地殻流体の起源と化学

2013 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, 人間・環境学研究科(研究院), 准教授 (60359172)
• 研究分担者: 川本 竜彦 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00303800) ; 高橋 栄一 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (40144779) ; 岡本 和明 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (60456001) ; 平島 崇男 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90181156) ; 大森 聡一 放送大学, 教養学部, 准教授 (90267469) ; 山崎 大輔 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (90346693)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 岩石・鉱物・鉱床学 / 地殻・マントル物質 / 流体 / 高圧実験 / 放射光X線 / 変成岩 / 沈み込み帯

研究概要

本研究では、高圧実験と変成岩の解析を主な手段として、沈み込むスラブにおける流体発生条件・化学的特徴の解明と、マントルウェッジおよび地殻内部プロセスに流体が果たす役割を読み解くことを目指した研究を進めてきた。本年度に行った研究のうち主な成果を以下に示す。
高圧実験：高圧実験によって決定したメルト－流体間および固相－流体間の微量元素分配係数を解析し、沈み込むスラブから放出される微量元素の分配に対する圧力・塩濃度の影響を明らかにした。また、沈み込み帯の代表的含水鉱物である蛇紋石の非弾性的性質を、マルチアンビル装置と放射光X線その場回折を利用した弾性波速度減衰実験によって決定した。
変成岩の解析：世界各地の超高圧変成帯の脱水反応組織と複数相包有物の相平衡解析により、スラブから放出されたと考えられる流体の主成分元素組成と変成温度圧力との関係を明らかにした。また、三波川変成帯の蛇紋岩体の鉱物共生関係と変形構造との関係から、蛇紋岩の脱水分解による流体放出と変成岩帯の変形が沈み込むスラブの温度圧力条件で起こりうることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Role of silica for the progress of serpentinization reactions: Constraints from successive changes in mineralogical textures of serpentinites from Iwanaidake ultramafic body, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Miyoshi, T. Kogiso, N. Ishikawa, K. Mibe
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zircon U-Pb dating from the mafic enclaves in the Tanzawa Tonalitic Pluton, Japan: Implications for arc history and formation age of the lower-crust (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K., Yamamoto, S., Sawaki, Y., Aoki, K., Omori, S., Kon, Y., Hirata, T., Li, Y., Takaya, Y., Fujinaga, K., Kato, Y., Maruyama, S.
  • 雑誌名: Lithos
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2014.02.010
  • 査読あり
• [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] Metamorphic P-T conditions and retrograde path of high-pressure Barrovian metamorphic zones near Cairn Leuchan, Caledonian orogen, Scotland (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoki, K., Windley, B.F, Maruyama, S., Omori. S.
  • 雑誌名: Geological Magazine 巻: 151 ページ: 559-571
  • DOI: 10.1017/S0016756813000514
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure study of transition metal monoxides MnO and CoO: Structure and electrical resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Ito, D. Yamazaki, T. Yoshino, S. Shan, X. Guo, N. Tsujino, T. Kunimoto, Y. Higo, K. Funakoshi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Over 1 Mbar generation in the Kawai-type multianvil apparatus and its application to compression of (Mg0.92Fe0.08)SiO3 perovskite and stishovite (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Yamazaki, E. Ito, T. Yoshino, N. Tsujino, A. Yoneda, X. Guo, F. Xu, Y. Higo, K. Funakoshi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 262-267
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2014.01.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of diamond in the Tromsø Nappe, Scandinavian Caledonides (N.Norway) (2013)
  • 著者名/発表者名: Marian Janak, Erling Krogh Ravna, Kare Kullerud, Kenta Yoshida, Rastislav Milovsky and Takao Hirajima
  • 雑誌名: Journal of metamorphic Geology 巻: 31 ページ: 691-703
  • DOI: 10.1111/jmg.12040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of the lawsonite eclogite facies metamorphism from an epidote-glaucophane eclogite in the Kotsu area of the Sanbagawa belt, Japan. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki TSUCHIYA and Takao HIRAJIMA
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 108 ページ: 166-171
  • DOI: 10.2465/jmps.121022b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eclogitic clasts with omphacite and pyrope-rich garnet in the NWA 801 CR2 chondrite (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kimura, Naoji Sugiura, Takashi Mikouchi, Takao Hirajima, Hajime Hiyagon, and Yoshie Takehana
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 98 ページ: 387-393
  • DOI: 10.2138/am.2013.4192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion microprobe U-Th-Pb geochronology and study of micro-inclusions in zircon from the Himalayan high- and ultrahigh-pressure eclogites, Kaghan Valley of Pakistan (2013)
  • 著者名/発表者名: Hafiz Ur Rehman, Katsura Kobayashi, Tatsuki Tsujimori, Tsutomu Ota, Hiroshi Yamamoto, Eizo Nakamura, Yoshiyuki Kaneko, Tahseenullah Khan , MasaruTerabayashi, Kenta Yoshida, Takao Hirajima
