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2020 年度 実績報告書

プレート収束境界における岩石組織形成と流体発生プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H02981
研究機関東北大学

研究代表者

岡本 敦  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (40422092)

研究分担者 宇野 正起  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (50748150)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード沈み込み帯 / 流体 / ざくろ石 / 結晶サイズ分布 / 蛇紋岩 / 水熱実験 / 脱水 / プレート境界
研究実績の概要

三波川帯のエクロジャイトのざくろ石の結晶サイズ分布をX線CTを用いて解析し、コアとリムの累帯構造から、結晶成長が元々の結晶サイズに依存すること、また、コアの組成が若干変化することを明らかにした。すなわち、ざくろ石のサイズ分布は、核形成時期の影響があるものの成長様式によるものであることを示唆する。また、このような結晶サイズの特徴が、同一の試料のそれぞれの層によって変わることを見出した。核形成+成長に関する単純なモデルで結晶サイズ分布を作るフォーワードモデルを作成したが、モデル選択についてはまだ今後の課題である。また、モンゴル西部のエクロジャイトについて、そのざくろ石の成長組織に基づく温度圧力履歴を精密決定した。
三波川帯の関東山地の蛇紋岩体を解析することにより、沈み込み帯においてCO2流体が、マントルウェッジ由来の蛇紋岩と反応することにより、破壊を伴いながら脱水反応を引き起こすことを明らかにした。この成果は、communications earth & environments 誌に掲載され、大きな注目を集めた。また、このプロセスは、四国の他の岩体でも観察されること、また、同様の反応に伴う破壊現象はシリカ交代作用でも起こることを天然の岩体の解析とプレート境界に沿った溶液科学計算により明らかにした。特に、沈み込み帯に沿った元素移動は体積変化を大きく変化させて、破壊様式にも大きな影響を与える。反応による元素の破壊、それによる浸透率の上昇をアナログ実験により明らかにした。このような反応による破壊、それによる流体の発生、または移動は沈み込み帯の流体圧を変化させ、プレート境界のスロー地震などにも影響を与えることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      ユトレヒト大学
  • [雑誌論文] Volatile-consuming reactions fracture rocks and self-accelerate fluid flow in the lithosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Uno Masaoki、Koyanagawa Kodai、Kasahara Hisamu、Okamoto Atsushi、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: -

    • DOI

      10.1073/pnas.2110776118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Machine-learning techniques for quantifying the protolith composition and mass transfer history of metabasalt2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Satoshi、Uno Masaoki、Okamoto Atsushi、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-05109-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continental arc-derived eclogite in the Zavkhan Terrane, western Mongolia: Implications for the suture zone in the northern part of the Central Asian Orogenic Belt2022

    • 著者名/発表者名
      Bayarbold Manzshir、Okamoto Atsushi、Dandar Otgonbayar、Uno Masaoki、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Asian Earth Sciences

      巻: 229 ページ: 105150~105150

    • DOI

      10.1016/j.jseaes.2022.105150

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Albite-K-feldspar-quartz equilibria in hydrothermal fluids at 400, 420°C and 20?35 MPa: Experimental measurements and thermodynamic calculations2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Atsushi、Ishii Hajime、Oyanagi Ryosuke、Tsuchiya Noriyoshi
    • 雑誌名

      Geothermics

      巻: 94 ページ: 102109~102109

    • DOI

      10.1016/j.geothermics.2021.102109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redistribution of magnetite during multi?stage serpentinization: Evidence from the Taishir Massif, Khantaishir ophiolite, western Mongolia2021

    • 著者名/発表者名
      DANDAR Otgonbayar、OKAMOTO Atsushi、UNO Masaoki、TSUCHIYA Noriyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 116 ページ: 176~181

    • DOI

      10.2465/jmps.201130a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rupture of wet mantle wedge by self-promoting carbonation2021

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Atsushi、Oyanagi Ryosuke、Yoshida Kazuki、Uno Masaoki、Shimizu Hiroyuki、Satish-Kumar Madhusoodhan
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 2 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s43247-021-00224-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental fracture sealing in reservoir sandstones and its relation to rock texture2021

    • 著者名/発表者名
      Busch Benjamin、Okamoto Atsushi、Garbev Krassimir、Hilgers Christoph
    • 雑誌名

