地殻流体の起源と化学

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Geofluids: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
• Project/Area Number: 21109004
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小木曽 哲 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (60359172)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平島 崇男 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90181156) ; 岡本 和明 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (60456001) ; 松影 香子 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, グローバルCOE准教授 (80343078) ; 高橋 栄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40144779) ; 桂 智男 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (40260666)
• Keywords: 岩石・鉱物・鉱床学 / 地殻・マントル物質 / 流体包有物 / 高圧実験 / 放射光X線 / 変成岩 / 沈み込み帯

Research Abstract

沈み込み帯で発生する流体の化学的特徴と発生条件を解明するための予備的な段階の研究として、以下の項目について実施した。
(1)高温高圧状態でのH_2O流体-ケイ酸塩メルト間の微量元素分配係数を放射光蛍光X線その場分析によって決定する実験を、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)装置とマルチアンビル(MA)装置用いて、大型放射光施設SPring-8(DACとMA)にて行った。DAC装置は、試料からの蛍光X線シグナルを効率的に検出できるように、ダイヤモンドのキュレット部分に改良を加えた。実験の結果、H_2O流体にはアルカリ元素が選択的に分配され、アルカリ土類・希土類元素はケイ酸塩メルトに選択的に分配されることが明らかになった。
(2)沈み込むスラブ中でのH_2O流体-残存鉱物間の微量元素分配係数を決定するための予備実験として、マルチアンビル装置を用いて、サブソリダス条件で玄武岩-H_2O系の高圧実験を行い、H_2O流体を密封したまま高温高圧状態を保ことに成功した。
(3)三波川変成帯に分布する高圧型変成岩を採集し、偏光顕微鏡による観察と電子線プローブ分析によって、変成条件を解析した。また、それらの変成岩の石英脈中に含まれる流体包有物をクラッシュリーチング法によって分離し、ICP-MS装置を用いて微量元素組成を分析し、変成条件との関係を調べた。その結果、流体包有物のLi/B比が変成岩の変成度にともなって系統的に変化することが分かった。
(4)肥後変成帯に分布する変成岩の変成相と変形組織・石英脈の分布との分布関係を解析し、中部地殻の条件で放出されたH_2O流体が上昇して地震断層に侵入することで脆性破壊を引き起こす可能性を示した。

