2020年 | プレスリリース?研究成果
沈み込み帯における多成分流体の性質を解明 ―沈み込み帯の流体分布の解明に期待―
【発表のポイント】
- 沉み込んだプレートから放出される水?二酸化炭素?塩の多成分からなる热水は、マントルの鉱物粒间に浸み込んで移动しやすいことを高温高圧実験により実証。
- このような热水がマントル中を浸透?上昇して、前弧モホ面（注1）近くの高电気伝导度帯を形成。
- 地震波トモグラフィ（注2）データに基づいて、沉み込み帯のマグマと热水を区别してマッピングできる可能性を指摘。
【概要】
沉み込んだプレートから放出される流体には二酸化炭素成分が少量含まれているため、その流体挙动への影响を评価する上で、鉱物への濡れ性の化学组成依存性を明らかにすることが课题となっていました。东北大学大学院理学研究科地学専攻の中村美千彦教授らの研究チームは、二酸化炭素と塩を含む水を主成分とした多成分超临界流体（注3）の鉱物粒间への浸透性の研究を行い、沉み込み帯における多成分流体の输送モデルを提案しました。これまで、流体中に二酸化炭素が含まれると、流体は鉱物表面を濡らしにくく、鉱物粒间を浸透して移动できないと考えられていましたが、実験の结果、鉱物の炭酸塩化反応と塩分の影响で、流体が鉱物表面を濡らしやすくなることが明らかになりました。このような流体の性质の理解は、地震波や电磁気の観测に基づいた沉み込み帯の流体分布やマグマ発生原因の解明にも役立ちます。
本研究の成果は、2020年10月5日Earth and Planetary Science Letters誌電子版に掲載されました。
【参考図】
図1 本研究で提案された沉み込み帯の多成分流体の循环モデル。沉み込んだプレートから放出される塩分と二酸化炭素成分を少量含んだ水を主成分とする超临界流体は、地殻との间の"楔形マントル"のほぼ全域で岩石の粒间に浸透できる。前弧（岛弧の海沟侧）の地下では、流体が粒间を浸透可能な领域が、流体成分が含水鉱物（蛇纹石）をつくって岩石に固定される领域と、マントルを溶融させてマグマに溶け込む领域の间に、窓のように存在すると考えられる。このような流体の移动経路は、前弧のモホ面近傍に电気伝导度の高い领域が形成されることを説明できるとともに、沉み込むプレートから供给された流体が何処に运ばれるのか、という问题の解决につながる。
【用语解説】
（注1） 前弧モホ面島弧
岛弧－海沟间の地殻―マントル境界。
（注2） 地震波トモグラフィ
多数の地震波の到达时间から、地球内部を构成する物质の种类や状态を调べる方法。
（注3） 超臨界流体
高温高圧状态において液体の水と気体の水蒸気との区别がなくなっている状态。
问い合わせ先
＜研究に関すること＞
东北大学大学院理学研究科地学専攻
教授 中村 美千彦（なかむら みちひこ）
电话：022-795-7762
E-mail：michihiko.nakamura.e8*tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）
＜报道に関すること＞
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
电话：022-795-6708
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