超苦鉄質岩の熱水変質による水素発生過程の解明

阐明超镁铁岩热液蚀变产生氢气的过程

基本信息

批准号：
10J09104
负责人：
吉崎もと子
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、水素を代謝に用いる微生物を一次生産者とする初期生態系の生息環境を海底熱水系であると想定し、初期地球の表層岩であるコマチアイトから成る熱水環境での物理化学条件を明らかにすることが目的である。コマチアイトはより古い地質帯のものほどAl_2O_3含有量が多いことが知られているため、Al_2O_3濃度の異なる2種類の合成コマチアイトを用い、300℃、50MPaの条件下で海水との反応実験を行った。前年度までと同様に、熱水実験装置は閉鎖系のバッチ型実験システムを用いた。岩石試料と溶液試料をサンプルセルに入れ反応させ、付属のサンプリングチューブから溶液試料の採取を行い、溶存ガスや溶存元素の定期的な測定を行った。実験終了後に固体試料を取り出し、分析を行った。その結果、Al10%のガラスでは約2600時間で約2.8mmol/kg、Al5%の枝状組織では約3800時間で約22mmol/kg、Alを含まないかんらん石では約2800時間で約67mmol/kgの水素発生が確認された。今年度は、不足していたデータを補うための追加実験と、実験生成物の分析を重点的に行った。各実験の生成物のXRD分析、磁気ヒステリシス測定、キュリー温度の分析により、粘土鉱物(スメクタイトと同定)と磁鉄鉱の生成が確認された。水素の発生は鉄の酸化(II価鉄からIII価鉄への変化)にともない起こるため、コマチアイトの熱水変質による水素発生機構は、スメクタイト生成または蛇紋石化にともなう磁鉄鉱生成の2択に絞り込めた。

这项研究假设初级生产者是代谢氢的微生物的早期生态系统的栖息地是海底热液系统，并在由早期地球表面岩石科马提岩组成的热液环境中进行物理化学研究。明确条件。由于科马提石在较古老的地质带中具有较高的Al_2O_3含量，因此我们采用两种不同Al_2O_3浓度的合成科马提石进行了300℃、50MPa的海水反应实验。与往年一样，水热实验采用封闭间歇式实验系统。将岩石样品和溶液样品放入样品池中并发生反应，并从附带的采样管中收集溶液样品，以定期测量溶解的气体和溶解的元素。实验完成后，取出固体样品进行分析。结果，对于含有10％Al的玻璃，在约2,600小时内约为2.8mmol/kg，对于具有5％Al的支化结构，在约3,800小时内约为22mmol/kg，对于不含橄榄石的玻璃，在约3,800小时内约为22mmol/kg。 Al，在约2,800小时内确认为约67mmol/kg。今年，我们重点进行了额外的实验，以补充缺失的数据和实验产品的分析。每个实验产物的 XRD 分析、磁滞测量和居里温度分析均证实了粘土矿物（鉴定为蒙脱石）和磁铁矿的形成。氢的产生是随着铁的氧化（从II价铁变为III价铁）而发生的，因此科马提石热液蚀变产生的氢机制可以缩小为两种选择：蒙脱石形成或蛇纹石化形成磁铁矿。