大陸衝突帯地下深部における地殻流体の起源と活動時間スケールの解明

大陆碰撞带地下深处地壳流体的起源和活动时间尺度的阐明

基本信息

批准号：
16J01136
负责人：
東野文子
金额：
$ 2.83万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

黒雲母の組成が塩素に富む場合の流体組成条件を制約するために岩石―水相互作用の実験を行うことに焦点を当て、花崗岩粉末と塩水を入れた金チューブと、コールドシールタイプの水熱反応装置を用いた実験を行った。基本的な実験条件は、700℃、0.2GPa、実験時間は1週間とし、流体/岩石比と塩水の組成を変化させて反応物の比較を行った。塩水は、NaCl、KCl、CaCl2、HClを混合して作成した。いずれの組成の塩水も先行研究で提唱された相図に基づいてXH2Oを調整し、花崗岩粉末が溶けない塩水組成で実験を行うことで、黒雲母のOH基がClに置換する反応が起きると期待した。しかし、塩水の組成によっては、黒雲母が溶解している微細組織が観察された。複数回の実験の結果、黒雲母の安定領域が流体中のカチオン濃度に影響されること、黒雲母が塩素に富む組成を有するには流体のpHが大きく関係していることが分かった。この成果については公表に向けてまとめている状態である。1年目から取り組んでいた、塩水流入によって形成されたザクロ石―角閃石反応縁の形成メカニズムと、壁岩への物質移動を議論した論文が、Journal of Petrology誌に受理・掲載された(Higashino et al., 2019)。1～2年目のスイス滞在中に得た成果は、本年度に再度渡航して追加の解析と議論を重ねた後、国際誌に投稿し、Major revisionの査読結果を受けて改訂中である。本論文は、ザクロ石のコア・リム境界で塩水が流入したと考えられる試料に対して、ザクロ石の局所酸素同位体分析を行うことで、塩水の起源と塩水が流入した変成条件の高温継続時間を議論したものである。この塩水の起源は、露頭で確認できていない岩相由来である可能性も捨てきれないが、既存の研究と比較すると、苦鉄質岩・超苦鉄質岩由来である可能性が高い。

我们重点进行了岩水相互作用实验，以限制黑云母成分富氯时的流体成分条件，使用含有花岗岩粉末和盐水的金管以及冷封式水热反应器进行了实验。。基本实验条件为700℃、0.2GPa，实验时间为1周，通过改变液岩比和盐水组成对反应物进行比较。盐水是通过混合 NaCl、KCl、CaCl2 和 HCl 制成的。通过根据先前研究提出的相图调整任意成分的盐水中的XH2O，并用花岗岩粉末不溶解的盐水成分进行实验，可以预测黑云母的OH基团被溶解的反应。被 Cl 取代是我预料到的。然而，根据盐水的组成，观察到溶解有黑云母的微观结构。多次实验结果发现，黑云母的稳定区域受流体中阳离子浓度的影响，且黑云母的富氯成分与流体的pH值有很大关系。目前正在总结结果以供发布。我从第一年开始写的一篇论文，讨论了盐水流入和向围岩传质形成的石榴石-角闪石反应边缘的形成机制，被《岩石学杂志》接受并发表（Higashino et al., 2016）。等，2019）。第一年和第二年在瑞士获得的成果将在今年回国时经过进一步分析和讨论后提交给国际期刊，目前正在根据大修结果进行修订。本文对石榴石样品进行了局部氧同位素分析，其中盐水被认为是在石榴石的核-缘边界处流入的，这是关于时间的讨论。不能排除这种盐水的来源，因为它可能来自露头中尚未证实的岩性，但与现有研究相比，它更有可能来自镁铁质或超镁铁质岩石。