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2023 年度 実績報告書

結晶質岩のマトリクス拡散に関する物質移動モデルの構築:鉱物中の微小孔への注目

研究課題

研究課題/領域番号 21H01865
配分区分補助金
研究機関熊本大学

研究代表者

湯口 貴史  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00516859)

研究分担者 笹尾 英嗣  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 東濃地科学センター, リーダー (10421687)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード地層処分 / 岩石・鉱物・鉱床学 / マトリクス拡散 / 花崗岩 / 長石 / 吸着
研究実績の概要

本研究は,岩石学的特性と物質移動特性を結び付けたマトリクス拡散に関する物質移動モデルの構築を実施する。STEP1-STEP3は記載岩石学的手法と室内実験的手法の両面からなり,段階的に研究を実施する。STEP4は取りまとめとして,概要調査の際に岩石調査に基づく物質移動の遅延能力の評価技術を体系化する。

2023年度は「Outlining zircon growth in a granitic pluton using 3D cathodoluminescence patterns, U-Pb age, titanium concentration, and Th/U: Implications for the magma chamber process of Okueyama granite, Kyushu, Japan」を国際誌Lithosに公表した。また,「Crystallization processes of quartz in a granitic magma: Implications for the magma chamber processes of Okueyama granite, Kyushu, Japan」を国際誌Journal of Asian Earth Sciencesに公表した。本研究では鉱物中の三次元的(空間的)な内部構造を評価するための手法を開発した。
上記公表論文によって獲得した手法により,鉱物中の微小孔の三次元的な内部構造(ネットワーク構造)の評価が可能となった。また,大きな成果として,長石の変質と微小孔,【STEP3】で得られた物質移動特性を示す試料の空隙率と実効拡散係数との関係性について革新的な知見を得た。その結果,微小孔がマトリクス拡散の物質移動経路として機能すること,また微小孔が物質移動の遅延をもたらすという知見を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

2023年度において,鉱物中の三次元的な内部構造の評価手法を構築した論文2編が国際誌の掲載に至った。また,長石の変質(斜長石のアルバイト化とカリ長石のパーサイト化)と微小孔,そして【STEP3】で取得した鉱物の空隙率,および透過拡散試験による実効拡散係数との関連性の解析を進め,微小孔がマトリクス拡散の遅延現象に寄与するというデータを得た。これらの結果は日本地質学会2023年年会にて報告した。以上のことを総合的に勘案し,「当初の計画以上に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

最終年度となる2024年度は,長石中の微小孔と変質のネットワーク構造を新たなパラメータとしてデータの拡充を行う。微小孔と変質データ,および空隙率や実効拡散係数からなる物質移動特性との関連性評価を進め,岩石学的データから岩体の物質移動特性を評価するための手法の体系化を進める。得られた成果は順次取りまとめ,日本鉱物学会や日本地質学会での学会発表を行い,加えて論文公表に向け準備を進める。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Petrography and geochronology of the Kuki granite, Kitakami Mountains, northeastern Japan: Shallow crustal intrusion and emplacement processes of granitic magma2024

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI Satoshi、YUGUCHI Takashi、ISHIGURO Keito、ENDO Kyoka、KATO Asuka、YOKOYAMA Kosuke、OGITA Yasuhiro、YOKOYAMA Tatsunori、SAKATA Shuhei、OHNO Takeshi、SASAO Eiji
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 119 ページ: n/a~n/a

    • DOI

      10.2465/jmps.230807

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystallization processes of quartz in a granitic magma: Implications for the magma chamber processes of Okueyama granite, Kyushu, Japan2024

    • 著者名/発表者名
      Yuguchi Takashi、Kato Takenori、Ogita Yasuhiro、Watanabe Minori、Yamazaki Hayoto、Kato Asuka、Itoh Daichi、Yokoyama Tatsunori、Sakata Shuhei、Ohno Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Asian Earth Sciences

      巻: 265 ページ: 106091~106091

    • DOI

      10.1016/j.jseaes.2024.106091

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Outlining zircon growth in a granitic pluton using 3D cathodoluminescence patterns, U Pb age, titanium concentration, and Th/U: Implications for the magma chamber process of Okueyama granite, Kyushu, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Yuguchi Takashi、Itoh Daichi、Yokoyama Tatsunori、Sakata Shuhei、Suzuki Satoshi、Ogita Yasuhiro、Yagi Koshi、Imura Takumi、Motai Satoko、Ohno Takeshi
    • 雑誌名

      Lithos

      巻: 440-441 ページ: 107026~107026

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2023.107026

    • 査読あり
  • [学会発表] 土岐花崗岩における物質移行特性に関する研究:鉱物の微小空隙がもたらす物質移動の遅延2023

    • 著者名/発表者名
      湯口貴史,笹尾英嗣,火原諒子,村上裕晃,尾崎裕介
    • 学会等名
      日本地質学会2023年年会
  • [学会発表] ダカイト質マグマの大陸地殻浅部への貫入・定置機構:北上山地,堺ノ神深成岩体を例として.2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木哲士,浅井信夫,中島和夫,小北康弘,横山立憲,坂田周平,大野剛,湯口貴史
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2023年度年会
  • [学会発表] 花崗岩中の石英のカソードルミネッセンスパターンとチタン濃度定量による石英の結晶化プロセスの解明.2023

    • 著者名/発表者名
      加藤あすか,加藤丈典,小北康弘,湯口貴史,笹尾英嗣
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2023年度年会
  • [学会発表] 鉱物中に分布する物質移動に資する内部構造の三次元的な評価:土岐花崗岩体のカリ長石中の微小孔.2023

    • 著者名/発表者名
      野中麻衣,湯口貴史
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2023年度年会
  • [学会発表] 北上山地,遠野複合深成岩体に産出する石英のカソードルミネッセンスパターンとチタン濃度・アルミニウム濃度の定量分析.2023

    • 著者名/発表者名
      小北康弘,加藤丈典,湯口貴史
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2023年度年会
  • [学会発表] Magmatic processes and timescales of shallow plumbing system at Zao volcano, NE Japan: perspectives from compositional zoning in orthopyroxene phenocrysts.2023

    • 著者名/発表者名
      Sato, M., Ban, M., Yuguchi, T., Adachi, T.
    • 学会等名
      IAVCEI 2023 in Rotorua, New Zealand No. 320
    • 国際学会
  • [学会発表] 北上山地,遠野複合深成岩体に産出するジルコンのU-Pb年代・Ti濃度・Hf同位体分析によるマグマ溜りプロセス.2023

    • 著者名/発表者名
      小北康弘,三戸和紗,坂田周平,大野剛,鈴木哲士,横山立憲,長田充弘,湯口貴史
    • 学会等名
      フィッショントラック研究会2023年

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公開日: 2024-12-25  

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