海洋トランスフォーム断層を通じて地球内部に運ばれる水

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05263
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 沖野 郷子 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (30313191)
• 研究分担者: 町田 嗣樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 次世代海洋資源調査技術研究開発プロジェクトチーム, 特任技術研究員 (40444062) ; 川口 慎介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 研究員 (50553088)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 海洋トランスフォーム断層 / 中央海嶺 / 蛇紋岩 / 重磁力観測 / 流体湧出

研究実績の概要

地球内部の水の分布と循環は、地球のダイナミクスを規制する重要な要因である。沈み込むプレートにおいて水は含水鉱物として蛇紋岩の中に存在するとされるが、その実態はまだよくわかっていない。本研究では、沈み込む前の海洋プレートにおいて、リソスフェリックマントルがどの深度まで、どのような広がりを持って、どの程度蛇紋岩化しているかを観測し、地球内部の水の分布状況と循環についての理解を深めることを目的とする。特に、水の入り口として重要な海洋トランスフォーム断層（OTF）及び断裂帯において、研究船を用いた地球物理・化学観測を行い、蛇紋岩化の実態を把握する。28年度は、27年度末に実施したインド洋中央海嶺における観測結果の解析を実施し、国内外の学会で発表を行った。
1．インド洋中央海嶺を横切る４つのトランスフォーム断層の地形解析を実施した。断層底部のリニアメントの走向・傾斜の詳細解析を行い、現在変位を担っている場所（PTDZ）を認定し、同時にその他の小断層分布から過去のプレート運動の変化を考察した。
2．４つのOTF周辺の重力異常解析を実施した。マントル対流を考慮した残差マントルブーゲー異常を求め、地下の密度構造を推定したところ、4つOTFのうち最大のマリーセレストOTFで通常より低密度を示す結果が得られた。大西洋における同様の研究結果と比較して検討中である。
3．船上地磁気異常観測の結果を解析し、地磁気縞異常の同定により同海域の正確な海底拡大史を明らかにした。
4. 採取した岩石の蛍光X線分析装置による主要元素組成、誘導結合プラズマ質量分析計による微量元素組成、さらに一部の試料については含まれるジルコンのU-Pb年代決定を行い、海洋地殻の変質過程および形成年代を検討するための基礎データを得た。
5.採取した深層海水について、メタンの濃度および安定同位体組成の分析を進めた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

27年度末に観測を終え、28年度はほぼ予定通り解析が進行している。解析はまだ途中であるが、国内外の学会で初期的な解析・分析結果を発表し、関係者と議論を深めている。また、観測において韓国の研究者（同海域での調査実績あり）を招聘したため、国際共同研究を開始することができ、データ交換を通じて広域での解釈が可能となった。

今後の研究の推進方策

データ解析を継続し、とりまとめに入る。具体的には、１）断層分布図を完成する、２）重力異常解析によって得られた密度異常構造を、他地域との比較、採取岩石種との比較を通して解釈を行う、３）連携研究者と協力してOTFを横切る測線で実施した深海曳航磁力計探査のデータ解析を実施し、蛇紋岩化の影響の検出を試みる、4)採取した岩石の同位体組成分析を行い、母岩の変質の度合い、水―岩石反応の詳細を研究する。蛇紋岩化については、ラマン分光分析による微細組織に対応した蛇紋石層の決定とその温度圧力条件について検討する。５）採取した深層海水のメタン濃度および安定同位体組成の分析を実施する。周辺のバックグラウンドレベルと対比することを通じて、湧水活動の有無を検討し、湧水活動が存在すると判断した場合にはその湧出地点を検討する。

次年度使用額が生じた理由

韓国との共同研究開始に際して韓国海洋科学技術院を訪問して打ち合わせ等を行うために、27年度予算の一部を今年度に持ち越していたが、先方からの招待の形で訪韓が実現したため旅費が不要となった。一方、米国学会発表のための航空券が予定より高額であった。上記の理由から全体としては56,221円の残額が生じた。

次年度使用額の使用計画

最終年度のため、次年度持ち越し分は学会発表・投稿論文英文校閲などの費用にあてる。

研究成果

• [国際共同研究] 韓国海洋科学技術院(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 韓国海洋科学技術院
• [雑誌論文] Variation in magnetic properties of serpentinized peridotite exposed on the Yokoniwa Rise, Central Indian Ridge: Insights into the role of magnetite in serpentinization (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., Okino K., Sato H., Nakamura K., Sato T. and Yamazaki T.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.1002/2016GC00651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluid chemistry in the Solitaire and Dodo hydrothermal fields of the Central Indian Ridge (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawagucci, S., J. Miyazaki, T. Noguchi, K. Okamura, T. Shibuya, T. Watsuji, M. Nishizawa, H. Watanabe, K. Okino, N. Takahata, Y. Sano, K. Nakamura, A. Shuto, M. Abe, Y. Takaki, T. Nunoura, M. Koonjul, M. Singh, G. Beedessee, M. Khishma, V. Bhoyroo, D. Bissessur, L.S. Kumar, D. Marie, K. Tamaki, and K. Takai
  • 雑誌名: Geofluids 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1111/gfl.12201
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogen and carbon isotope systematics in hydrogenotrophic methanogenesis under H2-limited and -enriched conditions: Implications for the origin of methane and its isotopic diagnosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Okumura T., S. Kawagucci*, Y. Saito, Y. Matsui, K. Takai, and H. Imachi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 3 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40645-016-0088-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pre-subduction metasomatic enrichment in oceanic lithospheric mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Pilet, S., N. Abe, L. Rochat, M.-A. Maczmarek, N. Hirano, S. Machida, D. Buchs, P. O. Baumgartner, and O. Muntener
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 9 ページ: 898-903
  • DOI: 10.1038/ngeo2825
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Tectonics of long-offset oceanic transform faults along the Central Indian Ridge (2016)
  • 著者名/発表者名: Okino K., Seama N., Fujii M. and Machida S.
  • 学会等名: American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco（USA)
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-14
• [学会発表] Mid-ocean ridge processes and hydrothermalism along the Central Indian Ridge: summary of past Japanese expeditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Okino K.
  • 学会等名: KIOST(Korea Institute of Ocean Science and Technology) Seminar
  • 発表場所: 安山（韓国）
  • 年月日: 2016-07-12 – 2016-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] KH-15-5 白鳳丸研究航海速報：長大トランスフォーム断層と海嶺活動 CIR13-18°S (2016)
  • 著者名/発表者名: 沖野郷子・島伸和・砂村倫成・町田嗣樹・KH-15-5研究者
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-26 – 2016-05-26
• [学会発表] フラクチャーゾーン、トランスフォーム断層を横切る深海地磁気調査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島伸和・北川高行・沖野郷子・藤井昌和・中東和夫・岡本理・古川優和・小林拓史・野木義史
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-26 – 2016-05-26