蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界における非生物的炭化水素合成に関する実験的研究

蛇纹岩热液系统深部无水地幔边界非生物烃合成实验研究

• 批准号: 22H00181
• 负责人: 渋谷 岳造
• 金额: $ 26.79万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00181/
• 关键词: 炭化水素合成; 蛇紋岩; 熱水系; 高温高圧実験

本研究では、蛇紋岩熱水系における非生物的炭化水素合成反応の物理化学条件依存性（温度・圧力・初期流体組成・触媒組成）とそれを駆動する触媒生成メカニズムを明らかにし、実験的に検証された「蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界における炭化水素合成モデル」を構築することを目的としている。令和４年度は、蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界を模した高温高圧水-岩石反応実験を行った。渋谷（代表）は、Fe-Ni合金によって駆動される非生物的炭化水素合成反応の温度依存性を検証するために、300℃と425℃（いずれも500気圧）で実験を開始した。また、天然の岩石を用いたFe-Ni合金合成実験は反応時間が長いため（1年以上）、300℃、500気圧の実験を開始した。須田（分担）は、産業技術総合研究所の同位体ラベル試料専用のラボにて、水-岩石反応実験で得られる溶液試料の溶存有機酸分析システムの整備を行った。眞壁（分担）は、水-岩石反応実験で得られる溶液試料の溶存ガス及び揮発性有機物分析の分析システムの整備を行い、開発した分析法を実験試料に適用した。Fe-Ni合金を用いた実験では、先行研究に比べてFe-Ni合金の導入量を多くした結果、先行研究以上に反応時間が長くなったため令和５年４月現在も実験を継続中である。このことは、先行研究ではFe-Ni触媒の酸化などによる触媒機能の喪失が起きていた可能性があることを示している。また、得られている分析結果は300℃の実験の方がメタンと蟻酸の生成がやや早いことを示しており、Fe-Ni合金が存在する熱水系においては炭化水素合成反応が早く進みやすい領域があることを示唆している。かんらん石を用いた実験では、初期物質として導入した二酸化炭素がギ酸に還元される反応が進行中であるのが確認されている。このことは、蛇紋岩熱水系での二酸化炭素の還元プロセスにおいてギ酸までは比較的早く進むことを示している。

This study で は serpentine, hot water system に お け る non-biological coking water element synthesis anti 応 の dependency physical and chemical conditions (temperature, pressure, initial fluid composition, catalyst composition) と そ れ を 駆 dynamic す る catalyst to generate メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に し, be the 験 に 検 card さ れ た "serpentinite deep hot water system - anhydrous マ ン ト ル realm に お け る coking water element synthesis モ デ Youdaoplaceholder3 "を construct する とを とを objective と て て る る. In the 4th year of the Reiwa era, ト, deep hydrothermal system of serophiolite - anhydrous <s:1> ト を realm を model <s:1> た high temperature and high pressure water-rock reverse 応 experiment を conduct った. 渋 valley (representative) は, Fe - Ni alloy に よ っ て 駆 dynamic さ れ る non-biological coking water element synthesis anti 応 の temperature dependency を 検 card す る た め に, 300 ℃ 425 ℃ と (い ず れ も 500 気 圧) で be 験 を began し た. Youdaoplaceholder0, natural <s:1> rock を is synthesized with <s:1> たFe-Ni alloy. The experimental <s:1> reaction 応 time is が long ため ため ため (more than one year), 300℃, and 500 air pressure. The <s:1> experimental を starts to た. Must field (share) は, institute of industry technology 総 の with a body ラ ベ ル sample 専 with の ラ ボ に て, water - rock 応 be 験 で must ら れ る solution sample の soluble deposit organic acid analysis シ ス テ ム line gearing up の を っ た. True wall (share) は, water - rock 応 be 験 で have ら れ る solution sample の soluble deposit ガ ス volatile organic compounds and び wield 発 の analysis シ ス テ ム の servicing を い, open 発 し を た analysis be 験 sample に applicable し た. Fe - Ni alloy を with い た be 験 で は, leading research に than べ て Fe - Ni alloy の import quantity more than を く し た results, leading research above に 応 が long く な っ た た め to April and 5 years now も be 験 を 継 続 in で あ る. こ の こ と は, leading research で は Fe - Ni catalyst の acidification な ど に よ る catalyst loss function の が up き て い た possibility が あ る こ と を shown し て い る. ま た, ら れ て い る analysis results は 300 ℃ の be 験 の party が メ タ ン と formic acid の generated が や や early い こ と を shown し て お り exist, Fe - Ni alloy が す る hot water system に お い て は coking water element synthesis against 応 が く into early み や す い field が あ る こ と を in stopping し て い る. か ん ら ん stone を with い た be 験 で は, early material と し て import し た two acidification carbon が ギ acid に also yuan さ れ る anti 応 が underway で あ る の が confirm さ れ て い る. こ の こ と は serpentine, hot water system で の two acidification carbon の also yuan プ ロ セ ス に お い て ギ acid ま で は comparison early く into む こ と を shown し て い る.

项目成果

Heterogeneous nature of the carbonaceous chondrite breccia Aguas Zarcas Cosmochemical characterization and origin of new carbonaceous chondrite lithologies

碳质球粒陨石角砾岩 Aguas Zarcas 的非均质性质 新碳质球粒陨石岩性的宇宙化学特征和起源

• DOI: 10.1016/j.gca.2022.07.010
• 发表时间: 2022
• 期刊: Geochimica et Cosmochimica Acta
• 影响因子: 5
• 作者: Kerraouch Imene;Kebukawa Yoko;Bischoff Addi;Zolensky Michael E.;Wolfer Elias;Hellmann Jan L.;Ito Motoo;King Ashley;Trieloff Mario;Takahashi Yoshio et al.
• 通讯作者: Takahashi Yoshio et al.

Mineralogical alteration of a type A CAI from Allende CV3 chondrite: Formation of secondary dmisteinbergite and its phase transition to anorthite

阿连德 CV3 球粒陨石中 A 型 CAI 的矿物学蚀变：次生辉钙石的形成及其向钙长石的相变

• DOI: 10.1111/maps.13961
• 发表时间: 2023
• 期刊: Meteoritics & Planetar Science
• 作者: Enokido;Y.;Nakamura;T.;Matsumoto M.;Miyake;A.;Shibuya;T.;Park;C.;Zolensky M. E.
• 通讯作者: Zolensky M. E.

Experimental study on hydrogen generation thorough water-rock reactionsin hydrothermal systems in the early Mars

早期火星热液系统水岩反应制氢实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Hisahiro Ueda;and Takazo Shibuya
• 通讯作者: and Takazo Shibuya

Bottom‐associated phytoplankton bloom and its expansion in the Arctic Ocean

• DOI: 10.1111/gcb.16421
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Global Change Biology
• 影响因子: 11.6
• 作者: T. Shiozaki;A. Fujiwara;K. Sugie;S. Nishino;Akiko Makabe;N. Harada

低温アルカリ熱水によるジルコンの溶解実験: 蛇紋岩化反応に伴う物質移動の理解へ向けて

使用低温碱性热水的锆石溶解实验：了解与蛇纹石化反应相关的传质

• 发表时间: 2022
• 作者: 沢田 輝;上田 修裕;渋谷 岳造
• 通讯作者: 渋谷 岳造