海洋リソスフェア内の水循環：トランスフォーム断層と海底断裂帯における水分布の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13638
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 藤井 昌和 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80780486)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 海洋リソスフェア / トランスフォーム断層・海底断裂帯 / 蛇紋岩化作用 / 海上・深海磁気異常 / 岩石磁気

研究実績の概要

海洋リソスフェアの水循環過程を解明することは固体地球科学が目指す重要課題の一つである。本研究では、深部への水の供給口として重要かつ未探査のトランスフォーム断層と海底断裂帯に注目し、観測と物質科学の両側面より本対象における蛇紋岩化の実態を把握することを通して水分布の定量的を目指す。新たな海底調査と既存アーカイブからの収集に基づき、７海域および1陸域からのマントル試料、4海域からのガブロ試料を新たに集積した。岩石磁気・物性分析を進め、既存の分析データと合わせて、磁性と密度変化の関係を示す包括的なデータセットを構築した。下部地殻・マントルに関連する磁化率・自然残留磁化強度・真密度のデータが、構造モデリングに直接利用可能となった事は主要な成果である。この結果に基づくと、真密度と磁気的な性質に負の相関があることが、中央海嶺、背弧海盆、ウェッジマントル、大陸縁辺と異なる地質背景で共通に確認された。さらに、蛇紋岩化が進み密度が低い岩石は磁気的に強いものが主要であるものの、弱い性質から中間的な物も含み多様であることが明らかとなった。また、Oxide gabbroの効果も初めて定量的に見積もられ、磁気異常に大きく寄与する可能性が示された。観測データに基づく磁化構造モデルについて、西太平洋の納沙布断裂帯、四国海盆マドメガムリオン、インド洋マリーセレステトランスフォーム断層においてデータ収集および解析を行った。その結果、蛇紋岩作用等の水循環との関係を示唆する一様な傾向は掴むことができなかった。これは、1. 断裂構造へのメルト輸送に伴って生じる周辺地殻構造の不均質、2. 記録された古地磁気の2点を考慮しきれていない事が主要な原因であると考察された。また、いつ、どこでに加えて、どのように蛇紋岩化が起こるかを水循環様式と蛇紋岩化反応条件も含めて具体的に評価する必要があるという示唆を得た。

