地殻流体の起源と化学

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 地殻流体： その実態と沈み込み変動への役割
• 研究課題/領域番号: 21109004
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小木曽 哲 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (60359172)
• 研究分担者: 平島 崇男 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90181156) ; 岡本 和明 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (60456001) ; 松影 香子 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE准教授 (80343078) ; 高橋 栄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40144779) ; 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666)
• キーワード: 岩石・鉱物・鉱床学 / 地殻・マントル物質 / 流体包有物 / 高圧実験 / 放射光X線 / 変成岩 / 沈み込み帯

研究概要

沈み込み帯で発生する流体の化学的特徴と発生条件を解明するための予備的な段階の研究として、以下の項目について実施した。
(1)高温高圧状態でのH_2O流体-ケイ酸塩メルト間の微量元素分配係数を放射光蛍光X線その場分析によって決定する実験を、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)装置とマルチアンビル(MA)装置用いて、大型放射光施設SPring-8(DACとMA)にて行った。DAC装置は、試料からの蛍光X線シグナルを効率的に検出できるように、ダイヤモンドのキュレット部分に改良を加えた。実験の結果、H_2O流体にはアルカリ元素が選択的に分配され、アルカリ土類・希土類元素はケイ酸塩メルトに選択的に分配されることが明らかになった。
(2)沈み込むスラブ中でのH_2O流体-残存鉱物間の微量元素分配係数を決定するための予備実験として、マルチアンビル装置を用いて、サブソリダス条件で玄武岩-H_2O系の高圧実験を行い、H_2O流体を密封したまま高温高圧状態を保ことに成功した。
(3)三波川変成帯に分布する高圧型変成岩を採集し、偏光顕微鏡による観察と電子線プローブ分析によって、変成条件を解析した。また、それらの変成岩の石英脈中に含まれる流体包有物をクラッシュリーチング法によって分離し、ICP-MS装置を用いて微量元素組成を分析し、変成条件との関係を調べた。その結果、流体包有物のLi/B比が変成岩の変成度にともなって系統的に変化することが分かった。
(4)肥後変成帯に分布する変成岩の変成相と変形組織・石英脈の分布との分布関係を解析し、中部地殻の条件で放出されたH_2O流体が上昇して地震断層に侵入することで脆性破壊を引き起こす可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Depth and evolution of a silicic magma chamber : melting experiments on a low-K rhyolite from Usu Volcano, Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomiya, A., E.Takahashi, N.Furukawa, T.Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 51 ページ: 1333-1354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thematic section : Fluid-rock interaction in the bottom of the inland seismogenic zone. (2010)
  • 著者名/発表者名: Terabayashi, M., Okamoto, K., Yamamoto, H., Chan Y.C.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 19 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density and seismic velocities of chromitite body in oceanic mantle peridotite. (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsukage, K.N., S.Kikuchi, S.Ono, Y.Nishihara, T.Kikegawa
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 25 ページ: 1422-1428
  • 査読あり
• [雑誌論文] An ultra-high-pressure metamorphic condition and isothermal decompression path obtained from a garnet-pyroxenite in the Horni Bory granulite of the Bohemian Massif. (2009)
  • 著者名/発表者名: Naemura, K., Hisashima, H., Hirajima, T., Svojtka, M.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 104 ページ: 168-175
  • 査読あり
• [雑誌論文] The pressure-temperature path and the origin of phlogopite of spinel-garnet peridotite in the Blansky les massif of the Moldanubian zone, Czech Republic. (2009)
  • 著者名/発表者名: Naemura, K., Hirajima, T., Svojtka, M.
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 150 ページ: 1795-1827
  • 査読あり
• [雑誌論文] Late Triassic-Late Cretaceous accretion/subduction in the Taiwan region along the eastern margin of South China -evidence from zircon SHRIMP dating. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yui, T.F., Okamoto, K., Usuki, T., Lan, C.Y., Chu, H.T., Liou, J.G.
  • 雑誌名: International Geology Review 巻: 51 ページ: 304-328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detrital zircon evidence for the antiquity of Taiwan. (2009)
  • 著者名/発表者名: Lan, C.Y., T.Usuki, K.L.Wang, T.F.Yui, K.Okamoto, Y.H.Lee, T.Hirata, Y.Kon, Y.Orihashi, J.G.Liou, C.S.Lee
  • 雑誌名: Geosciences Journal 巻: 13 ページ: 233-243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Paleozoic medium-pressure metamorphism in central Vietnam : evidence from SHRIMP U-Pb zircon ages. (2009)
  • 著者名/発表者名: Usuki, T., Lan, C.Y., Yui, T.F., Iizuka, Y., Vu, V.T., Tran, T.A.Okamoto, K., Wooden, J.L., Liou, J.G.
