結晶質岩の熱進化モデルの構築および化学的な長期変遷の解明

• 研究課題/領域番号: 16H06138
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 地球・資源システム工学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 湯口 貴史 山形大学, 理学部, 准教授 (00516859)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
• キーワード: 高レベル放射性廃棄物の地層処分 / 花崗岩 / 熱進化モデル / 変質鉱物 / 花崗岩(結晶質岩) / 熱年代学 / 割れ目充填鉱物 / 長期変遷 / 地層処分 / 結晶質岩 / 熱モデル / アパタイトFT年代 / ジルコンU-Pb年代 / 岩石・鉱物・鉱床学 / 大深度地下

研究成果の概要

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において，地下水シナリオを想定した場合，地下水の化学的特徴の長期的な将来予測が，重要な課題である。本研究は，①花崗岩の形成と発達に係る熱進化モデルの構築（研究成果：Yuguchi et al., 2016; 2017; 2019A），②流体の情報を保存する二次鉱物の岩石学的情報と形成温度・年代の解明（研究成果：Yuguchi et al., 2019B）を通じて，結晶質岩(花崗岩)体中の流体(熱水や地下水)の化学的特徴の長期変遷を解明する手法を構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は，マグマから貫入・定置・固化を経て深成岩へと至る熱進化モデルを構築したこと，また花崗岩体中の二次鉱物の岩石学的情報・熱年代学的情報を取得し，それらを組み合わせることで『花崗岩体内の流体の長期変遷の解明に必要な手法』を構築した点である。これらの知見や手法は地質環境変動のモデル化に際して有益な情報(地質履歴)になり得る。これは地層処分の長期安全性に関する不確実性を低減することに繋がる。

