温泉水でスラブ起源流体を捉える

• 研究課題/領域番号: 25400524
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2014-2015); 東京工業大学 (2013)
• 研究代表者: 中村 仁美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 研究員 (60572659)
• 研究分担者: 中井 俊一 東京大学, 地震研究所, 教授 (50188869) ; 岩森 光 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 分野長 (80221795)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 温泉水 / スラブ起源 / 塩水 / 深部流体 / 沈み込み帯 / 構造線 / 同位体 / REE / 物質循環 / スラブ / 熱水 / 流体 / 沈み込み / 有馬型 / スラブ起源流体 / 有馬

研究成果の概要

沈み込み帯前弧域において，スラブ流体が直接的に上昇・湧出している可能性を，スラブ流体検出の有効性が高い重元素を用いて制約することを目指し，温泉水に含まれる低含有量重元素の濃縮，抽出手法の開発と分析を行った．
その結果，鉄共沈法を用いてSr-Nd-Pb同位体組成を得ることに初めて成功し，有馬温泉水の起源がフィリピン海スラブにあることを明らかにした（Nakamura et al., 2014）．また，温泉水中の希土類元素の効率的分析方法を開発し，その濃度やパターンから，スラブ由来流体が構造線沿いに余り地殻物質と反応することなく上昇し，浅部で天水と混合して組成多様性を生むことを明らかとした．

研究成果

• [雑誌論文] Origin of the Arima-type and associated spring waters in the Kinki district,Southwest Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Chiba, K., Chang, Q., Morikawa, N., Kazahaya, K., and Iwamori, H.
  • 雑誌名: J Geol Geophys 巻: 5 号: 02 ページ: 240-240
  • DOI: 10.4172/2381-8719.1000240
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Understanding the processes of the mutiple subduction plate boundary around Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H
  • 雑誌名: Scientia, Science Diffusion 巻: -
• [雑誌論文] Rare Earth Elements of the Arima Spring Waters, Southwest Japan: Implications for Fluid-Crust Interaction during Ascent of Deep Brine (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H, K Chiba, Q Chang, S Nakai, K Kazahaya, H Iwamori
  • 雑誌名: Journal of Geology & Geophysics 巻: 4
  • NAID: 130005492421
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Petrological and geochemical evolution of the Tolbachik volcanic massif, Kamchatka, Russia (2015)
  • 著者名/発表者名: Churikova T, B Gordeychik, H Iwamori, H Nakamura, O Ishizuka, T Nishizawa, S Haraguchi, T Miyazaki, B Vaglarov
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 307 ページ: 156-181
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2015.10.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] A trachyte-syenite core within a basaltic nest: filtering of primitive injections by a multi-stage magma plumbing system (Oki-Dozen, south-west Japan) (2015)
  • 著者名/発表者名: Brenna, M., S. Nakada, D. Miura, K. Toshida, H. Ito, N. Hokanishi and S. Nakai
  • 雑誌名: Contrib. Mineral. Petrol 巻: 170 号: 2 ページ: 1-22
  • DOI: 10.1007/s00410-015-1181-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Elemental transport upon hydration of basic schists during regional metamorphism: Geochemical evidence from the Sanbagawa metamorphic belt, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Uno M., H. Iwamori, H. Nakamura, T. Yokoyama, T. Ishikawa, and M. Tanimizu
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 48 号: 1 ページ: 29-49
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0283
  • NAID: 130004469399
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2014-01-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rare Earth Elements and Sr-Nd-Pb Isotopic Analyses of the Arima Hot Spring Waters, Southwest Japan: Implications for Origin of the Arima-type Brine (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Fujita, Y., Nakai, S., Yokoyama, T., and Iwamori, H.
