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2013 年度 実施状況報告書

超臨界流体は沈み込むスラブから難溶性元素を運べるか?

研究課題

研究課題/領域番号 25610155
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関京都大学

研究代表者

川本 竜彦  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00303800)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード沈み込み帯 / 水流体 / マグマ / 元素分配 / 塩水 / 蛇紋石 / 非調和溶解
研究概要

現在までに2種類の高温高圧その場観察実験を実施している。
(1) マルチアンビル型高温高圧発生装置を用いて、マグマと水流体の間での難溶性元素の分配係数を求めている。現在までの結果では、塩濃度が高い場合は、水流体への分配係数は大きくなるが、臨界終端点よりも低圧側では、水流体への溶解度は大きくはない。沈み込む海洋プレートからマントルウェッジに難溶性元素を運ぶためには、塩水であるか、マグマと水流体が完全に混和した超臨界流体でなかればならないと提案する。
(2) 蛇紋石の水流体に対する溶解現象をその場観察している。その結果、蛇紋石は、1GPa以下の圧力条件においては、脱水分解反応する温度圧力付近で、水流体に非調和溶解することがわかった。

現在までの達成度 (区分)
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

希土類元素を用いたマグマと水流体の分配実験には成功した。軽希土類元素と中希土類元素・重希土類元素で分配係数に違いを見いだすことができた。また、蛇紋石の水流体に溶解する実験は、当初の予想以上に重要な実験結果をもたらしている。

今後の研究の推進方策

希土類元素を用いたマグマと水流体の分配実験については、早く結果を論文にしたい。また、蛇紋石の水流体に溶解する実験は、実験点をいまよりも増やして、より説得力のある研究としたい。

次年度の研究費の使用計画

計画していた放射光実験を行わなかったため、旅費が必要なかった。ダイアモンドアンビル(ダイアモンドの単結晶)が予想していたよりも消耗しなかったため。また、ラマン散乱分光計のミラーは経年変化するので、交換を予定していたが、従来のミラーの4分の1の費用で交換できるようになったのも大きい。
本年度は、放射光実験を行う。大学院生がよい研究成果を出しているので、国際学会に参加する旅費としても支弁したい。また、本年度はダイアモンドアンビルの実験条件がより高圧になるために、ダイアモンドアンビルを購入する必要が大きいと予想する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mantle wedge infiltrated with saline fluids from dehydration and decarbonation of subducting slab2013

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto, T, Yoshikawa, M, Kumagai, Y, Mirabueno, MHT, Okuno, M, Kobayashi, T
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 110 ページ: 9663-9668

    • DOI

      10.1073/pnas.1302040110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] マグマはどのようにできるのか―発生メカニズムに新仮説―2013

    • 著者名/発表者名
      川本竜彦, 神崎正美, 三部賢治
    • 雑誌名

      現代化学(東京化学同人)

      巻: 508 ページ: 58-63

  • [雑誌論文] 海と火山をつなぐマントルウェッジ流体2013

    • 著者名/発表者名
      川本竜彦
    • 雑誌名

      科学(岩波書店)

      巻: 83 ページ: 1366-1372

  • [学会発表] スラブ流体: 前弧では塩水で火山弧下では超臨界流体

    • 著者名/発表者名
      川本竜彦, 熊谷仁孝
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      千葉市
  • [学会発表] アジア東縁の沈み込み帯に産するマントルかんらん岩中の間隙水起源ハロゲンと希ガス

    • 著者名/発表者名
      小林真大, 角野浩史, 齋藤健彦, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫, Ray Burgess, Chris J. Ballentine
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      千葉市
  • [学会発表] Antigorite の水流体中での脱水分解反応における分解溶解のその場観察

    • 著者名/発表者名
      西崎遼, 川本竜彦
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      千葉市
  • [学会発表] 圧力と塩濃度を関数にした高 Mg 安山岩と水流体の間の元素分配

    • 著者名/発表者名
      川本竜彦, 三部賢治, 黒岩健一, 小木曽哲
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      千葉市
  • [学会発表] Mantle Wedge Metasomatism Recorded in LREE-Depleted Calcic Amphibole in the Pinatubo Harzburgite Xenoliths

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Arai S, Tamura A, Kobayashi T & Okuno M
    • 学会等名
      Goldschmidt conference
    • 発表場所
      Firenze, Italy
  • [学会発表] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions

    • 著者名/発表者名
      Kawamoto T, Mibe K, Kuroiwa K-I & Kogiso T
    • 学会等名
      Goldschmidt conference
    • 発表場所
      Firenze, Italy
  • [学会発表] In situ Observation of Dehydration and Incongruent Dissolution of Serpentine (Antigorite) into Aqueous Fluids

    • 著者名/発表者名
      Nishizaki R & Kawamoto T
    • 学会等名
      Goldschmidt conference
    • 発表場所
      Firenze, Italy
  • [学会発表] Subducted Halogens and Noble Gases in the Mantle Wedge Peridotites

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi M, Sumino H, Nagao K, Ishimaru S, Arai S, Yoshikawa M, Kawamoto T, Kumagai Y, Kobayashi T, Burgess R & Ballentine CJ
    • 学会等名
      Goldschmidt conference
    • 発表場所
      Firenze, Italy
  • [学会発表] Convergence in Chemical Compositions between Aqueous Fluid and Silicate Melt in the Peridotite-H2O System

    • 著者名/発表者名
      Mibe K, Kawamoto T & Ono S
    • 学会等名
      Goldschmidt conference
    • 発表場所
      Firenze, Italy
  • [学会発表] スラブ流体は塩水って, 誰が気にする?

    • 著者名/発表者名
      川本竜彦
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      筑波大学
  • [学会発表] マントルウェッジかんらん岩に捕獲された沈み込み起源のハロゲンと希ガス

    • 著者名/発表者名
      小林真大, 角野浩史, 長尾敬介, 石丸聡子, 荒井章司, 芳川雅子, 川本竜彦, 熊谷仁孝, 小林哲夫
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 発表場所
      筑波大学
  • [学会発表] Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence Analysis of Aqueous Fluids and High-Mg Andesite Melt Under High-Temperature and High-Pressure Conditions

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Kawamoto, Kenji Mibe, Ken-ichi Kuroiwa, and Tetsu Kogiso
    • 学会等名
      Geofluids 3,
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 招待講演
  • [備考] 沈み込むプレートが海水を火山の下まで運ぶ

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130528_1.htm

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公開日: 2015-05-28  

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