| 研究課題/領域番号 |
18KK0376
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
岩石・鉱物・鉱床学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
岡本 敦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (40422092)
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| 研究期間 (年度) |
2019 – 2022
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
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| キーワード | 岩石ー流体相互作用 / 岩石組織 / 水熱実験 / ナノスケール / 熱水鉱床 / シリカ / 蛇紋岩 / 空隙 / 岩石ー水相互作用 / 鉱物微細組織 / 石英脈 / オマーンオフィオライト / X線CT / 鉱物脈 / ナノ組織 / 断層岩 / 変質作用 / 黒鉱 / 黄鉄鉱 / 結晶方位 / マルチスケール / ナノ構造 / 階層構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球内部おいて，物質やエネルギー移動を劇的に促進させる「流体」の発生・移動プロセスを理解するためには，変成反応そのものの新たな理解が求められいる．基課題では岩石組織の機械学習と水熱実験による研究を進めている．一方，近年，岩石中のナノスケールの空隙が発見され，地殻流体流動を支配する可能性が注目されている．本課題では，変成岩，蛇紋岩，鉱物脈及び反応実験生成物について，高解像度X線CTなどの最先端技術を用いて，ナノスケールの反応組織と空隙構造の解析を行い，反応に起因する空隙の普遍性と系統性を明らかにする．さらに，ナノスケールからマクロをつなぐ，階層的な反応・物質移動プロセスのモデル構築を目指す．
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| 研究成果の概要 |
岩石―流体系の物質移動を伴う反応は、ナノスケールからマクロなスケールまでの特徴的な構造を残す。本課題では、ユトレヒト大学およびカールスルーエ工科大学との共同研究により、天然、および室内実験の水熱反応の生成物の詳細な解析を行った。黒鉱鉱床中に珍しい球状黄鉄鉱粒子を見出し、結晶方位解析から海底熱水噴出孔で浮遊しながら成長したことを明らかにした。海洋底や沈み込み帯での蛇紋岩化・緑泥石化作用に伴う空隙形成の重要性を明らかにした。また、亀裂中の流体流動に伴う石英粒子の成長メカニズム、基盤の影響について明らかにした。さらに、ユトレヒト大学での研究集会を共同開催するなど国際的なネットワークを広げている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題では、ナノスケールの岩石解析の中心地であるユトレヒト大と共同研究により、様々な岩石―流体反応の組織解析を行った。黒鉱鉱床の球状黄鉄鉱から熱水噴出孔で浮遊しながら粒子が成長する描像を明らかにし、実験的にも急激な過飽和でのシリカ粒子の形成過程を明らかにし、急激な過飽和状態での鉱物粒子形成の理解を大きく進めた。また、熱水変質により、自己促進的に微細な空隙を形成して、その水道を使って反応が進行する描像を天然と実験から明らかにしている。岩石―流体反応による自発的な構造形成は地球内部の反応プロセスの理解のみならず、鉱床形成、地熱開発、地震と流体の関係などの理解に大きく貢献している。
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