      Journal of Structural Geology

      巻: 153 ページ: 104447~104447

    • DOI

      10.1016/j.jsg.2021.104447

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Generation of oxidising fluids by comminution of fault rocks2021

    • 著者名/発表者名
      Kameda J.、Okamoto A.
    • 雑誌名

      Geochemical Perspectives Letters

      巻: - ページ: 32~35

    • DOI

      10.7185/geochemlet.2131

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cataclastic and crystal-plastic deformation in shallow mantle-wedge serpentinite controlled by cyclic changes in pore fluid pressures2021

    • 著者名/発表者名
      Hirauchi Ken-ichi、Nagata Yurina、Kataoka Kengo、Oyanagi Ryosuke、Okamoto Atsushi、Michibayashi Katsuyoshi
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 576 ページ: 117232~117232

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2021.117232

    • 査読あり
  • [学会発表] Simultaneous replacement of plagioclase by albite and K-feldspar: natural evidence and hydrothermal experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Astin Nurdiana, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, and Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      European Geoscience Union
    • 国際学会
  • [学会発表] Crustal fluid pressure gradients and permeability evolutions estimated from metamorphic fluid-rock reaction zones (Sor Rondane Mountains, East Antarctica)2021

    • 著者名/発表者名
      Masaoki Uno, Diana Mindaleva, Atsushi Okamoto, and Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      European Geoscience Union
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetite redistribution during multi-stage serpentinization: Evidence from the Taishir massif, Khantaishir ophiolite, western Mongolia2021

    • 著者名/発表者名
      Otgonbayar DANDAR, Atsushi OKAMOTO, Masaoki UNO, Noriyoshi TSUCHIYA
    • 学会等名
      European Geoscience Union
    • 国際学会
  • [学会発表] Episodic fluid explosion in shallow and middle crust revealed by hydrothermal brecciation2021

    • 著者名/発表者名
      Geri Agroli,Tatsuya Takemori, Atsushi Okamoto, Masaoki Uni, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
  • [学会発表] Crystal size distribution of garnet formed by two-stage growth in the Kotsu eclogite, Sanbagawa belt2021

    • 著者名/発表者名
      Otgonbayar Dandar, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
  • [学会発表] Newly discovered eclogite in the Khungui zone, Zavkhan Terrane, Western Mongolia: P-T evolution and tectonic implication2021

    • 著者名/発表者名
      Bayarbold Manzshir, Atsushi Okamoto, Otgonbayar Dandar, Masaoki Uno, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
  • [学会発表] The effect of fluid compositions on pore formation during plagioclase replacement under supercritical conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Astin Nurdiana, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, and Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
  • [学会発表] Serpentinization and Fe(III) distribution along the crust-mantle section of the oceanic lithosphere: insights from the Oman Drilling CM1A site2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Kazuki Yoshida, Ryosuke Oyanagi, Yasuhiro Niwa, Yasuo Takeichi, Masao Kimura
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
  • [学会発表] 岩石ー流体反応が駆動する地圏環境とその有効利用2021

    • 著者名/発表者名
      岡本 敦
    • 学会等名
      資源・素材学会 東北支部春季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 体積膨張反応によるリソスフェアの破壊と流体移動の自己加速化:MgO-H2O実験系からの制約2021

    • 著者名/発表者名
      宇野正起,岡本敦,土屋範芳
    • 学会等名
      日本地質学会
  • [学会発表] オマーンオフィオライト地殻―マントル遷移帯 におけるアンチゴライト脈形成と流体流動2021

    • 著者名/発表者名
      吉田一貴、岡本 敦、大柳良介、木村正雄
    • 学会等名
      日本地質学会
  • [学会発表] Formation of garnet aggregate of the Khungui eclogite in the Zavkhan Terrane, Western Mongolia2021

    • 著者名/発表者名
      バヤボルド・マンズシル、岡本 敦、ダンダル・オトゴンバヤル、宇野正起、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地質学会
  • [学会発表] Rupture of serpentinized mantle wedge induced by self-promoting carbonation2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto, Ryosuke Oyanagi, Kazuki Yoshida, Masaoki Uno, Hiroyuki Shimizu, Madhusoodhan Satish-Kumar
    • 学会等名
      International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2021
    • 国際学会
  • [備考] https://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel2/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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