  • 雑誌名: Journal of Geology & Geophysics 巻: 3:116 号: 04 ページ: 1000161-1000161
  • DOI: 10.4172/2329-6755.1000161
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arima hot spring waters as a deep-seated brine from subducting slab (2014)
  • 著者名/発表者名: Kusuda, C., Iwamori, H., Nakamura, H., Kazahaya, K. and Morikawa, N.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66:119 号: 1 ページ: 119-119
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Migration of a volcanic front inferred from K-Ar ages of late Miocene to Pliocene volcanic rocks in central Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Oikawa, T., Geshi, N. and Matsumoto, A.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 23 号: 3 ページ: 236-250
  • DOI: 10.1111/iar.12073
  • NAID: 130007398618
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isotopic heterogeneity of oceanic, arc and continental basalts and its implications for mantle dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwamori, H. and Nakamura, H
  • 雑誌名: Gondwana Res 巻: 27 号: 3 ページ: 1131-1152
  • DOI: 10.1016/j.gr.2014.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermodynamic calculations of the polybaric melting phase relations of spinel lherzolite (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueki, K., and Iwamori, H.
  • 雑誌名: Geochem. Geophys. Geosys 巻: 15 号: 12 ページ: 5015-5033
  • DOI: 10.1002/2014gc005546
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical modeling of trace element transportation in subduction zones : implications for geofluid processes (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto, A., H.Iwamori
  • 雑誌名: Earth Planet and Space 巻: 66 号: 1 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seismicity distribution in the vicinity of the Chile Triple Junction, Aysén Region, southern Chile (2014)
  • 著者名/発表者名: Hans Agurto-Detzel, Andreas Rietbrock, Klaus Bataille, Matthew Miller, Hikaru Iwamori, Keith Priestley
  • 雑誌名: Journal of South American Earth Sciences 巻: 51 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.jsames.2013.12.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progressive interaction between dry and wet mantle during high-temperature diapiric upwelling: constraints from Cenozoic Kita-Matsuura intraplate basalt province, northwestern Kyushu, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Sakuyama, Shun'Ichi Nakai, Masako Yoshikawa, Tomoyuki Shibata, Kazuhito Ozawa
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1083-1128
  • DOI: 10.1093/petrology/egu020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isotope evolution in the HIMU reservoir beneath St. Helena: Implications for the mantle recycling of U and Th. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hanyu , T., Kawabata, H. Tatsumi, Y., Kimura J., Hyodo, H., Sato, K., Miyazaki, T., Chang, Q., Hirahara, Y., Takahashi, T., Senda, R. and Nakai, S.
  • 雑誌名: Geochimica Cosmochimica Acta 巻: 143 ページ: 232-252
  • DOI: 10.1016/j.gca.2014.03.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feasibility studies of Sn isotope composition for provenancing ancient bronzes (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, E.; Nakai, S.; Sahoo, Y.; Yokoyama, T.; Mifune, H.; Saito, T.; Chen, J.; Takagi, N.; Hokanishi, N.; Yasuda, A.
  • 雑誌名: Journal of Archaeological Science 巻: 52 ページ: 458-467
  • DOI: 10.1016/j.jas.2014.09.014
  • NAID: 130005492214
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Origin of methane in serpentinite-hosted hydrothermal systems: The CH4-H2-H2O hydrogen isotope systematics of the Hakuba Happo hot spring (2014)
  • 著者名/発表者名: Suda, K., Ueno, Y., Yoshizaki, M., Nakamura, H., Kurokawa, K., Nishiyama, E., Yoshino, K., Hongoh, Y., Kawachi, K., Omori, S., Yamada, K., Yoshida, N., Maruyama, S.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 386 ページ: 112-125
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of adakites in a cold subduction zone due to double subducting plates (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., Iwamori, H.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 巻: 165 号: 6 ページ: 1107-1134
