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データ駆動型アプローチによる海洋下部地殻および上部マントル変質速度の探索

研究課題

研究課題/領域番号 18J01649
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

大柳 良介  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード反応速度 / 蛇紋岩 / 蛇紋岩化作用 / 水熱実験 / データ駆動型手法 / 逆問題
研究実績の概要

これまで,岩石―水反応のような不均一反応系は高度な非線形性をもつため,反応経路の解析には緻密な分析を必要としていた.そこで,研究代表者は昨年度に開発した水熱反応の反応速度解析アルゴリズムに着想を得て,本年度は機械学習的アプローチにより水熱反応の反応経路を自動的に選び出す手法を開発した.この手法は,反応経路の全組み合わせに対する逆解析を行い,Widely-applicable Bayesian Information Criterionと呼ばれるベイズ自由エネルギーの近似量を計算することで,反応経路を選び出すものである.さまざまなケースでのベンチマークテストを行った結果,数が少なくノイズが大きいようなデータからは正しい反応経路を選ぶことが難しい反面,数が多くノイズが少ないデータからはほとんどの場合で正しい反応経路を選ぶことができるとわかった.この手法を用いることで,解析が難しい非線形現象を簡単に解釈できることが期待される.これらの研究成果は,The European Physics Journalに受理され,掲載された.
また,これらの研究と並行して岩石試料の地球化学的解析を行い,海洋底に露出しているマントル岩石の変質プロセスの解読を試みた.小笠原海溝から採取した蛇紋岩のいくつかは破砕されて角礫化されており,炭酸塩でセメントされている.地球化学的分析・解析から,炭酸塩はマントル岩石を循環する古海水から析出したことがわかった.更に,古海水は0.1-0.01m/sの速度で最大30年循環していたことがわかった.一方で,推定された寿命は,大西洋における蛇紋岩熱水湧水系より遥かに短い(>30,000年).これらの結果は,生命の餌となる可能性があるマントル由来の流体が間欠的に供給されている可能性を示唆している.これらの結果は,論文としてまとめ,現在査読中である.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Albite?K-feldspar?quartz equilibria in hydrothermal fluids at 400, 420°C and 20?35 MPa: Experimental measurements and thermodynamic calculations2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Atsushi、Ishii Hajime、Oyanagi Ryosuke、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Geothermics

      巻: 94 ページ: 102109-102109

    • DOI

      10.1016/j.geothermics.2021.102109

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploration of nonlinear parallel heterogeneous reaction pathways through Bayesian variable selection2021

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi Ryosuke X.、Kuwatani Tatsu、Omori Toshiaki
    • 雑誌名

      The European Physical Journal B

      巻: 94 号: 2 ページ: 42-42

    • DOI

      10.1140/epjb/s10051-021-00053-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discovery of datolite in a high–pressure marble from the Sanbagawa metamorphic belt: Indication of B–rich fluid activity2021

    • 著者名/発表者名
      YOSHIDA Kenta、NIKI Sota、SAWADA Hikaru、OYANAGI Ryosuke
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 116 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.2465/jmps.200730

    • NAID

      130007995438

    • ISSN
      1345-6296, 1349-3825
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silica controls on hydration kinetics during serpentinization of olivine: Insights from hydrothermal experiments and a reactive transport model2020

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi Ryosuke、Okamoto Atsushi、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 270 ページ: 21-42

    • DOI

      10.1016/j.gca.2019.11.017

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse isocon analysis: A data-driven approach for material transfer estimation2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwatani Tatsu、Yoshida Kenta、Ueki Kenta、Oyanagi Ryosuke、Uno Masaoki、Akaho Shotaro
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 532 ページ: 119345-119345

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2019.119345

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of secondary olivine after orthopyroxene during hydration of mantle wedge: evidence from the Khantaishir Ophiolite, western Mongolia2019

    • 著者名/発表者名
      Otgonbayar Dander, Atsushi Okamoto, Masaaki Uno, Ryosuke Oyanagi, Takayoshi Nagaya, Ulziiburen Burenjargal, Tsuyoshi Miyamoto, Noriyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 174:86 号: 11 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1007/s00410-019-1623-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sparse Modeling of Nonlinear Dynamics in Heterogeneous Reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Masaki、Kuwatani Tatsu、Oyanagi Ryosuke、Omori Toshiaki
    • 雑誌名