研究成果

• [国際共同研究] University of Pavia(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Pavia
• [国際共同研究] Louisiana State University/University of Houston(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Louisiana State University/University of Houston
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Australian National University
• [国際共同研究] Ocean University of China(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Ocean University of China
• [雑誌論文] A New Tectonic Model Between the Madagascar Ridge and Del Cano Rise in the Indian Ocean (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato Taichi、Nogi Yoshifumi、Sato Hiroshi、Fujii Masakazu
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 127 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1029/2021JB021743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Melting and Evolution of Amphibole‐Rich Back‐Arc Abyssal Peridotites at the Mado Megamullion, Shikoku Basin (2021)
  • 著者名/発表者名: Sen A.、Snow J. E.、Ohara Y.、Hirauchi K.、Kouketsu Y.、Sanfilippo A.、Basch V.、Harigane Y.、Fujii M.、Okino K.、Akizawa N.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 22 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1029/2021GC010013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geochemical characteristics of back-arc basin lower crust and upper mantle at final spreading stage of Shikoku Basin: an example of Mado Megamullion (2021)
  • 著者名/発表者名: Akizawa Norikatsu、Ohara Yasuhiko、Okino Kyoko、Ishizuka Osamu、Yamashita Hiroyuki、Machida Shiki、Sanfilippo Alessio、Basch Valentin、Snow Jonathan E.、Sen Atlanta、Hirauchi Ken-ichi、Michibayashi Katsuyoshi、Harigane Yumiko、Fujii Masakazu、Asanuma Hisashi、Hirata Takafumi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 8 ページ: 1-24
  • DOI: 10.1186/s40645-021-00454-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Imaging of a serpentinite complex in the Kamuikotan Zone, northern Japan, from magnetotelluric soundings (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichihara Hiroshi、Mogi Toru、Uchida Toshihiro、Satoh Hideyuki、Yamaya Yusuke、Fujii Masakazu、Yamazaki Shusaku、Okazaki Kenji、Tada Noriko
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01482-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alteration processes recorded by back‐arc mantle peridotites from oceanic core complexes, Shikoku Basin, Philippine Sea (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirauchi Ken‐ichi、Segawa Izumi、Kouketsu Yui、Harigane Yumiko、Ohara Yasuhiko、Snow Jonathan、Sen Atlanta、Fujii Masakazu、Okino Kyoko
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1111/iar.12419
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Deep-tow magnetics for 29 - 33 Myr seafloor of the Southeast Indian Ridge (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M,, K. Okino, C. Tamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Near-seafloor magnetic anomaly reveals geomagnetic field fluctuation during 29 - 33 Myr (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., K. Okino, C. Tamura
  • 学会等名: The 150th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meeting
• [学会発表] Unveiling seafloor spreading mode and geodynamics in the Southeast Indian Ridge: New challenge in Japanese Antarctic Research Expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M.
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Classification and estimation of petit-spot volcanos by acoustic measurement data (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matamura, Naoto Hirano, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic and gravity constraints on crustal structure of the Nosappu Fracture Zone, Northwestern Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Mai Kintsu, Nobukazu Seama, Masakazu Fujii, Tomoko Hanyu
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] The link between volcanism and tectonics at back-arc rifting stage: analysis of three volcanic areas in the southern Okinawa Trough (2021)
  • 著者名/発表者名: Jinyu Zhou, Kyoko Okino, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrothermal experiments in olivine-orthopyroxene-H2O system at 200-400C: implications for hydrogen generation at high temperatures (2021)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Tanaka, Atsushi Okamoto, Otgonbayar Dandar, Masaoki Uno, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] The new tectonic model between the Madagascar Ridge and the Del Cano Rise in the southern Indian Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Taichi Sato, Yoshifumi Nogi, Hiroshi Sato, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Mado Megamullion: a potential new target for IODP drilling to understand backarc basin lithosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Ohara, Masakazu Fujii, Norikatsu Akizawa, Valentin Basch, Yumiko Harigane, Ken-ichi Hirauchi, Osamu Ishizuka, Shiki Machida, Katsuyoshi Michibayashi, Kyoko Okino, Alessio Sanfilippo, Camilla Sani, Sen Atlanta, Jonathan E Snow, Kenichiro Tani, Hiroyuki Yamashita
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic and gravity constraints on crustal structure of the Nosappu Fracture ZoneNorthwestern Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: 近都 麻衣, 藤井 昌和, 羽入 朋子, 島伸和
  • 学会等名: The 150th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meeting
• [学会発表] 北海道神居古潭帯鷹泊蛇紋岩岩体の蛇紋岩化プロセスの解析：ボーリングコア試料への示差熱重量分析・密度測定・磁化率測定の適用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山崎 秀策、藤井 昌和、倉橋 稔幸
  • 学会等名: 日本地質学会第１２８年学術大会
• [学会発表] オマーンオフィオライトの蛇紋岩化した地殻―マントル境界におけるFe(III)の分布 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本 敦、吉田 一貴、大柳 良介、藤井 昌和、丹羽 尉博、武市 泰男、木村 正雄
  • 学会等名: 日本地質学会第１２８年学術大会
• [学会発表] マントルかんらん岩の蛇紋岩化反応と磁鉄鉱の生成への温度、シリカの影響:海洋リソスフェアにおける水素の生成に関する提言 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中 修平、岡本 敦、ダンダル オトゴンバヤル、宇野 正起、藤井 昌和
  • 学会等名: 日本地質学会第１２８年学術大会
• [学会発表] 四国海盆最西部に位置する彗新メガムリオンにおける潜航調査: YK21-06S 航海速報 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小原泰彦、針金由美子、 山下浩之、竹林知大、冨岡優貴、二村康平、股村祐希、石塚治、谷健一郎、藤井昌和
  • 学会等名: InterRidge-Japan研究集会
• [学会発表] 海底音響探査データを用いたプチスポット火山の 地形的・後方散乱強度的特徴の分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 股村祐希、平野直人、藤井昌和
  • 学会等名: InterRidge-Japan研究集会
• [学会発表] 中央インド洋海嶺玄武岩を用いた絶対古地磁気強度の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉村由多加、藤井昌和
  • 学会等名: InterRidge-Japan研究集会
• [学会発表] Magnetic and gravitational constraints on the formation and evolution of the oceanic crust in and around the Fracture Zone in the Pacific Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Mai Kintsu, Nobukazu Seama, Masakazu Fujii, Tomoko Hanyu
  • 学会等名: InterRidge-Japan研究集会
• [学会発表] Melting and evolution of peridotites at the Mado Megamullion, an oceanic core complex in the Shikoku back-arc basin (2021)
  • 著者名/発表者名: Atlanta Sen, Jonathan E Snow, Yasuhiko Ohara, Ken-ichi Hirauchi, Yui Kouketsu, Alessio Sanfilippo, Valentin Basch, Yumiko Harigane, Masakazu Fujii, Kyoko Okino, Norikatsu Akizawa
  • 学会等名: American Geophysical Union 2021 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Paleomagnetic directions and intensities from volcanic rocks in the Tendaho Graben in the Afar depression Ethiopia (2021)
  • 著者名/発表者名: 劉 浩田 , 望月 伸竜 , 加藤 千恵 , Kidane Tesfaye, Muluneh Ameha, 藤井 昌和, 吉村 令慧, 加々島 慎一, 乙藤 洋一郎, 石川 尚人
  • 学会等名: The 150th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meeting
• [備考] 国立極地研究所 地圏研究グループ
  • URL: http://geo.nipr.ac.jp
• [備考] 古環境研究グループ／第四紀地形・地質学サブグループ
  • URL: https://sites.google.com/nipr.ac.jp/nipr-quatgeo/