  • DOI: 10.1007/s00410-013-0850-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tin Isotope Analysis of Cassiterites from Southeastern and Eastern Asia (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, E., S. Nakai, T. Yokoyama, S. Ishihara, H. Tang
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 47 ページ: 21-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryptic lower crustal signature in the source of the Ontong Java Plateau revealed by Os and Hf isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tejada, M. L. G., Suzuki, K., Hanyu, T., Mahoney, J. J., Ishikawa, A., Tatsumi, Y., Chang, Q., Nakai, S.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 377-378 ページ: 84-96
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.07.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluid processes in subduction zones and water transport to the deep mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwamori, H., Nakakuki, T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of the Deep Earth (ed. S. Karato, Elsevier, Amsterdam) 巻: 13 ページ: 446-468
  • DOI: 10.1002/9781118529492.ch13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mixing relations of the howardite-eucrite-diogenite suite: a new statistical approach of Independent Component Analysis for the Dawn mission (2013)
  • 著者名/発表者名: Usui T. and H. Iwamori
  • 雑誌名: Meteoritics and Planetary Science 巻: 48 号: 11 ページ: 2289-2299
  • DOI: 10.1111/maps.12205
  • 査読あり
• [雑誌論文] U-Th radioactive disequilibrium and ESR dating of a barite-containing sulfide crust from South Mariana Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Takamasa, A., S. Nakai, F. Sato, S. Toyoda, D. Banerjee, J. Ishibashi
  • 雑誌名: Quaternary Geochronology 巻: 15 ページ: 38-46
  • DOI: 10.1016/j.quageo.2012.12.002
  • 査読あり
• [学会発表] カムチャッカ北東端の単成火山の成因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西澤達治，中村仁美，岩森光，Churikova T., Gordeychik B., 石塚治
  • 学会等名: 日本火山学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学，富山県富山市
  • 年月日: 2015-09-30
• [学会発表] 紀伊半島における有馬型温泉水の上昇過程：REE組成からの制約 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美，千葉紀奈，常青，森川徳敏，風早康平，岩森光
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 東京大学，東京都文京区
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] スズ同位体を用いた青銅器の産地推定の可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中井俊一，山崎絵里香，横山哲也，三船温尚，齋藤努，陳建立，サフーユー
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] マントル組成の東西半球構造と全地球ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩森 光, 中村 仁美, 吉田 晶樹, 柳 竜之介
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 有馬温泉水の希土類元素から探る深部流体上昇過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美，千葉紀奈，常青，中井俊一，風早康平, 岩森光
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] δ１１B―δ７Li値からみた三重県温泉水の地球化学的特徴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷水雅治，仲井涼，小林裕基，森康則，木村浩之，常青，中村仁美
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 地殻内流体のマッピング (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩森光，中村仁美，上木賢太，渡辺了
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Interferences of Ba induced molecular ions in solution ICP-MS and their correlation for direct determination of REEs in geothermal waters (2015)
  • 著者名/発表者名: 常青，中村仁美，岩森光
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] タングステン同位体から探る地球初期進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 賞雅朝子，中井俊一，飯塚毅
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Pb-Nd同位体比組成に基づくスラブ起源流体の豊羽鉱床形成への寄与の定量化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤永公一郎・荒木修平・稗田裕樹・中村謙太郎・加藤泰浩・谷水雅治・清水徹・町田嗣樹・中村仁美・岩森光
  • 学会等名: 日本地質学会第122年学術大会
  • 発表場所: 信州大学，長野県長野市
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 地殻内部の鉱床生成場と物理探査手法開発の試み (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩森光・中村仁美・上木賢太・桑谷立
  • 学会等名: 日本地質学会第122年学術大会
  • 発表場所: 信州大学，長野県長野市
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 三重県中南部域に湧出する多様性に富んだ塩類泉・二酸化炭素泉の分布と主溶存元素組成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森 康則, 中村仁美, 常 青, 谷水雅治, 仲井 涼, 小林裕基, 木村浩之, 山本昌宏, 西中隆道
  • 学会等名: 日本温泉科学学会第６８回大会
  • 発表場所: 滝の湯，山形県天童市
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Geology, petrology and geochemistry of the Tolbachik volcanic massif, Kamchatka, Russia (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Churikova, B. Gordeychik, H. Iwamori, H. Nakamura, O. Ishizuka, T. Nishizawa, S. Haraguchi, K. Yasukawa, T. Miyazaki, B. Vaglarov, K. Ueki, C. Toyama, Q. Chang, J.I. Kimura