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 63 ページ: 179-196
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2012.04.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equation of state of γ-Fe: reference density for planetary cores (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Tsujino, Y. Nishihara, Y. Nakajima, E. Takahashi, K. Funakoshi, Y. Higo
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 375 ページ: 244-253
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.05.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen concentration in plagioclase as a hygrometer of arc basaltic melts: Approaches from melt inclusion analyses and hydrous melting experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Hamada, M. Ushioda, T. Fujii, E. Takahashi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 365 ページ: 253-262
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.01.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation of leaking Earth: An ultimate trigger of the Cambrian explosion (2013)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, S., Sawaki, Y., Ebisuzaki, T., Ikoma, M., Omori, S., Komabayashi, T.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 25 ページ: 910-944
  • DOI: 10.1016/j.gr.2013.03.012
  • 査読あり
• [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 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 巻: 508 ページ: 58-63
• [雑誌論文] P-V-T relations of γ-Ca3(PO4)2 tuite determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high-pressure apparatus (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Zhai, D. Yamazaki, W. Xue, L. Ye, C. Xu, S. Shan, E. Ito, A. Yoneda, T. Yoshino, X. Guo, A. Shimojuku, N. Tsujino, K. Funakoshi
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 98 ページ: 1811-1816
  • DOI: 10.2138/am.2013.4403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicate diffusion in alkali-carbonatite and hydrous melts at 16.5 and 24 GPa: Implication for the melt transport by dissolution-precipitation in the transition zone and uppermost lower mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Shatskiy, K. Litasov Y M. Borzdov, T K, D Yamazaki, E Ohtani
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 225 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small effect of water on upper-mantle rheology based on silicon self-diffusion coefficients (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fei, M. Wiedenbeck, D. Yamazaki, T. Katsura
  • 雑誌名: Nature 巻: 498 ページ: 213-215
  • DOI: 10.1038/nature12193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compressibility of pyrochlore-type MgZrSi2O7 determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high pressure apparatus (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Zhai, S. Shan, D. Yamazaki and K Funakoshi
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 33 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1080/08957959.2012.750653
  • 査読あり
• [学会発表] Role of silica for the generation of magnetite and hydrogen during the progress of serpentinization: Im-plications for the oxidation state of subduction zone
  • 著者名/発表者名: T. Kogiso, A. Miyoshi
  • 学会等名: Geofluid 3: Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Progress of serpentinization reactions and successive changes of mineralogical textures in Iwanai-dake ultramafic body
  • 著者名/発表者名: A. Miyoshi, T. Kogiso
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Progress of serpentinization reactions triggered by silica addition: Petrological evidence from Iwanai-dake ultramafic body, Hokkaido, Japan
  • 著者名/発表者名: A. Miyoshi, T. Kogiso
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2013
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] シリカ供給による蛇紋岩化反応の進行：岩内岳超塩基性岩体に見られる蛇紋岩組織変化からの制約
  • 著者名/発表者名: 三好茜，小木曽哲
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] First evidence of the lawsonite eclogite facies metamorphism from an epidote- glaucophane eclogite in the Kotsu area of the Sanbagawa belt, Japan
  • 著者名/発表者名: Takao HIRAJIMA, Shigeki TSUCHIYA
  • 学会等名: X International Eclogite Conference
  • 発表場所: Courmayeur, Italy
• [学会発表] Chemical facies and B-Li-Cl relative compositions of deep-fluids trapped in HP/LT metamorphic rocks: a case study in the Sanbagawa metamorphic belt, SW Japan
  • 著者名/発表者名: YOSHIDA, K., T. HIRAJIMA, S. OHSAWA, T. KOBAYASHI, T. MISHIMA, and Y. SENGEN
