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脱水・加水反応に起因するフラクチャー形成のモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 26610169
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
研究機関東北大学

研究代表者

岡本 敦  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40422092)

研究分担者 清水 浩之  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (60610178)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード離散要素法 / 破壊-反応―流体流動 / 加水反応・脱水反応 / フラクチャーパターン / フィードバック / 蛇紋岩化作用 / 変成作用 / 地球内部の水循環 / 脱水反応 / 加水反応 / 流体流動 / 拡散 / 破壊 / 脱水収縮反応 / 加水膨張反応 / フラクチャー / 反応
研究成果の概要

地球内部の水の循環には、岩石の加水反応と脱水反応が大きな役割を果たしている.これらの反応は,しばしば岩石の破壊を伴いながら進行するが,そのメカニズムはよく分かっていない.本研究では,離散要素法を用いて,岩石の表面反応―流体流動-破壊の複合的なプロセスについてのモデルをつくることに成功した.これを用いて,典型的な累進変成作用(体積減少する脱水反応)と後退変成作用(体積膨張する加水反応)では対称的な亀裂パターンを作り出すこと,その主な要因が固体体積変化による応力の擾乱であることを明らかにした.また,これらのプロセスが,海洋底における蛇紋岩化作用の進行速度を支配することを明らかにした.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Contrasting fracture patterns induced by volume-increasing and -decreasing reactions: implications for the progress of metamorphic reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Okamoto A, Shimizu H
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 415 ページ: 9-18

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2015.02.015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Competitive hydration and dehydration at olivine-quartz boundary revealed by hydrothermal experiments: implications for silica metasomatism at the crust-mantle boundary2015

    • 著者名/発表者名
      Oyanagi, R., Okamoto, A., Hirano, N., Tsuchiya, N.
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 425 ページ: 44-54

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2015.05.046

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contrasting fracture patterns induced by volume-increasing and -decreasing reactions: Implications for the progress of metamorphic reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Hiroyuki Shimizu
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 417 ページ: 9-18

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Significance of silica transport on serpentinization: insights from hydrothermal experiments2016

    • 著者名/発表者名
      ATSUSHI OKAMOTO, RYOSUKE OYANAGI, NORIYOSHI TSUCHIYA
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜)
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bidirectional replacement zoning as a consequence from metasomatic reaction in olivine-plagioclase system2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      13th International Workshop on WATER DYNAMICS
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 加水反応において形成するフラクチャーパターン:表面反応速度 vs. 流体移動速度2015

    • 著者名/発表者名
      岡本 敦・清水 浩之
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 発表場所
      信州大学(長野)
    • 年月日
      2015-10-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水熱実験によるかんらん石―斜長石系における熱水変質過程2015

    • 著者名/発表者名
      大柳良介, 岡本敦, 土屋範芳
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2015年年会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水熱実験による地殻マントル境界における交代作用2015

    • 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2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(幕張)
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Metasomatic Processes on Crust-Mantle Boundary Deduced from Hydrothermal Experiments2015

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      12th International Workshop on WATER DYNAMICS Deep Carbon Cycle
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] かんらん石―斜長石-水系における蛇紋岩化作用の進行と物質移動2014

    • 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121年学術大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 加水・脱水反応に起因するフラクチャー形成:反応による固体体積変化の影響2014

    • 著者名/発表者名
      岡本敦・清水浩之
    • 学会等名
      日本地質学会第121年学術大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島)
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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