非火山性温泉の起源と沈み込み帯の流体循環の解明

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本研究は、非火山性温泉の地球化学分析による制約と、数値モデリングによるスラブ起源流体の化学・同位体組成推定結果が補完し合う、スラブ起源流体の生成・移動・化学組成変化を網羅した再現性の高いモデル構築を目的とする。本研究のこれまでの成果により、有馬型塩水の起源として「深部起源塩水」の存在を突き止めたが、さらにスラブ起源流体の関連性を定量的に検証するため、非火山性温泉に対して、スラブ起源物質の始原的な特徴を保持する可能性の高い重元素の同位体・微量元素の分析スキームの開発と測定を行い、同時にスラブ起源流体に対して数値シミュレーションを行っている。本年度は、研究実施計画(2年次)に基づいて、数値モデリング研究の拡張(スラブ起源流体の初期化学組成の推定・化学反応を含むフォワードモデリング)に着手した。1年次から行っている広域的な温泉水の分析データセットを制約として加えることで、大陸地殻中の流動過程における流体の組成変化を推定するモデルを構築するのが、最終的な狙いであるが、温泉水の微量元素分析スキームの開発に時間を要したため、本年度はフォワードモデリングにとどまった。具体的には、これまでの研究により得られた、スラブからの脱水過程における軽元素の同位体分別に加え、重元素の同位体・微量元素の流体-岩石間分配をモデル化し、スラブ起源流体の始原的な化学組成・微量元素パターンを推定する数値モデルを作成した。モデルの詳細については論文を執筆中である。本研究の意義は、スラブ起源流体の寄与という統一的視点の導入によって、深層地下水、温泉・鉱泉、マグマ、鉱床の成因といった学問分野の異なる対象を並列に扱うという発想の転換が可能になったことである。沈み込み帯の流体循環という大規模な枠組みの中で統一的に捉えることで、沈み込み帯の流体循環の実態・変動諸現象への関与の理解がより一般的に進展すると期待される。