-ray fluorescence analysis of aqueous fluids and highmagnesian andesite melt under high-temperature and high-pressure conditions (2012)
  • Author(s): T. Kawamoto, K. Mibe, K. Kuroiwa, T. Kogiso
  • Organizer: Joint Symposium of Misasa-2012 and Geofluid-2
  • Place of Presentation: 鳥取県三朝町ブランカート
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] マントルウェッジ流体の化学的特徴 : 塩濃度の重要性 (2011)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治, 小野重明, 小木曽哲
  • Organizer: 新学術領域研究「地殻流体」研究会・サマースクール
  • Place of Presentation: 岩手県花巻市ホテル志戸平
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 放射光蛍光 X 線によるマグマと水流体の間の元素分配のその場観察 : スラブ流体は塩水か? (2011)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治, 吉岡貴浩, 黒岩健一, 小木曽哲
  • Organizer: 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 水戸市茨城大学
  • Year and Date: 2011-09-11
• [Presentation] スラブ由来超臨界流体が水流体とマグマに分離し 2 つのマグマ系列を作る (2011)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2011-05-26
• [Presentation] マルチアンビル型高温高圧発生装置を用いた蛍光 X 線分析によるマグマと水流体の間の元素分配に与える圧力と塩濃度の影響 (2011)
  • Author(s): 川本竜彦, 三部賢治, 黒岩健一, 小木曽哲
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Presentation] 水に飽和した島孤低カリウムソレアイト玄武岩マグマ : 斜長石斑晶の OH 含有量からの制約 (2011)
  • Author(s): 浜田盛久, 川本竜彦, 高橋栄一, 藤井敏嗣
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2011-05-25
  • Invited
• [Presentation] ピナツボ 1991 年噴出物から採取されたカンラン岩中の CO2 を含む塩水包有物 (2011)
  • Author(s): 熊谷仁孝, 芳川雅子, 川本竜彦, 小林 哲夫
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Remarks]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130528_1.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2012/121030_1.htm