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Formation mechanism of seafloor massive sulfide deposit based on geochemical studies of gangue minerals

基于脉石矿物地球化学研究的海底块状硫化物矿床形成机制

基本信息

批准号：
21H01172
负责人：
石橋純一郎
金额：
$ 8.49万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、脈石鉱物に着目して鉱物学的・同位体地球化学的な解析を行って、鉱物が生成した際の温度・化学環境を詳細に特定し、堆積層内で進行する化学反応に注目した新しい鉱床形成モデルの構築を目指している。2022年度は、沖縄トラフ伊江山熱水域から得られた堆積物コアを対象試料として、堆積層内の温度・化学環境の鉛直分布を明らかにすることに注力した。まず堆積層から得られた粘土鉱物の酸素同位体比測定をニュージーランドGNSとの共同研究で進め、そこから推定した鉱物形成温度として49 mbsfにおける100℃から55 mbsfにおける220℃まで直線的かつ急激に温度が高くなる鉛直分布が得られた。この温度勾配は、重晶石の流体包有物の均質化温度の最高温度の鉛直分布と非常によく一致した。熱水変質鉱物である粘土鉱物と脈石鉱物である重晶石から独立に得られた温度情報が一致したことは、熱水成分が幅広く浸入したことで堆積層内の温度環境が一定期間にわたり（おそらく現在まで）高温に規制されたことを強く示唆している。この堆積物コアで53-65 mbsfに認められる鉱化体も、同じ熱水成分の浸入による鉱化作用で形成されたと結論づけることができる。年代研究においても、堆積層内における鉱化作用を支持する証拠が得られた。堆積物コアが得られた掘削地点の周囲の表層堆積物から浮遊性有孔虫を抽出して炭素14年代測定を行い1000年前後の年代が得られた。一方で、堆積層内の鉱化体から抽出された重晶石の年代測定によっては、放射非平衡法で30年程度、電子スピン共鳴法で数100年、といった堆積年代より若い鉱化年代が得られた。これらの成果の一部を5月の地球惑星科学連合年会（国内学会ポスター）および9月の地球化学会年会（国内学会口頭）にて発表した。また2021年度に国際学会で発表した内容が学会のProceedings として出版された。

This study focuses on the physical and isotopic analysis of gangue, the temperature and chemical environment during the formation of gangue, and the chemical reaction in the accumulation layer. In 2022, the vertical distribution of temperature and chemical environment in the deposit layer was investigated. A joint study on the determination of acid isotope ratio of clay particles in the accumulation layer was carried out. The temperature of formation of clay particles was estimated from 49 mbsf to 100℃ to 55 mbsf to 220℃. The vertical distribution of the maximum temperature of the homogenization temperature of the fluid inclusions of barite and barite is very consistent. The temperature information of hot water is consistent with that of clay and gangue, and the temperature environment in the accumulation layer is regulated by high temperature. The accumulation of 53-65 mbsf is considered to be due to the formation of the chemical body and the infiltration of the same hot water component. The study of the age of the soil, the accumulation of the soil layer, the role of support The age of the deposit was determined around 1000 years after the extraction of planktonic foraminifera. The age of barite extracted from the deposit layer is 30 years old by radiation nonequilibrium method and 100 years by electron resonance method. The first part of the results of this study was presented at the annual meeting of the Earth Science Association in May (National Society of Science) and the annual meeting of the Geochemical Society in September (National Society of Science). The 2021 International Society of Science and Technology published its Proceedings.