  • 学会等名: X International Eclogite Conference
  • 発表場所: Courmayeur, Italy
• [学会発表] Chemical facies and B-Li-Cl relative compositions of deep-fluids trapped in HP/LT metamorphic rocks: a case study in the Sanbagawa metamorphic belt, SW Japan
  • 著者名/発表者名: YOSHIDA, K., T. HIRAJIMA, S. OHSAWA, T. KOBAYASHI, T. MISHIMA, and Y. SENGEN
  • 学会等名: Geofluid 3: Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Exhumation stage fluid migration recorded in Na-rich phengite in Sanbagawa metamorphic rocks
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kenta and Hirajima Takao
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Variation and significance of chemical zoning pattern of Grt in Nove Dvory eclogoite, Moldanubian Zone of the Bohemian Massif
  • 著者名/発表者名: Atsushi YASUMOTO, Takao Hirajima & Daisuke Nakamura
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Rare-earth and trace element characteristics of pseudomorphs after lawsonite in Tlc-Grt-Cld schists of Makbal Complex
  • 著者名/発表者名: Orozbaev, R., Hirajima, T., Bakirov, A., Takasu, A., Maki, K., Yoshida, K., Sakiev, K. and Hirata, T.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Role of Water in Arc Basalts: case studies in Miyakejima, Fuji and some other volcanoes
  • 著者名/発表者名: E. Takahashi, M. Ushioda, K. Asano, T. Suzuki
  • 学会等名: Geofluid 3: Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Deep magma feeding system of Fuji volcano, Japan
  • 著者名/発表者名: E. Takahashi, J. Nakajima and K. Asano
  • 学会等名: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
• [学会発表] Magma feeding system of Fuji volcano, Japan
  • 著者名/発表者名: E. Takahashi、K. Asano and J. Nakajima
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2013
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] Zircon chronology and garnet chemistry related to dehydration melting in a deep subduction zone: case study from the Sanbagawa quartz-bearing eclogite
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K.
  • 学会等名: Cordilleran GSA section meeting
  • 発表場所: Fresno, USA
• [学会発表] Dehydrated fluid and seismic deformation in deep subduction zone: Constraints from lawsonite eclogite and olivine-opx spinifex in serpentinite
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., Fukumura, S., Mizuno, Y., and Ishimori, C.
  • 学会等名: Geofluid 3: Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Serpentinization and redox in various geologic environments
  • 著者名/発表者名: Omori, S.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] 下部マントル上部に沈み込んだスラブ内でのフェロペリクレースの連 結とそれに伴う粘性降下とスラブの形態
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 招待講演
• [学会発表] P-V-T equation of state for e-iron up to 80 GPa and 1900 K using the Kawai-type high pressure apparatus
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamazaki Eiji Ito Takashi Yoshino Akira Yoneda Xinzhuan Guo Baohua Zhang Wei Sun Akira Shimojuku Noriyoshi Tsujino Takehiro Kunimoto Yuji Higo Ken-Ichi Funakoshi
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2013
  • 発表場所: Firenze, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] 川井型(6-8型)装置での100万気圧超の発生：SiO2の圧縮挙動
  • 著者名/発表者名: 山崎大輔，米田明，伊藤栄司，芳野極，辻野典秀，肥後祐司，舟越賢一
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 新潟市
• [学会発表] 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: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 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: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 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: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 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: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 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 2013
  • 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
  • 著者名/発表者名: Kawamoto T, Mibe K, Kuroiwa K-I & Kogiso T
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2013
  • 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 2013
  • 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 2013
  • 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 2013
  • 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2013年年会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
• [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2013年年会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
• [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: Geofluid 3: Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演