【研究領域課題番号】18H03733 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋地殻 / アウターライズ / 沈み込み帯 / 流体循環 / 熱輸送 / 断層 / 地殻熱流量 / 間隙水 / プチスポット / 日本海溝 / 太平洋プレート / 海洋プレート / 物質循環

【研究成果の概要】

１．2020年8～9月の白鳳丸KH-20-8航海により、日本海溝及び千島海溝海側の太平洋プレート上で熱流量測定を行った。千島海溝では、2018年に行った測定と合わせて、アウターライズ上の熱流量分布の特徴が明らかになった。日本海溝では、海溝海側斜面に発達する正断層の近傍において、熱流量の空間変動を詳細に調べた。また、正断層の近傍では堆積物試料の採取も行い、間隙水の各種化学分析や同位体組成の測定を実施した。得られたヘリウム・ネオンの同位体組成は、深部からのマントル・マグマ起源物質の供給を示唆するものであった。
２．太平洋プレート内の水分布を反映する比抵抗構造を調べるために、岩手沖日本海溝海側に設置した海底電位磁力計4台を、上記のKH-20-8航海により回収し、約1年間の観測データを得た。宮城沖日本海溝海側における反射法地震探査データを解析し、海溝軸の海側45 km付近で海洋地殻を断ち切る大規模な正断層のイメージングに成功した。
３．2020年10月のよこすかYK20-14S航海により、日本海溝海側において、潜水調査船を用いたプチスポット溶岩流の形態観察、周囲の堆積物への影響の調査を行った。得られた溶岩、火山周囲の堆積物などを分析し、火山活動による海洋プレートの化学変化を調べた。
４．海洋地殻を構成する岩石について、弾性波速度および電気伝導度を、塩水に飽和した状態で測定した。得られたデータを海洋地殻での地震波速度構造や電気伝導度構造と比較し、地殻内でのクラックの形状や分布を推定した。
５．海洋地殻内での間隙水流動の数値モデル計算を進めるため、流れを高速に解くための陽解法アルゴリズムのさらなる高速化を行った。
６．熱流量測定に使用する温度センサプローブについて、プローブ内に計測回路を組み込む新方式の機器を作成し、琵琶湖湖底における測定に使用して良質のデータを得ることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】15H02630 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

島弧火成作用 / プレート境界沈み込み / マグマ生成過程 / 鞍部チリ弧 / 南部チリ弧 / 線状変質帯（破砕帯） / 第四紀火山 / 親水性元素 / 流体の付加 / マグマ成因 / チリ弧 / 南部火山地帯 / 沈み込み帯 / 線状変質帯 / アンチモン / 地殻・マントル物質 / 地球化学 / 火山 / 地質学 / テクトニクス / 脱水融解作用 / マグマ成因論 / 断裂帯 / 地殻・マントル化学 / マグマ・火成岩 / 同位体・放射年代 / 物質循環 / 脱水作用 / トランスフォーム断層

【研究成果の概要】

比較的若い形成年代を持つナスカプレートが沈み込んでいる南部チリ弧では海洋地形から破砕帯（線状変質帯）が沈み込んでいる地域を明瞭に把握できる．本研究により，この破砕帯が沈み込む直上に位置する第四紀島弧火山を構成する火山岩類はそれ以外の周囲の火山に比べ，非常に高い親水性元素（例えば，Cs, Rb, Ba, K, Pb, Sr, Sbなど）の濃集が認められた．このことから，破砕帯が沈み込んでいる直上に位置する火山においては，通常の島弧火成作用よりも流体の付加が大きくなり，マントルウェッジの部分融解量が増大し火成活動が活発化していることが明らかになった．

【研究の社会的意義】

今回，南部チリ弧に分布する島弧火山帯において，沈み込む海洋プレートに発達する断裂帯直上の第四紀火山の島弧火成活動は通常の地域の火山に比べ流体の付加が増大し，活発化していることが明らかになった．南部チリ弧では比較的若い海洋プレートが沈み込んでいるため，海底地形から破砕帯の位置は明瞭に把握できるが，古い海洋プレートが沈み込んでいる東北日本弧や伊豆―小笠原弧ではその上に厚い堆積物が覆っているためその位置は明確でない．しかし，今回得られた地球化学的解析法を駆使すれば，環太平洋火山地帯全域の第四紀火山において，どの火山が今後活発化するか推定できうる重要な基礎データになる可能性がある．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】25400524 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温泉水 / スラブ起源 / 塩水 / 深部流体 / 沈み込み帯 / 構造線 / 同位体 / REE / 物質循環 / スラブ / 熱水 / 流体 / 沈み込み / 有馬型 / スラブ起源流体 / 有馬

【研究成果の概要】

沈み込み帯前弧域において，スラブ流体が直接的に上昇・湧出している可能性を，スラブ流体検出の有効性が高い重元素を用いて制約することを目指し，温泉水に含まれる低含有量重元素の濃縮，抽出手法の開発と分析を行った．
その結果，鉄共沈法を用いてSr-Nd-Pb同位体組成を得ることに初めて成功し，有馬温泉水の起源がフィリピン海スラブにあることを明らかにした（Nakamura et al., 2014）．また，温泉水中の希土類元素の効率的分析方法を開発し，その濃度やパターンから，スラブ由来流体が構造線沿いに余り地殻物質と反応することなく上昇し，浅部で天水と混合して組成多様性を生むことを明らかとした．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)