Research Products

• [Journal Article] Depth and evolution of a silicic magma chamber : melting experiments on a low-K rhyolite from Usu Volcano, Japan (2010)
  • Author(s): Tomiya, A., E.Takahashi, N.Furukawa, T.Suzuki
  • Journal Title: Journal of Petrology Volume: 51 Pages: 1333-1354
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thematic section : Fluid-rock interaction in the bottom of the inland seismogenic zone. (2010)
  • Author(s): Terabayashi, M., Okamoto, K., Yamamoto, H., Chan Y.C.
  • Journal Title: Island Arc Volume: 19 Pages: 1-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Density and seismic velocities of chromitite body in oceanic mantle peridotite. (2010)
  • Author(s): Matsukage, K.N., S.Kikuchi, S.Ono, Y.Nishihara, T.Kikegawa
  • Journal Title: American Mineralogist Volume: 25 Pages: 1422-1428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An ultra-high-pressure metamorphic condition and isothermal decompression path obtained from a garnet-pyroxenite in the Horni Bory granulite of the Bohemian Massif. (2009)
  • Author(s): Naemura, K., Hisashima, H., Hirajima, T., Svojtka, M.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 104 Pages: 168-175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The pressure-temperature path and the origin of phlogopite of spinel-garnet peridotite in the Blansky les massif of the Moldanubian zone, Czech Republic. (2009)
  • Author(s): Naemura, K., Hirajima, T., Svojtka, M.
  • Journal Title: Journal of Petrology Volume: 150 Pages: 1795-1827
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Late Triassic-Late Cretaceous accretion/subduction in the Taiwan region along the eastern margin of South China -evidence from zircon SHRIMP dating. (2009)
  • Author(s): Yui, T.F., Okamoto, K., Usuki, T., Lan, C.Y., Chu, H.T., Liou, J.G.
  • Journal Title: International Geology Review Volume: 51 Pages: 304-328
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detrital zircon evidence for the antiquity of Taiwan. (2009)
  • Author(s): Lan, C.Y., T.Usuki, K.L.Wang, T.F.Yui, K.Okamoto, Y.H.Lee, T.Hirata, Y.Kon, Y.Orihashi, J.G.Liou, C.S.Lee
  • Journal Title: Geosciences Journal Volume: 13 Pages: 233-243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Early Paleozoic medium-pressure metamorphism in central Vietnam : evidence from SHRIMP U-Pb zircon ages. (2009)
  • Author(s): Usuki, T., Lan, C.Y., Yui, T.F., Iizuka, Y., Vu, V.T., Tran, T.A.Okamoto, K., Wooden, J.L., Liou, J.G.
  • Journal Title: Geosciences Journal Volume: 13 Pages: 245-256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 四国中央部三波川変成帯のテクトニクス (2009)
  • Author(s): 岡本和明、青木一勝、丸山茂徳
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 115 Pages: 補遺,37-49
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Elemental partitioning between aqueous fluids and magmas : First synchrotron XRF analysis with large volume HPHT apparatus (2010)
  • Author(s): Kawamoto, T.
  • Organizer: Global network Symposium on Earth"s Dynamics
  • Place of Presentation: ニュー水戸屋、仙台
  • Year and Date: 2010-03-05
• [Presentation] 深部流体のLi/B比:深部流体の発生深度の指標になるか? (2009)
  • Author(s): 千眼喜照, 西村光史, 大沢信二, 平島崇男
  • Organizer: 日本鉱物科学会2009年年会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] 中国北Qaidam産エクロジャイト中に保存された超高圧変成作用時の硫化鉱物-酸化鉱物組合せ (2009)
  • Author(s): 河上哲生, 平島崇男, David J.Ellis, Andrew Christy, Lifei Zhang
  • Organizer: 日本鉱物科学会2009年年会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] 沈み込む堆積岩層からマントルウェッジに付加される水-炭酸ガス流体 (2009)
  • Author(s): 川本竜彦、三部賢治、小野重明
  • Organizer: 日本鉱物科学会2009年年会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] ボヘミア山塊モルダニューブ帯に産するプレソビチェ橄欖岩と母岩グラニュライトのジルコンU-Pb年代値 (2009)
  • Author(s): 苗村康輔, ダニエル・ダンクリー, 臼杵直, 平島崇男
  • Organizer: 日本地質学会第116年学術大会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学、岡山
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] チェコ共和国・ボヘミア山塊の藍晶石エクロジャイト中のSr硫酸化物 (2009)
  • Author(s): 中村大輔, 小林記之, マルチン-スフォイッカ, 平島崇男
  • Organizer: 日本地質学会第116年学術大会
  • Place of Presentation: 岡山理科大学、岡山
  • Year and Date: 2009-09-06
• [Presentation] Missing link between ultra-high pressure (UHP) and ultra-high temperature metamorphism (UHT) : A case study in the Bohemian Massif (2009)
  • Author(s): Hirajima, T., Kobayashi, T., Naemura, K., Sai, H., Nakamura, D., Svojtka, M.
  • Organizer: 8th International Eclogite Conference
  • Place of Presentation: 西寧、中国
  • Year and Date: 2009-08-28
• [Presentation] P, T conditions of the CCSD eclogites ; Importance of ferric estimation based on Mossbauer and micro-XANES analysis. (2009)
  • Author(s): Okamoto, K., Jahn, B., Yui, T.F., Akasaka, M., Xu, Z.
  • Organizer: 8th International Eclogite Conference
  • Place of Presentation: 西寧、中国
  • Year and Date: 2009-08-28
• [Presentation] Metamorphic history of garnet-rich gneiss at Ktis in the Lhenice shear zone (Moldanubian Zone of the southern Bohemian Massif) inferred from inclusions and compositional zoning of garnet. (2009)
  • Author(s): Kobayashi, T., Hirajima, T., Kawakami, T., Svojtka, M.
  • Organizer: Granulites & Granulites 2009
  • Place of Presentation: チェコ共和国 トゥルノフ
  • Year and Date: 2009-07-14
• [Presentation] Supercritical Fluids from Downgoing Slab beneath Volcanic Arcs : Critical Endpoints in Sediment-H_2O and High Mg Andesite-H_2O Systems. (2009)
  • Author(s): Kawamoto, T., Kanzaki, M., Mibe, K., Matsukage, K., Ono, S.
  • Organizer: Goldschmidt Conference 2009
  • Place of Presentation: ダボス、スイス
  • Year and Date: 2009-06-26
• [Presentation] Origin of Mg- and Si-rich cratonic mantle : Does the Earth's deep mantle consist of pyrolite? (2009)
  • Author(s): 松影香子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2009-05-18
• [Presentation] Chemical equilibration of Grt-Pyx exsolution microstructures at mantle UHP prior to crustal UHPM in orogenic peridotite, China (2009)
  • Author(s): Spengler, D., Obata, M., Hirajima, T., Ottolini, L., Tamura, A., Arai, S.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2009-05-17
• [Presentation] ボヘミア産高温変成岩中のザクロ石の晶相変化とその意義 (2009)
  • Author(s): 小林記之, 大井修吾, 北村雅夫, 平島崇男
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2009-05-16
• [Presentation] ボヘミア山塊の造山型ざくろ石かんらん岩から発見したマイクロダイヤモンドとその性質について (2009)
  • Author(s): 苗村康輔, 鍵裕之, 小竹翔子, 小林記之, 平島崇男, 荒川雅, 櫻井晴子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ、千葉
  • Year and Date: 2009-05-16
• [Remarks]
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/