水-岩石系における速度論と元素濃集・分散メカニズムの解明:鉱床と環境問題への応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204054
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 鹿園 直建 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10011751)
• 研究分担者: 水田 敏夫 秋田大学, 工学部, 教授 (80094051)
• キーワード: 水-岩石相互作用 / 熱水変質 / 風化作用 / カイネティックス / 沈殿 / 黒鉱鉱床 / エピサーマル金鉱床 / 希土類元素

研究概要

本年度の主な研究実績は以下の通りである。
(1)水-岩石反応に関する基礎的な研究を行った。例えば、変質岩、風化岩と水溶液間の反応実験を行い、水溶液のpH、カチオン濃度、アニオン濃度の時間的変化を調べ、これらを決める要因についての検討を行った。従来は、溶解反応、沈殿反応、イオン交換反応が重要とされてきたが、これ以外に、H^+イオンの鉱物表面への変化がpHに与える影響が大きいことを明らかにした。
(2)熱水鉱床地域(黒鉱鉱床、エピサーマル金鉱床)の熱水変質岩の化学分析(主要成分、微量成分、重金属元素、希土類元素)を多数行い、熱水変質作用による元素の地球化学的挙動を明らかにした。従来は移動が小さいと考えられている希土類元素の挙動を明らかにし、この希土類元素濃度と他の地球化学探査指標(酸素同位体組成、カリウム濃度など)との対応関係を見いだした。その結果、酸素同位体組成、カリウム濃度以外に希土類元素の地球化学探査指標の有効性を明らかにした。
(3)熱水性鉱床(黒鉱鉱床)における鉱物(石英、重晶石、硬石膏)の分布を明らかにした。この分布が化学平衡では説明出来ないことを示した。そして、沈殿カイネティックス-流動モデルに基づいたコンピュータシミュレーションを行い、これらの鉱物の鉱床内の分布の解釈を行った。
(4)風化岩の化学分析(主要成分、微量成分、重金属元素、希土類元素)を多数行った。その結果、各元素の風化作用による移動のメカニズムを明らかにした。特に、重金属元素と希土類元素の挙動を支配する要因として、吸着、イオン交換が重要であることを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] Shikazono, N., Yonekawa, N., Karakizawa, T.: "Mass transfer, oxygen isotopic variation and gold precipitation in epithermal gold system: a case study of the Hishikari deposit, southern Kyushu, Japan"Resource Geology. 52. 211-222 (2002)
• [文献書誌] Atsushi Nabetani, Naotatsu Shikazono: "Chemical process and environment of hydrothermal alteration of acidic volcanic rocks in the Mitsuishi district, southwest Japan"Geochemical Journal. Vol.36, No.3. 255-269 (2002)
• [文献書誌] 鹿園直建: "化学的風化作用の河川水水質,特に溶存シリカ濃度に与える影響"地学雑誌. Vol.111, No.1(980). 55-65 (2002)
• [文献書誌] 高橋美和, 水田敏夫, 石山大三, 木村純一, 高田実彌: "LA-ICP-MS分析法による菱刈鉱床含金石英脈の石英中の微量成分の特徴と鉱液の起源"資源地質. Vol.52, no.1,5. 51-67 (2002)
• [文献書誌] Ogata, T., Ishiyama, D., Mizuta, T., Nakashima, K.: "Coexistence of a fluid phase with granitic magma: Geochemical characteristics of REEs and Cu in Miyako granite and in scheelite-bearing aplitic veins at the Yamaguchi Cu-W skarn deposit, Iwate, Japan"Resource Geology. Vol.52, no.2. 173-186 (2002)
• [文献書誌] 緒方武幸, 水田敏夫, 石山大三, 高田實彌: "中性子放射化分析法による鉱化および非鉱化の花崗岩中のタングステンの定量"素材物性学会誌[国際学会発表]. 第15巻第2号. 29-35 (2002)
• [文献書誌] Shikazono, N., Ohtani, H., Takino, A., Sato, H.: "Mobility of rare earth elements and major elements during chemical weathering of volcanic soil profile in Kanto area, Japan"Goldschmidt Conference Abstracts (Geochim. Cosmochim. Acta). A707 (2002)
• [文献書誌] Ogawa, Y., Shikazono, N.: "Water-rock reaction experiments for application to the formation mechanism of Kuroko deposits"Goldschmidt Conference Abstracts (Geochim. Cosmochim. Acta). A568 (2002)