3次元微細構造観察と数値解析による海洋リソスフィア含水化の時空間発展の解明

通过 3D 微观结构观察和数值分析阐明海洋岩石圈水化的时空演化

基本信息

批准号：
22KJ0168
负责人：
吉田一貴
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、2021年度の研究で発見した鉱物脈をより詳細に分析した。微量元素分析の結果、鉱物脈は沈み込みに伴う流体放出によって形成されたことが示唆された。また、熱力学計算および物質移動モデリングによって、鉱物脈を形成した流体の活動期間と移動速度を制約した。その結果、この鉱物脈は短期間（数か月から数年）で高速の流体（秒速0．1~1cm）が流れた痕跡であることがわかった。さらに、現在の沈み込み帯で観測されている微小地震の継続時間や震源の移動速度と類似していることから、地下深部における流体移動現象の痕跡であり、地震活動と流体活動との関連が示唆された。これらの結果は、学会で発表したほか、国際誌に掲載された。また、蛇紋岩化反応における水素の発生量を概算するために、蛇紋岩化に含まれる鉄の酸化還元状態を調べた。鉄の酸化還元状態を調べるために，X線微細構造解析を行った．まず、鉄の酸化還元状態が既知である標準試料の測定を行い、基本的な手法を確立した。つづいて、オマーンオフィオライトの蛇紋岩粉末試料を測定し、全岩の鉄の酸化還元状態を調べた。これらの分析から、蛇紋石に相当量の3価の鉄が含まれていることが明らかとなった。このことは、マグネタイトを生成しにくい条件でも、水素が発生する可能性を示唆する。これらの成果は学会で発表し、現在論文を準備中である。さらに、鉱物の溶解―析出とそれに伴う体積変化による破壊現象を調べるために、離散要素法を用いた数値シミュレーションモデルの改良を行った。これまでのモデルでは単純な置換反応を仮定しており、鉱物の析出―溶解反応は考慮されていなかった。溶解反応と析出反応を個別に導入することで、鉱物の溶解―析出反応を考慮したモデルの開発を行った。

在2022年，我们对2021年研究中发现的矿物静脉进行了更多详细分析。痕量元素分析表明，通过与俯冲相关的流体释放形成矿物静脉。热力学计算和传质模型还限制了形成矿物静脉的流体的持续时间和运动速度。结果表明，这种矿物质是在短时间内（几个月到几年）中流动的高速流体（每秒0.1厘米）的痕迹。此外，在当前俯冲带中观察到的微夸克的持续时间和震中的运动速度与微夸克的持续时间和震中的速度相似，这表明地震活性与流体活性之间有联系。这些结果在学术会议上提出，并在国际期刊上发表。此外，为了估计蛇形反应中产生的氢数量，研究了蛇纹石化中包含的铁的氧化还原态。进行了X射线微结构分析以研究铁的氧化还原状态。首先，测量了具有已知氧化 - 雷克斯铁状态的标准样品，并建立了基本技术。随后，测量阿曼蛇绿岩的蛇形粉末样品，以确定所有岩石中铁的氧化还原状态。这些分析表明，蛇纹石含有大量的三价铁。这表明即使在难以形成磁铁矿的条件下，也可以生成氢。这些结果是在学术会议上提出的，目前正在准备论文。此外，为了研究由矿物溶解至沉淀和相关体积变化引起的断裂现象，我们使用离散元素方法改善了数值模拟模型。先前的模型已经假设了简单的替代反应，并且尚未考虑矿物沉淀 - 分解反应。通过单独引入溶解和降水反应，开发了一个模型，该模型考虑了矿物质的溶解和降水反应。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

オマーンオフィオライト下部地殻ー上部マントルの含水化

阿曼蛇绿岩下地壳-上地幔的水合作用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazuki Yoshida;Ryosuke Oyanagi;Masao Kimura;Plumper Oliver;Mayuko Fukuyama;Atsushi Okamoto;吉田一貴・大柳良介・木村正雄・Plumper Oliver・福山繭子・岡本敦;吉田一貴
通讯作者：
吉田一貴

Utrecht University(オランダ)

乌得勒支大学（荷兰）