多元素同位体指標を用いた西南日本前弧の海底泥火山流体の起源の解明

• 研究領域: 地殻ダイナミクス ー東北沖地震後の内陸変動の統一的理解ー
• 研究課題/領域番号: 15H01146
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 西尾 嘉朗 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (70373462)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 地殻流体 / リチウム同位体 / 地殻深部流体 / 泥火山 / 地震 / 南海トラフ / 地球化学 / 活断層 / 地球・惑星内部構造 / 地質学 / 同位体 / リチウム / 地殻変動 / 海底

研究実績の概要

先行する研究(Nishio et al., 2015, http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.01.018)で，熊野前弧海盆泥火山から回収された掘削コアに含まれる間隙水の中から高温を経験した特徴である低7Li/6Liを発見した。この7Li/6Li値から，熊野前弧海盆泥火山流体は最大310°Cと推定した。本研究では，同じ南海トラフ沿いに存在する種子島沖の海底泥火山から採取された海洋堆積物コア中の間隙水のリチウム（Li）の同位体組成をはじめとする地球化学分析をおこなった。得られたLiと塩素(Cl)の元素比は海水値より有意に低く，海水以外の深部流体成分が有意に含まれることが明らかとなった。本研究では，得られたLi/Cl比が高く深部流体成分に富む間隙水試料を中心にLi同位体比を測定した。得られた種子島沖の海底泥火山の間隙水の7Li/6Li比は，熊野海底泥火山より有意に高い値であった。本研究結果から，種子島沖の海底泥火山が熊野海盆泥火山に比べて，噴出年代が古いためにLi同位体温度が低下してしまった可能性が考えられる。もしくは，熊野海盆泥火山流体の高温は深成岩帯による可能性も否定しきれない。そこで，本研究ではさらに，種子島沖泥火山の分析結果を議論するために，2016年に地球深部探査船『ちきゅう』を用いて掘削された南海トラフのデコルマを含めたコア試料中の間隙水の地球化学分析も実施した。得られたデコルマ流体の結果と海底泥火山流体の分析結果を比較して，南海トラフ域の海底泥火山流体の起源をより高精度に解析した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Discovery of extremely REY-rich mud in the western North Pacific Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima, K., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Nakamura, K., Machida, S., Takaya, Y., Ohta, J., Haraguchi, S., Nishio, Y., Usui, Y., Nozaki, T., Yamazaki, T., Ichiyama, Y., Ijiri, A., Inagaki, F., Machiyama, H., Suzuki, K., Kato, Y., KR13-02 Cruise members
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 50 号: 6 ページ: 557-573
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0431
  • NAID: 130005435147
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2016-11-30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Geochemistry of REY-rich mud in the Japanese Exclusive Economic Zone around Minamitorishima Island (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujinaga, K., Yasukawa, K., Nakamura, K., Machida, S., Takaya, Y., Ohta, J., Araki, S., Liu, H., Usami, R., Maki, R., Haraguchi, S., Nishio, Y., Usui, Y., Nozaki, T., Yamazaki, T., Ichiyama, Y., Ijiri, A., Inagaki, F., Machiyama, H., Iijima, K., Suzuki, K., Kato, Y., KR13-02, MR13-E02 Leg 2, KR14-02 Cruise Members
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 50 号: 6 ページ: 575-590
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0432
  • NAID: 130005435148
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 年月日: 2016-11-30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lithium isotopic systematics of submarine vent fluids from arc and back-arc hydrothermal systems in the western Pacific (2016)
  • 著者名/発表者名: Araoka, D., Nishio, Y., Gamo, T., Yamaska, K., Kawabata, H.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 17 号: 10 ページ: 3835-3853
  • DOI: 10.1002/2016gc006355
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatial and temporal variations of gas geochemistry at Mt. Ontake, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Kagoshima, T., Sano, Y., Takahata, N., Ishida, A., Tomonaga, Y., Roulleau, E., Pinti, D.L., Fischer, T.P., Lan, T., Nishio Y., Tsunogai, U., Guo, Z
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 325 ページ: 179-188
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2016.06.013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lithium isotope evidence for magmatic assimilation of hydrothermally influenced crust beneath oceanic large igneous provinces (2015)
  • 著者名/発表者名: Sano, T., Nishio, Y.
  • 雑誌名: Geological Society of America Special Papers 巻: 511 ページ: 173-183
  • DOI: 10.1130/2015.2511(09)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ten-year helium anomaly prior to the 2014 Mt Ontake eruption (2015)
  • 著者名/発表者名: Sano, Y., Kagoshima, T., Takahata, N., Nishio, Y., Roulleau., E., Pinti, D.L., Fischer, T.P.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 5 号: 1 ページ: 13069-13069
  • DOI: 10.1038/srep13069
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 四国の中央構造線付近の湧水の地球化学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口優，西尾嘉朗，藤内智士
  • 学会等名: 第16回日本地質学会四国支部総会,
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2016-12-03
• [学会発表] 地球表層のリチウム循環における深部流体の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西尾嘉朗
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 地下水で見つかる異常に軽いリチウム同位体組成の謎, (2016)
  • 著者名/発表者名: 西尾嘉朗
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] 地下水で見つかる異常に軽いリチウム同位体組成の謎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西尾嘉朗
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2016
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 2016-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] Lithium isotope research on pore fluids in deep-sea sediments (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishio, Y.
  • 学会等名: International Workshop on Marine Manganese Minerals
  • 発表場所: 高知県高知市
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] 1995年神戸地震に伴う断層水の化学組成変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西尾嘉朗
  • 学会等名: 日本地震学会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Lithium Isotope Systematics of Forearc Mud Volcano Fluids (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishio, Y., Morono, Y., Miyazaki, J., Inagaki, F., Takai, K.
  • 学会等名: 25th annual V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Lithium Isotopic Behavior during Water-Rock Interaction at High-Tempareture Deduced from Submarine Hydrothermal Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Araoka, D., Nishio, Y., Gamo, T., Yamaoka, K., Kawahata, H.
  • 学会等名: 25th annual V.M. Goldschmidt conference
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] 資源地球科学におけるリチウム同位体ツールの可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西尾嘉朗
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2015
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 2015-05-24
  • 招待講演
• [備考] 毎日新聞特集（地球深部変化、同位体で分析）
  • URL: http://mainichi.jp/articles/20150908/ddl/k39/040/638000c
• [備考] 研究成果が学際的電子ジャーナル「Scientific Reports」に掲載
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/information/2015081900017/
• [備考] 高知大学農林海洋科学部海洋資源科学科・海底資源環境学コース （理学系：地学・化学）
  • URL: https://www.facebook.com/kaiteishigen
• [備考] 高知大学農林海洋科学部 教員情報（研究者情報）
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/agrimar/japan/kenkyusha/066.html
• [備考] 高知大学研究者総覧
  • URL: http://www.jimu.kochi-u.ac.jp/~soran/sansyo.asp?ID=2348
• [産業財産権] 海底地下状況モニタリング装置 (2016)
  • 発明者名: 岡村慶・野口拓郎・西尾嘉朗
  • 権利者名: 高知大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-03-14