蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界における非生物的炭化水素合成に関する実験的研究

蛇纹岩热液系统深部无水地幔边界非生物烃合成实验研究

基本信息

批准号：
22H00181
负责人：
渋谷岳造
金额：
$ 26.79万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00181/
关键词：
炭化水素合成蛇紋岩熱水系高温高圧実験

项目摘要

本研究では、蛇紋岩熱水系における非生物的炭化水素合成反応の物理化学条件依存性（温度・圧力・初期流体組成・触媒組成）とそれを駆動する触媒生成メカニズムを明らかにし、実験的に検証された「蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界における炭化水素合成モデル」を構築することを目的としている。令和４年度は、蛇紋岩熱水系深部-無水マントル境界を模した高温高圧水-岩石反応実験を行った。渋谷（代表）は、Fe-Ni合金によって駆動される非生物的炭化水素合成反応の温度依存性を検証するために、300℃と425℃（いずれも500気圧）で実験を開始した。また、天然の岩石を用いたFe-Ni合金合成実験は反応時間が長いため（1年以上）、300℃、500気圧の実験を開始した。須田（分担）は、産業技術総合研究所の同位体ラベル試料専用のラボにて、水-岩石反応実験で得られる溶液試料の溶存有機酸分析システムの整備を行った。眞壁（分担）は、水-岩石反応実験で得られる溶液試料の溶存ガス及び揮発性有機物分析の分析システムの整備を行い、開発した分析法を実験試料に適用した。Fe-Ni合金を用いた実験では、先行研究に比べてFe-Ni合金の導入量を多くした結果、先行研究以上に反応時間が長くなったため令和５年４月現在も実験を継続中である。このことは、先行研究ではFe-Ni触媒の酸化などによる触媒機能の喪失が起きていた可能性があることを示している。また、得られている分析結果は300℃の実験の方がメタンと蟻酸の生成がやや早いことを示しており、Fe-Ni合金が存在する熱水系においては炭化水素合成反応が早く進みやすい領域があることを示唆している。かんらん石を用いた実験では、初期物質として導入した二酸化炭素がギ酸に還元される反応が進行中であるのが確認されている。このことは、蛇紋岩熱水系での二酸化炭素の還元プロセスにおいてギ酸までは比較的早く進むことを示している。

在这项研究中，我们阐明了蛇纹岩热液系统中非生物烃合成反应对物理化学条件（温度、压力、初始流体组成和催化剂组成）的依赖性以及驱动它们的催化剂形成机制，并通过实验构建了一个验证了“深部蛇纹岩热液系统-无水地幔边界的油气合成模型”。 2020财年，我们开展了模拟深部蛇纹岩热液系统-无水地幔边界的高温高压水岩反应实验。 Shibuya（代表）在300℃和425℃（均为500 atm）下开始实验，以验证铁镍合金驱动的非生物碳氢化合物合成反应的温度依赖性。此外，由于使用天然岩石的Fe-Ni合金合成实验需要很长的反应时间（一年以上），因此开始了300℃和500atm的实验。 Suda（合著者）开发了一种系统，用于分析从日本产业技术综合研究所同位素标记样品专用实验室的水-岩石反应实验中获得的溶液样品中的溶解有机酸。 Makabe（同事）开发了一种分析系统，用于分析水岩反应实验中获得的溶液样品中的溶解气体和挥发性有机物，并将开发的分析方法应用于实验样品。在使用Fe-Ni合金的实验中，由于引入了比之前研究更多的Fe-Ni合金，反应时间比之前的研究更长，因此截至2020年4月实验仍在进行中。这表明在之前的研究中，Fe-Ni催化剂可能因氧化而丧失了催化功能。此外，获得的分析结果表明，在300°C的实验中，甲烷和甲酸的产生速度稍快，并且在存在Fe-Ni合金的热液系统中，烃合成反应往往进行得更快，这表明存在一种现象。区域。使用橄榄石的实验已经证实，作为初始物质引入的二氧化碳被还原为甲酸的反应正在进行中。这表明蛇纹岩热液系统中二氧化碳的还原过程相对较快地进展为甲酸。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Heterogeneous nature of the carbonaceous chondrite breccia Aguas Zarcas Cosmochemical characterization and origin of new carbonaceous chondrite lithologies

碳质球粒陨石角砾岩 Aguas Zarcas 的非均质性质新碳质球粒陨石岩性的宇宙化学特征和起源

DOI：
10.1016/j.gca.2022.07.010
发表时间：
2022
期刊：
Geochimica et Cosmochimica Acta
影响因子：
5
作者：
Kerraouch Imene;Kebukawa Yoko;Bischoff Addi;Zolensky Michael E.;Wolfer Elias;Hellmann Jan L.;Ito Motoo;King Ashley;Trieloff Mario;Takahashi Yoshio et al.
通讯作者：
Takahashi Yoshio et al.

Mineralogical alteration of a type A CAI from Allende CV3 chondrite: Formation of secondary dmisteinbergite and its phase transition to anorthite

阿连德 CV3 球粒陨石中 A 型 CAI 的矿物学蚀变：次生辉钙石的形成及其向钙长石的相变

DOI：
10.1111/maps.13961
发表时间：
2023
期刊：
Meteoritics & Planetar Science
影响因子：
0
作者：
Enokido;Y.;Nakamura;T.;Matsumoto M.;Miyake;A.;Shibuya;T.;Park;C.;Zolensky M. E.
通讯作者：
Zolensky M. E.

Bottom‐associated phytoplankton bloom and its expansion in the Arctic Ocean