海洋マントルの加水反応がプレート沈み込み開始に与える影響の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04015
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 平内 健一 静岡大学, 理学部, 准教授 (10633290)
• 研究分担者: 大内 智博 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (60570504)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: プレートテクトニクス / 上部マントル / 蛇紋石 / 変形実験

研究実績の概要

海洋プレートの沈み込み開始時における断層弱化機構を明らかにするべく、愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターおよび大型放射光施設（SPring-8）に設置された変形DIA装置を用いて人工かんらん岩試料の熱水変形実験を行った。実験条件は温度500-580℃、圧力2.5 GPa、含水量4-30 wt.%であった。研究成果の概要は以下の通りである。
1. かんらん岩試料の最大差応力（強度）は約0.5-1.0 GPaの範囲であった。
2. 単純剪断実験において、試料には剪断歪の増加にしたがってB面、R1面、Y面からなる複合面構造が発達した。それらの剪断帯（幅10 μm以下）内には含水鉱物の一種である蛇紋石が加水反応に起因して生成していた。
3. 反応生成物である蛇紋石について、ラマン分光分析を実施したところ、アンチゴライトとリザーダイトの中間的なスペクトルを示した。
4. 実験後のかんらん石粒子について結晶方位解析を行った。その結果、c軸が剪断方向に平行で、b軸が剪断面に垂直に配向するBタイプのファブリックをもつことが明らかになった。

研究成果

• [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, N., Ohara, Y., Okino, K., Ishizuka, O., Yamashita, H., Machida, S., Sanflippo, A., Basch, V., Snow, J.E., Sen, A., Hirauchi, K., Michibayashi, K., Harigane, Y., Fujii, M., Asanuma, H., Hirata, T.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 8 ページ: 65
  • DOI: 10.1186/s40645-021-00454-3
  • 査読あり / 国際共著
• [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: e2021GC010013
  • DOI: 10.1029/2021GC010013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cataclastic and crystal-plastic deformation in shallow mantle-wedge serpentinite controlled by cyclic changes in pore fluid pressures (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirauchi, K., Nagata, Y., Kataoka, K., Oyanagi, R., Okamoto, A., Michibayashi, K.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 576 ページ: 117232
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117232
  • 査読あり
• [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, K., Segawa, I., Kouketsu, Y., Harigane, Y., Ohara, Y., Snow, J., Sen, A., Fujii, M., Okino, K.
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: e12419
  • DOI: 10.1111/iar.12419
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] マントル掘削でのみ解明される地球科学問題─生命惑星海洋プレートの今を理解する─ (2021)
  • 著者名/発表者名: 森下知晃・藤江剛・平内健一・片山郁夫・纐纈佑衣・黒田潤一郎・岡本敦・小野重明・道林克禎諸野祐樹・山本伸次
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 130 ページ: 483-506
  • DOI: 10.5026/jgeography.130.483
  • 査読あり
• [学会発表] 高間隙流体圧下での古マントルウェッジ蛇紋岩体の破壊作用と深部スロー地震発生サイクルとの関連性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平内健一・永田有里奈・大柳良介・岡本敦・道林克禎
  • 学会等名: 日本地質学会第128年学術大会
• [学会発表] フィールドおよび実験的観察から推測される深部スロー地震発生域におけるアンチゴライト蛇紋岩の変形挙動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永田有里奈・平内健一・岡崎啓史
  • 学会等名: 日本地質学会第128年学術大会
• [学会発表] 石英・滑石混合ガウジの摩擦特性から検証するスロースティック・スリップの発生メカニズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 日比涼多・平内健一
  • 学会等名: 日本地質学会第128年学術大会