超臨界流体は沈み込むスラブから難溶性元素を運べるか？

• 研究課題/領域番号: 25610155
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 川本 竜彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00303800)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 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 / 塩水 / 不適合元素 / 超臨界流体 / 高温高圧実験 / 放射光X線 / 蛇紋石 / 非調和溶解

研究成果の概要

沈み込むプレートから堆積岩質超臨界流体がマントルに加わり、さらに水流体とメルトに分離しマグマを生成する。沈み込み帯のカンラン岩捕獲岩には塩水を含む流体包有物がある。超臨界流体の化学組成や、メルトと水流体に分離時の元素分配を知ることは重要なので、高温高圧条件下でメルトと水流体を共存させ放射光蛍光X線分析を行い、微量成分元素の分配係数を求めた。その結果、超臨界流体は塩素を含み、塩水とメルトに分離する時、アルカリ元素とアルカリ土類元素は塩水に、超臨界流体に含まれる堆積岩を特徴づける元素のうち水流体に分配されない元素はマグマによって運ばれると提案する。このモデルは島弧玄武岩の化学的特徴を説明できる。

研究成果

• [雑誌論文] Special issue “Geofluid processes in subduction zones and mantle dynamics" (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Nakajima, J., Reynard, B., Toh, H.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 67 号: 1 ページ: 46-46
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0209-z
  • NAID: 120005758201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マントルウェッジ流体の化学組成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 124
  • NAID: 130005087142
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of carbon dioxide-bearing saline fluids in the mantle wedge beneath the Northeast Japan arc (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumagai Y., Kawamoto T. and Yamamoto J.
  • 雑誌名: Contributions to Mineralogy and Petrology 巻: 168 号: 4 ページ: 1056-1068
  • DOI: 10.1007/s00410-014-1056-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large ion lithophile elements delivered by saline fluids to the sub-arc mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Mibe, K., Bureau, H., Reguer, S., Mocuta, C., Kubsky, S., Thiaudiere, D., Ono, S., Kogiso, T.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 号: 1 ページ: 61-61
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-61
  • NAID: 130007617922
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T, Yoshikawa, M, Kumagai, Y, Mirabueno, MHT, Okuno, M, Kobayashi, T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 号: 24 ページ: 9663-9668
  • DOI: 10.1073/pnas.1302040110
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦, 神崎正美, 三部賢治
  • 雑誌名: 現代化学（東京化学同人） 巻: 508 ページ: 58-63
  • NAID: 40019661755
• [雑誌論文] 海と火山をつなぐマントルウェッジ流体 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦
  • 雑誌名: 科学（岩波書店） 巻: 83 ページ: 1366-1372
  • NAID: 40019881413
• [学会発表] Role of saline fluids in sub-arc mantle and subducting slab (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T.
  • 学会等名: 国際エクロジャイト会議
  • 発表場所: ドミニカ共和国サンフアン バイア プリンチペホテル
  • 年月日: 2015-02-03
• [学会発表] Saline fluid inclusions in jadeitites from southwest Japan: Records of slab-derived fluid composition in subduction-zone channels (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Mori, M. Shigeno, T. Kawamoto, T. Nishiyama
  • 学会等名: 国際エクロジャイト会議
  • 発表場所: ドミニカ共和国サンフアン バイア プリンチペホテル
  • 年月日: 2015-02-03
• [学会発表] Partitioning of Large-ion Lithophile Elements Between Aqueous Fluids and Melts: Role of Saline Fluids in Sub-arc Mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T.
  • 学会等名: アメリカ地球物理学連合秋季大会
  • 発表場所: 合衆国サンフランシスコ市モスコーンセンター
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] 塩水が島弧下マントルへイオン半径の大きい親石元素を運ぶ (2014)
  • 著者名/発表者名: 川本 竜彦ほか
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ピナツボハルツバージャイト捕獲岩と母岩デイサ イト中の角閃石の化学組成とSr-Nd同位体組成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芳川雅子ほか
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Chemical compositions of coexisting aqueous fluid and silicate melt in the vicinity of second endpoint in the system peridotite-H2O and their bearing on the possible origin of komatiite and boninite by liquid-fluid immiscibility (2014)
  • 著者名/発表者名: Mibe K、Kawamoto T
  • 学会等名: 国際鉱物学会
  • 発表場所: ヨハネスブルグ(南アフリカ)サントン会議センター
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] Slab-fluids contain chlorine: fluid inclusions in sub-arc mantle peridotites and partitioning experiments between aqueous fluids and magmas (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T、Mibe K
  • 学会等名: 国際鉱物学会
  • 発表場所: ヨハネスブルグ(南アフリカ)サントン会議センター
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T, Yoshikawa M, Kumagai Y, Mirabueno MH, Okuno M, Kobayashi T
  • 学会等名: 国際鉱物学会
  • 発表場所: ヨハネスブルグ(南アフリカ)サントン会議センター
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] スラブ流体は塩水 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] ハロゲンと希ガスから明らかになった堆積物中間隙水起源のマントルウェッジ中流体 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林真大ほか
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] ピナツボ火山かんらん岩捕獲岩の岩石学的特徴と沈み込む海洋地殻による交代作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芳川雅子ほか
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] 西南日本の沈み込み帯メランジュ中のヒスイ輝石岩に記録された塩水 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森康、 重野未来、川本竜彦、 西山忠男
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] 塩水による島弧下マントルへのイオン半径の大きな親石元素の移動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦、 三部賢治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜市パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] スラブ流体: 前弧では塩水で火山弧下では超臨界流体
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦, 熊谷仁孝
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] 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
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] 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
  • 著者名/発表者名: 西崎遼, 川本竜彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] 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
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦, 三部賢治, 黒岩健一, 小木曽哲
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Mantle Wedge Metasomatism Recorded in LREE-Depleted Calcic Amphibole in the Pinatubo Harzburgite Xenoliths
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Arai S, Tamura A, Kobayashi T & Okuno M
  • 学会等名: Goldschmidt conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T, Mibe K, Kuroiwa K-I & Kogiso T
  • 学会等名: Goldschmidt conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] In situ Observation of Dehydration and Incongruent Dissolution of Serpentine (Antigorite) into Aqueous Fluids
  • 著者名/発表者名: Nishizaki R & Kawamoto T
  • 学会等名: Goldschmidt conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] Subducted Halogens and Noble Gases in the Mantle Wedge Peridotites
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Sumino H, Nagao K, Ishimaru S, Arai S, Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Kobayashi T, Burgess R & Ballentine CJ
  • 学会等名: Goldschmidt conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] Convergence in Chemical Compositions between Aqueous Fluid and Silicate Melt in the Peridotite-H2O System
  • 著者名/発表者名: Mibe K, Kawamoto T & Ono S
  • 学会等名: Goldschmidt conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] スラブ流体は塩水って, 誰が気にする?
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] 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
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Kawamoto, Kenji Mibe, Ken-ichi Kuroiwa, and Tetsu Kogiso
  • 学会等名: Geofluids 3,
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 招待講演
• [備考] 沈み込むプレートが海水を火山の下まで運ぶ
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130528_1.htm