Spatio-temporal dynamisms of fluid-pressure and permeability in arc crusts

弧壳流体压力和渗透率的时空动力学

基本信息

批准号：
22H01329
负责人：
宇野正起
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は，100MPa, 500℃を超える条件下で実験可能な反応透水試験器を開発し，納品することができた．200MPa, 700℃での動作を確認済みである．これは岩石に流体を流しながら反応させる反応透水試験器としては世界でも類をみない高温高圧の試験器である．本装置は来年度立ち上げを行う．また，自然界の岩石ー流体反応帯からは，流体フラックスを制約するとともにそれが誘起しうる地震モーメントを見積り，鉱物脈（角閃石脈）の流体活動時間と誘起される地震モーメントの関係が，スロー地震の継続時間-地震モーメントのスケーリング則に載ることを示した．これは，変成反応条件の鉱物脈が，スロー地震と関係しうることを定量的に示した稀有な例である．さらに，東南極セール・ロンダーネ山地の高温変成岩中の花崗岩質岩脈群について，露頭観察からその破壊モードを明らかにするとともに，岩脈周囲の反応帯中の塩素濃度分布を反応輸送解析することで流体活動時間を制約し，岩脈の方位データの統計解析から応力場および流体圧を決定した．これらの結果より，岩脈および派生する鉱物脈の生成条件が深度20-30kmであること，その流体活動時間が高々100時間程度と短時間であること，岩脈の破壊モードは引張せん断であることを明らかにした．これは，火山下の深部低周波地震の発生震度，継続時間，破壊モードとよく一致しており，火山下の深部低周波地震の物質科学的な実態を明らかにしつつある．

今年，我们研发并交付了反应渗透率测试仪，可以在超过100MPa和500℃的条件下进行实验。已确认可在200MPa、700℃下运行。这是世界上独一无二的高温高压反应渗透率测试仪，可以让流体在岩石中流动时发生反应。该设备将于明年推出。此外，从自然界的岩石-流体反应带中，我们估算了通过约束流体通量可以诱发的地震矩，并确定了矿脉（角闪石脉）的流体活动时间与结果表明，地震持续时间符合地震矩标度定律。这是一个罕见的例子，定量地表明变质反应条件下的矿脉可能与慢地震有关。此外，我们通过露头观测阐明了东南极洲Serre Rondane山脉高温变质岩中花岗岩脉的破坏模式，并通过反应输运分析分析了脉脉周围反应区的氯浓度分布。活动时间、应力场和流体压力是通过堤坝方向数据的统计分析确定的。结果表明，岩脉及衍生矿脉的形成条件在20~30 km深度，流体活动时间短，最多100 h左右，岩脉破坏模式为拉剪破坏。很明显，这与火山下深部低频地震的强度、持续时间和破裂模式非常吻合，并开始阐明火山下深部低频地震的物质科学现实。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Elucidating parameters governing elemental transfer during seafloor alteration: Application of machine-learning based Protolith Reconstruction Model (PRM) to seafloor altered basalt, the South and Northwest Pacific regions.

阐明海底蚀变期间控制元素转移的参数：基于机器学习的原岩重建模型（PRM）在南太平洋和西北太平洋地区海底蚀变玄武岩中的应用。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Satoshi Matsuno;Masaoki Uno;Atsushi Okamoto
通讯作者：
Atsushi Okamoto

Slab-derived fluid storage in the crust elucidated by earthquake swarm

地震群阐明了地壳中板片衍生的流体储存

DOI：
10.1038/s43247-022-00610-7
发表时间：
2022
期刊：
Communications Earth & Environment
影响因子：
7.9
作者：
Yusuke Mukuhira;Masaoki Uno;Keisuke Yoshida
通讯作者：
Keisuke Yoshida

Development of Open Transport of Aqueous Fluid from Pegmatite Revealed by Trace Elements in Garnet

石榴石中微量元素揭示伟晶岩中水流体开放传输的进展

DOI：
10.1155/2022/8786250
发表时间：
2022
期刊：
Geofluids
影响因子：
1.7
作者：
Nurdiana Astin;Okamoto Atsushi;Uno Masaoki;Tsuchiya Noriyoshi
通讯作者：
Tsuchiya Noriyoshi

水熱実験から見る海洋リソスフェアの岩石ー水相互作用におけるマグネシウムの重要性

从热液实验看出镁在海洋岩石圈岩石-水相互作用中的重要性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Atsushi Okamoto;Junpei Sugioka;Takamasa Niibe;岡本敦,西海悠介,ダンダルオトゴンバヤル,宇野正起
通讯作者：
岡本敦,西海悠介,ダンダルオトゴンバヤル,宇野正起

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发表时间：
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影响因子：
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通讯作者：
藤井昌和

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影响因子：
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通讯作者：
宇野正起

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DOI：
发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
新井隆太・小平秀一・藤江剛・尾鼻浩一郎・山本揚二朗・三浦誠一・望月公廣・仲谷幸浩・Stuart Henrys・Dan Barker・Richard Kellett・Dan Bassett・Nathan Bangs・Harm van Avendonk