      Neural Information Processing. ICONIP 2019

      巻: 11954 ページ: 380-391

    • DOI

      10.1007/978-3-030-36711-4_32

    • ISBN
      9783030367107, 9783030367114
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple Kinetic Parameterization in a Reactive Transport Model Using the Exchange Monte Carlo Method2018

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi Ryosuke、Okamoto Atsushi、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 8 号: 12 ページ: 579-579

    • DOI

      10.3390/min8120579

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Variable occurrences of magnetite and iron mobility during serpentinization: insights from samples from CM1A of Oman Drilling Project2020

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi, R., Yoshida, K., Niwa, Y., Takeichi, Y., Kimura, M., Yoshida, K., Okamoto, A., Oman Drilling Project Phase 2 Science Party, 2020.
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オマーンオフィオライト下部地殻―マントル境界の蛇紋岩化プロセスに伴うき裂形成:数値シミュレーションと画像解析による考察2020

    • 著者名/発表者名
      吉田一貴,大柳良介,清水浩之,岡本敦,土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2020年会オンライン
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界条件での曹長石-カリ長石の溶解平衡:熱力学データの拡張と水熱実験からの制約2020

    • 著者名/発表者名
      石井肇,岡本敦,大柳良介,土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2020年会オンライン
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マントルウェッジの炭酸塩化に伴う脱水反応,体積変化と元素移動2020

    • 著者名/発表者名
      岡本敦,大柳良介,吉田一貴,宇野正起,サティシュ クマール
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2020年会オンライン
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 四国中央部三波川変成帯東五良津岩体中のマーブルに見られるダトー石の形成条件とその意義2020

    • 著者名/発表者名
      吉田健太、仁木創太、沢田輝、大柳良介
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Bayesian Data-driven Approach for Extracting Nonlinear Dynamics of Heterogeneous Reactions2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤雅起、桑谷立、大柳良介、大森敏明
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Extension of log K of aqueous species to low-water density conditions and comparison with hydrothermal experiments on feldspar dissolution2020

    • 著者名/発表者名
      石井肇、岡本敦、大柳良介、土屋範芳
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Numerical prediction of effect of olivine content for proceeding of serpentinization2020

    • 著者名/発表者名
      吉田一貴、岡本敦、大柳良介、清水浩之、土屋範芳、Oman Drilling Project Phase 2 Science Party
    • 学会等名
      JpGU-AGU joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic rate control changes during reactive-transport processes of serpentinization2020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      Goldschmidt 2020 Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Two Stage P-T-T History of the Sanbagawa Metamorphic Terrane Constrained by Grossular U-Pb Geochronology2020

    • 著者名/発表者名
      S. NIKI, K. YOSHIDA, H. SAWADA, R. OYANAGI, T. HIRATA
    • 学会等名
      Goldschmidt 2020 Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metamorphic Evolution of Subducting Sediments Detected by Sparse-Modelling2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida K, Kuwatani T, Ueki K, Oyanagi R & Akaho S
    • 学会等名
      Goldschmidt 2020 Virtual
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fracture patterns during serpentinization in oceanic lower crust: Insights from the Oman ophiolite and numerical simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yoshida, Atsushi Okamoto, Ryosuke Oyanagi, Hiroyuki Shimizu, Noriyoshi Tsuchiya, Oman Drilling Project Phase 2 Science Party
    • 学会等名
      GSA 2020 Connects Online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Episodic mantle wedge carbonation induced by infiltration of oxidizing fluids2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Ryosuke Oyanagi, Kazuki Yoshida, Masaoki Uno, Madhusoodhan Satish-Kumar3
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深海6300mから採取された蛇紋岩中の炭酸塩脈の成因とその意義2020

    • 著者名/発表者名
      大柳良介,岡本敦,サティシュ クマール,南雅代,針金由美子,道林克禎
    • 学会等名
      変成岩などシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] EBSD解析の新しい試み2020