研究成果

• [雑誌論文] Weathering processes of submarine hydrothermal deposits at the Hakurei Site, Izena cauldron, Okinawa Trough (2020)
  • 著者名/発表者名: Hatsukawa, H., Nakashima, K., Yuguchi, T.
  • 雑誌名: 社会地質学会誌(Geo-pollution Science, Medical Geology and Urban Geology) 巻: 16
  • NAID: 40022437620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization processes of quartz in a granitic magma: Cathodoluminescence zonation pattern controlled by tenperature and tiatniumu diffusivity (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuguchi. T.,Ogita, Y., kato, T., Yokota, R., Sasao, E., Nishiyama, T.
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 192 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2020.104289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Duluth Complex apatites age reference material for LA-ICP-MS based fission-track dating (2019)
  • 著者名/発表者名: Hideki Iwano, Tohru Danhara, Takashi Yuguchi, Takafumi Hirata, Masatsugu Ogasawara
  • 雑誌名: Terra Nova 巻: 31 号: 3 ページ: 12393-12393
  • DOI: 10.1111/ter.12393
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Role of micropores, mass transfer, and rfeaction rfate in the hydrothermal alteration process of plagioclase in a granitic pluton (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuguchi. T., Shoubuzawa, K., Nishiyama, T. ほか4名
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 104 号: 4 ページ: 536-556
  • DOI: 10.2138/am-2019-6786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Position-by-position cooling paths within the Toki granite, central Japan: COnstraints and the relation with fracture population in a pluton. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuguchi, T., Sueoka, S., Nishiyama, T. ほか6名
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Science 巻: 169 ページ: 47-66
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2018.07.039
  • NAID: 130007690818
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 花崗岩類中の鉱物分布および鉱物組合せとその量比（モード組成）の新たな評価手法の構築： (2017)
  • 著者名/発表者名: 石橋正祐紀，湯口貴史
  • 雑誌名: 応用地質 巻: 58 号: 2 ページ: 80-93
  • DOI: 10.5110/jjseg.58.80
  • NAID: 130006307991
  • ISSN: 0286-7737, 1884-0973
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial distribution of the apatite fission-track ages in the Toki granite, central Japan: Exhumation rate of a Cretaceous pluton emplaced in the East Asian continental margin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuguchi, T., Sueoka, S., Iwano, H., Danhara, T., Ishibashi, M., Sasao, E. and Nishiyama
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 26 号: 6
  • DOI: 10.1111/iar.12219
  • NAID: 130007785485
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 開いた系における変成反応と物質移動の解析：特異値分解法の新しい応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山忠男，森部陽介，森康，重野未来，湯口貴史
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 123 ページ: 717-731
  • NAID: 130006279048
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zircon growth in a granitic pluton with specific mechanisms, crystallization temperatures and U–Pb ages: Implication to the ‘spatiotemporal’ formation process of the Toki granite, central Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuguchi, T., Iwano, H., Kato, T., Sakata, S., Hattori, K., Hirata, T., Sueoka, S., Danhara, T., Ishibashi, M., Sasao, E., and Nishiyama, T
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 111 号: 1 ページ: 9-34
  • DOI: 10.2465/jmps.151007
  • NAID: 130005131514
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 地下水および物質移行経路と花崗岩冷却過程の関係に関する検討． (2019)
  • 著者名/発表者名: 笹尾英嗣，石橋正祐紀，湯口貴史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年年会
• [学会発表] 花崗岩体の石英の結晶化プロセス：石英のCL累帯パターンとTitaniQ温度計． (2019)
  • 著者名/発表者名: 湯口貴史，小北康弘，加藤丈典，横田倫太郎，笹尾英嗣，西山忠男
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2019年年会
• [学会発表] 北上山地, 堺ノ神深成岩体の岩石化学的研究：結晶分化作用と地質温度計・圧力の適用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木哲士，中島和夫，湯口貴史
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2019年年会
• [学会発表] In-situジルコンのU-Pb年代とTi濃度の同時取得：世界で最も若い黒部川花崗岩体を用いたアプローチ． (2019)
  • 著者名/発表者名: 石橋梢，坂田周平，山嵜勇人，湯口貴史
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2019年年会
• [学会発表] 東北日本，遠野複合深成岩体の冷却プロセスの推定：石英の結晶化温度に着目したアプローチ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小北康弘，加藤丈典，湯口貴史
  • 学会等名: ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会・フィッション・トラック研究会2019年度 合同研究会
• [学会発表] In-situジルコンのU-Pb年代とTi濃度の同時取得：世界で最も若い黒部川花崗岩体を用いたアプローチ (2019)
  • 著者名/発表者名: 石橋梢，坂田周平，湯口貴史
  • 学会等名: ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会・フィッション・トラック研究会2019年度 合同研究会
• [学会発表] 結晶質岩体に産出する石英の結晶化温度推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小北康弘，加藤丈典，湯口貴史
  • 学会等名: 原子力学会中部支部2019年度研究会
• [学会発表] わが国の花崗岩中の空隙分布に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石橋正祐紀，笹尾英嗣，湯口貴史，森川佳太，村上裕晃
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018
• [学会発表] 土岐花崗岩体内部の冷却履歴の位置的な相違：相違をもたらす原因と割れ目との関連 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯口貴史、末岡茂、岩野英樹、五十公野裕也、石橋正祐紀、檀原徹、笹尾英嗣、平田岳史、西山忠男
  • 学会等名: 日本地質学会第125年学術大会
• [学会発表] 花崗岩体中の斜長石の熱水変質：微小孔の役割，物質移動および反応速度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯口貴史、菖蒲澤花穂、小北康弘、八木公史、石橋正祐紀、笹尾英嗣、西山忠男
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2018年年会
• [学会発表] 熱水変質による花崗岩中黒雲母の緑泥石化機構の再考 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石井貴大，小暮敏博，菊池亮佑，宮脇律郎，湯口貴史
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2018年年会
• [学会発表] カソードルミネッセンス像解析およびチタン濃度定量分析に基づく (2018)
  • 著者名/発表者名: 小北康弘，加藤丈典，湯口貴史
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2018年年会
• [学会発表] 熱水変質を受けた花崗岩中黒雲母の緑泥石化機構に関する新しい知見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石井 貴大、小暮 敏博、菊池 亮佑、宮脇 律郎、湯口 貴史
  • 学会等名: JPGU-AGU Joint Meeting 2017
• [学会発表] 断層形成に伴う花崗岩基質中の空隙への影響に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石橋正祐紀、森川佳太、笹尾英嗣、湯口貴史
  • 学会等名: 日本地質学会第124年学術大会
• [学会発表] 走査型X線分析顕微鏡を用いた鉱物マップの作成と鉱物組合せの把握 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石橋正祐紀・湯口貴史
  • 学会等名: 平成28年度応用地質学会研究発表
  • 発表場所: 日立システムズホール仙台(仙台市)
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Hydrothermal chloritization processes from biotite in the Toki granite, Central Japan: Temporal variations of of the compositions of hydrothermal fluids associated with chloritization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama,T., Yuguchi, T.
  • 学会等名: 2016 TIGeR Conference, Curtin
  • 発表場所: Curtin University（パース市，オーストラリア）
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 土岐花崗岩の アパタイトフィッション・トラック年代の空間分布：大陸縁辺部に定置した深成岩体の上昇速度 (2016)
  • 著者名/発表者名: 湯口貴史・末岡茂・岩野英樹・檀原徹・石橋正祐紀・笹尾英嗣・西山忠男
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学(金沢市)
  • 年月日: 2016-09-23