  • 学会等名: 26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
  • 発表場所: Congress Centre, Czech, Prague
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] East-west mantle geochemical hemispheres and its implications for a coupled supercontinent-mantle-core dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Iwamori, Hitomi Nakamura, and Masaki Yoshida
  • 学会等名: 26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG)
  • 発表場所: Congress Centre, Czech, Prague
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Slab-mantle thermal structure beneath northeast Kamchatka Peninsula constrained from high-Mg basalts and andesites (2015)
  • 著者名/発表者名: 西澤達治,中村仁美,Churikova Tatiana,Boris Gordeychik,石塚治,岩森光
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 地球内部の東西半球構造とグローバルダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩森 光, 中村 仁美, 吉田 晶樹, 田中 聡, 中川 貴司, 中久喜 伴益
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] Compositional diversity of Archaean mantle estimated from Sr and Nd isotopic systematics of basaltic rocks in North Pole area and Isua Supracrustal Belt (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐野文音、中村仁美、小宮剛、横山哲也、宇野正起、木村純一、常青、岩森光
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] Rare earth elements and Sr-Nd-Pb isotopic analyses of the Arima hot spring waters, Southwest Japan: Implications for origin of the Arima-type brine (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Nakamura, Yoshiyuki Fujita, Shun'ichi Nakai, Tetsuya Yokoyama and Hikaru Iwamori
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2014
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-17
• [学会発表] REEs compositions of non-volcanic Arima-type hot spring waters along the Median Tectonic Line: Possible origin from subducting slab (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, H. Iwamori, K. Chiba, Y. Fujita, S. Nakai, J. Kimura, Q. Chang and K. Kazahaya
  • 学会等名: JKASP (8th Biennial Workshop on Japan-Kamchatka-Alaska Subduction Processes: Finding clues for science and disaster mitigation from international collaboration
  • 発表場所: 北海道大学，北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] 中央構造線沿いに湧出する有馬型温泉水の分布と起源～REEs 組成からの考察～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美, 岩森光，千葉紀奈，中井俊一，木村純一，常青，風早康平
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 富山大学，富山県富山市
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 重元素同位体比から探る鉱化熱水の起源 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村 仁美、岩森 光、荒木 修平、稗田 裕樹、藤永 公一郎、加藤 泰浩、中井 俊一、木村 純一、常 青
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] WATER AND ELEMENT CYCLING IN SUBDUCTION ZONES AND ITS IMPLICATIONS FOR MANTLE DYNAMICS (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Iwamori, H. Nakamura, A. Ikemoto, A. Nakao, S. Horiuchi, T. Nakakuki, K. Kazahaya
  • 学会等名: Geofluid3 International Symposium
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] Geochemical characteristics of non-volcanic Arima hot spring waters, southwest Japan: Possible origin from subducting slab (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, H. Iwamori, C. Kusuda, Y. Fujita, S. Nakai, T yokoyama, K. Kazahaya
  • 学会等名: Geofluid3 International Symposium
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 沈み込み帯の温度・流れ場と流体過程：熱水鉱脈型鉱床の成因 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩森光、中村仁美、稗田 裕樹、藤永 公一郎、加藤 泰浩
  • 学会等名: 地球惑星連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 招待講演
• [学会発表] Slab-fluid and its impact on subduction zone dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Iwamori, S. Horiuchi, H. Nakamura
  • 学会等名: JPGU
  • 発表場所: makuhari
• [学会発表] Mantle physico-chemical conditions beneath the Japan arcs constrained by chemical composition (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura, H. Iwamori
  • 学会等名: JPGU
  • 発表場所: makuhari
• [学会発表] 火山フロントの移動とマントル構造の変化：関東山地火山岩のK-Ar年代からの制約 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村仁美・及川輝樹・下司信夫・松本哲一
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 筑波大学