    • 著者名/発表者名
      Wallis Simon, Takayoshi Nagaya, Kenta Yoshida, Ryosuke Oyanagi
    • 学会等名
      変成岩などシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dissolution kinetics of forsterite olivine at >200 °C: implication for the kinetics of serpentinization2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Tatsu Kuwatani, Katsuhiko Suzuki
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Specifying rate constants and reaction path on the water-rock chemical reaction based on exchange Monte Carlo method and sparse modeling2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Tatsu Kuwatani, Toshiaki Omori
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sparse Modeling of Nonlinear Dynamics in Heterogeneous Reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ito, Tatsu Kuwatani, Ryosuke Oyanagi, Toshiaki Omori
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic data of aqueous species for supercritical water-rock interaction: dissolution experiments and density-based extrapolation2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Hajime Ishii, Ryosuke Oyanagi, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Modeling of the progressive evolution of subducting slab composition by sparse modeling2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yoshida, Tatsu Kuwatani, Kenta Ueki, Ryosuke Oyanagi, Shotaro Akaho
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Data-driven estimation of material transfer from bulk compositions2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsu Kuwatani, Kenta Yoshida, Kenta Ueki, Ryosuke Oyanagi, Shotaro Akaho
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Evidence for semi-brittle flow in mantle-wedge serpentinites under high pore fluid pressure and their implications for deep low frequency earthquakes2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kataoka, Yurina Nagata, Ken-ichi Hirauchi, Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto, Katsuyoshi Michibayashi
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hydration and development of fracture network within oceanic lower crust: an evidence from CM1A of Oman Drilling2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Kazuki Yosida, Ryosuke Oyanagi, Oman Drilling Project Phase 2 Science Party3
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Kinetics of silica metasomatism during serpentinization revealed by hydrothermal experiments on olivine-quartz-seawater at 300℃2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      European Geosciences Union General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrothermal Alteration of the Crust-Mantle Transition and Upper Mantle in the Samail Ophiolite: Insights from the Oman Drilling Project2019

    • 著者名/発表者名
      Gretchen L. Fruh-Green, Marta Grabowska, Ryosuke Oyanagi, Kosuke Kimura, Atsushi Okamoto, Tomoaki Morishita, Akihiro Tamura, Frieder Klein, Damon A. H. Teagle, Eiichi Takazawa, Judith A. Coggon, Juerg M. Matter, Peter B. Kelemen, and OmanDP Phase 2 Science Party
    • 学会等名
      European Geosciences Union General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of fracture network and permeability enhancement during olivine hydration within oceanic lower crust2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Yoshida, Atsushi Okamoto, Ryosuke Oyanagi, Hiroyuki Shimizu, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      International Conference on Ophiolites and the Oceanic Lithosphere
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 交換モンテカルロ法を用いた蛇紋岩化作用におけるSi交代作用メカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      大柳 良介、岡本 敦、土屋 範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 玄武岩-水系における熱水変成作用によるザクロ石の合成2018

    • 著者名/発表者名
      根津 勇介、岡本 敦, 宇野 正起、平野 伸夫、大柳 良介、土屋 範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Time scales of Cl-bearing fluid infiltration and permeability estimated by reactive transport modelling for granulite/amphibolite-hosted reaction zones, Sor Rondane Mountains, East Antarctica2018

    • 著者名/発表者名
      Diana Mindaleva、Masaoki Uno、Fumiko Higashino、Takayoshi Nagaya、Ryosuke Oyanagi、Atsushi Okamoto、Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 海洋底蛇紋岩作用におけるSi交代作用の律速過程2018

    • 著者名/発表者名
      大柳 良介、岡本 敦、土屋 範芳
    • 学会等名
      日本地質学会第125年学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Hydrothermal experiments on olivine-quartz-seawater system at 300° C: implication for the progress of silica-metasomatism during serpentinization at the crust-mantle boundary in the oceanic lithosphere.2018

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi, R., A. Okamoto, and N. Tsuchiya
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrothermal Alteration of the Crust-Mantle Transition and Upper Mantle in the Samail Ophiolite: Insights from Holes CM1A and CM2B of the Oman Drilling Project.2018

    • 著者名/発表者名
      Frueh-Green, G. L.; Grabowska, M.; Oyanagi, R.; Kimura, K.; Morishita, T.; Okamoto, A.; Klein, F.; Tamura, A.; Teagle, D. A. H.; Takazawa, E.; Coggon, J. A.; Kelemen, P. B.; Matter, J. M.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First geochemical and mineralogical results of Oman Crust-Mantle transition: holes CM1A and CM2B characterization aboard DV-Chikyu_ Oman Drilling Project, Phase 2 Leg32018

    • 著者名/発表者名
      Fatna, K.; Rospabe, M.; Giampouras, M.; Chatterjee, S.; Ishii, K.; Tamura, A.; Dygert, N.; Oyanagi, R.; Wang, K. L.; Benoit, M.; Teagle, D. A. H.; Takazawa, E.; Kelemen, P. B.; Coggon, J. A.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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