  • 雑誌名: Geosciences Journal 巻: 13 ページ: 245-256
  • 査読あり
• [雑誌論文] 四国中央部三波川変成帯のテクトニクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡本和明、青木一勝、丸山茂徳
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 115 ページ: 補遺,37-49
  • 査読あり
• [学会発表] Elemental partitioning between aqueous fluids and magmas : First synchrotron XRF analysis with large volume HPHT apparatus (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T.
  • 学会等名: Global network Symposium on Earth"s Dynamics
  • 発表場所: ニュー水戸屋、仙台
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 深部流体のLi/B比:深部流体の発生深度の指標になるか? (2009)
  • 著者名/発表者名: 千眼喜照, 西村光史, 大沢信二, 平島崇男
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2009年年会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 中国北Qaidam産エクロジャイト中に保存された超高圧変成作用時の硫化鉱物-酸化鉱物組合せ (2009)
  • 著者名/発表者名: 河上哲生, 平島崇男, David J.Ellis, Andrew Christy, Lifei Zhang
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2009年年会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 沈み込む堆積岩層からマントルウェッジに付加される水-炭酸ガス流体 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川本竜彦、三部賢治、小野重明
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2009年年会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] ボヘミア山塊モルダニューブ帯に産するプレソビチェ橄欖岩と母岩グラニュライトのジルコンU-Pb年代値 (2009)
  • 著者名/発表者名: 苗村康輔, ダニエル・ダンクリー, 臼杵直, 平島崇男
  • 学会等名: 日本地質学会第116年学術大会
  • 発表場所: 岡山理科大学、岡山
  • 年月日: 2009-09-06
• [学会発表] チェコ共和国・ボヘミア山塊の藍晶石エクロジャイト中のSr硫酸化物 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村大輔, 小林記之, マルチン-スフォイッカ, 平島崇男
  • 学会等名: 日本地質学会第116年学術大会
  • 発表場所: 岡山理科大学、岡山
  • 年月日: 2009-09-06
• [学会発表] Missing link between ultra-high pressure (UHP) and ultra-high temperature metamorphism (UHT) : A case study in the Bohemian Massif (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirajima, T., Kobayashi, T., Naemura, K., Sai, H., Nakamura, D., Svojtka, M.
  • 学会等名: 8th International Eclogite Conference
  • 発表場所: 西寧、中国
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] P, T conditions of the CCSD eclogites ; Importance of ferric estimation based on Mossbauer and micro-XANES analysis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., Jahn, B., Yui, T.F., Akasaka, M., Xu, Z.
  • 学会等名: 8th International Eclogite Conference
  • 発表場所: 西寧、中国
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] Metamorphic history of garnet-rich gneiss at Ktis in the Lhenice shear zone (Moldanubian Zone of the southern Bohemian Massif) inferred from inclusions and compositional zoning of garnet. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, T., Hirajima, T., Kawakami, T., Svojtka, M.
  • 学会等名: Granulites & Granulites 2009
  • 発表場所: チェコ共和国 トゥルノフ
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] Supercritical Fluids from Downgoing Slab beneath Volcanic Arcs : Critical Endpoints in Sediment-H_2O and High Mg Andesite-H_2O Systems. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Kanzaki, M., Mibe, K., Matsukage, K., Ono, S.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2009
  • 発表場所: ダボス、スイス
  • 年月日: 2009-06-26
• [学会発表] Origin of Mg- and Si-rich cratonic mantle : Does the Earth's deep mantle consist of pyrolite? (2009)
  • 著者名/発表者名: 松影香子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2009-05-18
• [学会発表] Chemical equilibration of Grt-Pyx exsolution microstructures at mantle UHP prior to crustal UHPM in orogenic peridotite, China (2009)
  • 著者名/発表者名: Spengler, D., Obata, M., Hirajima, T., Ottolini, L., Tamura, A., Arai, S.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2009-05-17
• [学会発表] ボヘミア産高温変成岩中のザクロ石の晶相変化とその意義 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林記之, 大井修吾, 北村雅夫, 平島崇男
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] ボヘミア山塊の造山型ざくろ石かんらん岩から発見したマイクロダイヤモンドとその性質について (2009)
  • 著者名/発表者名: 苗村康輔, 鍵裕之, 小竹翔子, 小林記之, 平島崇男, 荒川雅, 櫻井晴子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉
  • 年月日: 2009-05-16
• [備考]
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/