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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0168/
• 关键词: 岩石ー水反応; 蛇紋岩; オマーンオフィオライト; 微細構造解析; 蛇紋岩化反応; 岩石ー水相互作用; 沈み込み帯; 海洋リソスフェア

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。

In 2022 and 2021, で research was conducted, resulting in た鉱 physical veins をよ and detailed に analysis of <s:1> た. The results of trace element analysis <s:1>, 鉱 substance veins sinking み込みに accompanied by う fluid release によって form された とが とが とが hints された. ま た, thermodynamic calculation お よ び material mobile モ デ リ ン グ に よ っ て, 鉱 pulse を form し の た fluid activity during と movement speed を restrict し た. そ の results, こ の 鉱 content during the short pulse は (several か か ら years) で high-speed の fluid (0.1 ~ 1 cm per second) が flow れ た trace で あ る こ と が わ か っ た. さ ら に, now の shen み 込 み 帯 で 観 measuring さ れ て い る minor earthquake の 継 続 time や focal の movement speed と similar し て い る こ と か ら, deep underground に お け る fluid の moving trace で あ り activity, earthquake activity と fluid と の masato even が in stopping さ れ た. The results are れら, the publication of the association で is たほ に, and the international journal に reports された. ま た, serpentine lithification anti 応 に お け る water element の 発 production を estimate す る た め に, serpentine lithification に containing ま れ る iron objects の acidification and yuan state を adjustable べ た. The acidified reduction state of the iron rod を tone べるために, X-ray microstructure analysis を line った. Youdaoplaceholder0, the acidified reduction state of iron is が known である, standard test materials are used for <s:1> determination を, basic な methods are used を to establish た. Youdaoplaceholder0 づ て て, <s:1> フィ <s:1> フィ フィ フィ ラ <s:1> ト ト, <s:1> serpentine powder sample を determination <s:1>, acidification reduction state of <s:1> iron <e:1> in the whole rock を adjustment べた. こ れ ら の analysis か ら, serpentine に equivalent の 3 価 の iron objects が containing ま れ て い る こ と が Ming ら か と な っ た. こ の こ と は, マ グ ネ タ イ ト を generated し に く い conditions で も, water element が 発 raw す を る possibility in stopping す る. Youdaoplaceholder0 れら れら achievements: the で society has made a report on で, and the paper is currently being prepared at を である. さ ら に, 鉱 の precipitate dissolve - と そ れ に volume variations change with う に よ る break 壊 phenomenon を adjustable べ る た め に, discrete element method を い た the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル の improved line を っ た. こ れ ま で の モ デ ル で は 単 pure な displacement inverse 応 を 仮 set し て お り, 鉱 の exhalation - dissolve the 応 は consider さ れ て い な か っ た. Precipitate dissolve the 応 と anti 応 を individual に import す る こ と で - precipitation, 鉱 の dissolved the 応 を consider し た モ デ ル の open 発 を line っ た.

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 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）

Transient fluid flow in the shallow mantle wedge: insight from the Oman ophiolite

浅地幔楔中的瞬态流体流动：来自阿曼蛇绿岩的见解

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Yoshida;Ryosuke Oyanagi;Masao Kimura;Plumper Oliver;Mayuko Fukuyama;Atsushi Okamoto
• 通讯作者: Atsushi Okamoto

沈み込み帯の流体で形成されたアンチゴライト脈に記録された過渡的な流体移動

俯冲带流体形成的叶蛇纹岩脉中记录的瞬态流体运动

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田 一貴;大柳 良介;木村 正雄; Plumper Oliver;福山 繭子;岡本 敦
• 通讯作者: 岡本 敦