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2023 年度 実績報告書

地化学機械学習によるSlow-to-Fast地震発生帯のシリカ輸送量の解明

公募研究

研究領域Slow-to-Fast地震学
研究課題/領域番号 22H05296
研究機関東北大学

研究代表者

宇野 正起  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (50748150)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
キーワード原岩組成復元モデル / 機械学習 / 勾配決定木 / 変成岩 / シリカ / 元素移動
研究実績の概要

昨年度開発した変成堆積岩の原岩組成復元モデルのアルゴリズムの改良と高精度化,高圧変成岩のフィールド調査と元素移動量解析,原岩組成復元モデルのGUI実装とweb公開を行った.
原岩組成復元モデルは,全球の堆積物の化学組成データにおける組成空間上の相関を機械学習により学習することで,少数の元素濃度から全元素濃度を推定する.本年度は機械学習のアルゴリズムを昨年度採用していたガウス過程回帰から勾配決定木の一種である自然勾配ブースト(NGBoost)に変更することで,1モデルあたりの計算時間を約12時間から約5分に短縮するとともに,個々の予測値の不確定性も推定可能とした.これにより様々な入力元素と出力元素の組み合わせに対応した原岩組成復元モデルを開発した.モデルの一部はGUI化し,Githubに公開した.
また,沈み込む前の海洋プレートにおける元素移動量を特定するために南太平洋および北西太平洋の海洋底変質玄武岩に原岩組成復元モデルを適用し,Rb, Ba, U, Kなどの16元素の元素移動量を定量化した.海洋底熱水変質における元素移動量を4サイト201サンプルから系統的に明らかにした.
フィールド調査では三波川変成帯の泥質変成岩/玄武岩質変成岩境界に着目し,岩相境界における主要元素,微量元素,鉱物モード組成,反応進行度を解析した.その結果,泥質片岩側で曹長石が増加し,玄武岩質変成岩側で角閃石や曹長石が減少し緑泥石や白雲母が増加する変質作用があったことが明らかになった.また,岩相境界では系統的にK, Cs, Rb, Baなどの濃度が両岩相で増加しており,岩相境界が選択的な流体流路となっていることが明らかになった.

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Porosity generation via spatially uncoupled dissolution precipitation during plagioclase replacement in quartz undersaturated fluids2024

    • 著者名/発表者名
      Astin Nurdiana, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, Noriyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 179 ページ: 10

    • DOI

      10.1007/s00410-023-02088-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metasomatism at a metapelite_ultramafic rock contact at the subduction interface: Insights into mass transfer and fluid flow at the mantle wedge corner2023

    • 著者名/発表者名
      Rysosuke Oyanagi, Masaoki Uno, Atsushi Okamoto
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 178 ページ: 27

    • DOI

      10.1007/s00410-023-02011-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mantle hydration initiated by Ca metasomatism in a subduction zone: An example from the Chandman meta-peridotite, western Mongolia2023

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

      Lithos

      巻: 452-453 ページ: 107212

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2023.107212

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiphase_solid fluid inclusions in HP_LT eclogite facies rock (Zavkhan Terrane, Western Mongolia): evidence for the evolution from saline to hypersaline fluids during metamorphism in subduction zone2023

    • 著者名/発表者名
      Manzshir Bayarbold, Atsushi Okamoto, Masaoki Uno, Kenta Yoshida, Alexey Kotov, Geri Agroli, Otgonbayar Dandar, Yasuhiro Niwa, Masao Kimura, Noriyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 178 ページ: 85

    • DOI

      10.1007/s00410-023-02055-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Continuous thermal structures of the present-day and contact-metamorphic geothermal systems revealed by drill cuttings in the Kakkonda geothermal field, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Masaoki Uno, Atsushi Okamoto, Takashi Akatsuka, Noriyoshi Tsuchiya
    • 雑誌名

      Geothermics

      巻: 115 ページ: 102806

    • DOI

      10.1016/j.geothermics.2023.102806

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高温変成岩中に記録された中下部地殻におけるマグマ/水熱破砕の物理条件:火山下の深部低周波地震の痕跡か?2023

    • 著者名/発表者名
      宇野 正起、ミンダレワ ディアナ、奈良 拓実、河上 哲生、東野 文子、足立 達朗、土屋 範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合(JpGU)2023
  • [学会発表] Quantifying metamorphic elemental transfer history for fluid-rock interaction by combining machine learning and mineral records2023

    • 著者名/発表者名
      松野哲士, 宇野正起, 岡本敦
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合(JpGU)2023
    • 招待講演
  • [学会発表] マグマ貫入による下部地殻の開口せん断破壊中の 応力状態、流体圧とその継続時間: セール・ロンダーネ山地高温変成帯の例2023

    • 著者名/発表者名
      奈良拓実、ディアナミンダレワ、宇野正起、河上哲夫、足立達郎、東野文子、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合(JpGU)2023
  • [学会発表] 火山下地震の下部地殻高度変成岩における記録?2023

    • 著者名/発表者名
      奈良拓実、ディアナミンダレワ、宇野正起、河上哲夫、足立達郎、東野文子、山崎慎一、松野哲士、土屋範芳
    • 学会等名
      Water-Rock Interaction WRI-172023
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical conditions of magmatic-hydrothermal fracturing in deep crust: Records of subvolcanic deep low frequency earthquakes?2023

    • 著者名/発表者名
      Masaoki Uno, Takumi Nara, Diana Mindaleva, Tetsuo Kawakami, Tatsuro Adachi, Fumiko Higashino, Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      Water-Rock Interaction WRI-172023
    • 国際学会
  • [学会発表] Progressive release of trace elements from subducting slab and enrichment in the overlying crust: Trace element budget at the plate boundary elucidated from the Sanbagawa metamorphic belt, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      松野哲士, 宇野正起, 岡本敦
    • 学会等名
      Water-Rock Interaction WRI-172023
    • 国際学会
  • [学会発表] 地質学からみたプレート境界深部の流体活動と岩石破壊2023

    • 著者名/発表者名
      宇野正起
    • 学会等名
      Slow-to-Fast Earthquake Pre-conference Event for Early-career Researchers 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physical conditions of magmatic-hydrothermal fracturing in deep crust: Records of subvolcanic deep low-frequency earthquakes?2023

    • 著者名/発表者名
      Masaoki Uno
    • 学会等名
      International Joint Workshop on Slow-to-Fast Earthquakes2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 火山下地震の下部地殻高度変成岩における記録?2023

    • 著者名/発表者名
      奈良拓実、ディアナミンダレワ、宇野正起、河上哲夫、足立達郎、東野文子、山崎慎一、松野哲士、土屋範芳
    • 学会等名
      日本地質学会(GSJ)第130年学術大会
  • [学会発表] 葛根田地熱地域のアクティブな接触変成温度履歴と熱モデリング:地殻浅部マグマー熱水系の熱輸送メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      宇野 正起、岡本 敦、土屋 範芳、赤塚 貴史
    • 学会等名
      日本地質学会(GSJ)第130年学術大会
  • [学会発表] Heat transport mechanisms in the super-hot magmatic-hydrothermal system revealed by the petrological thermal history and thermal modeling of the Kakkonda geothermal field, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Masaoki Uno, Atsushi Okamoto, Takashi Akatsuka, and Noriyoshi Tsuchiya
    • 学会等名
      American Geophysical Union(AGU)2023
    • 国際学会
  • [備考] 研究室webページ

    • URL

      https://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel2/index.php/member/assistant-professor/

  • [備考] 原岩組成復元モデルGithub

    • URL

      https://github.com/MSrakugo/PRM_Streamlit/tree/main

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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