[S-CG46] ハードロック掘削科学〜陸上掘削から深海底掘削そしてオマーン〜

[SCG46-10] 超深海海底の蛇紋岩から明らかにされた浅部前弧マントルにおける流体と炭素の循環プロセス

★招待講演

*大柳 良介^1,2、岡本 敦³、Satish-Kumar Madhusoodhan⁴、南 雅代⁵、針金 由美子⁶、道林 克禎^2,5 (1.国士舘大学、2.国立研究開発法人海洋研究開発機構、3.東北大学、4.新潟大学、5.名古屋大学、6.国立研究開発法人産業総合技術研究所)

キーワード：蛇紋岩、炭素循環、前弧

炭酸塩鉱物は、沈み込み帯における炭素循環のメカニズムを解明するユニークな機会を提供してくれる。マリアナ前弧の湧昇流体と蛇紋岩の調査から、前弧深度の浅いところで沈み込むスラブから炭素が放出されていることが知られている。しかし、深部の炭素循環とは対照的に、浅い前弧領域での炭素と流体の循環のタイムスケールや速度についてはほとんど知られていない。本研究では、伊豆・小笠原海溝の海亀海山の水深約6400mから回収された前弧マントル岩石中の炭酸カルシウム（アラゴナイト）の観察を行った。回収されたかんらん岩は、蛇紋岩化（〜80％）しており、炭酸塩で満たされたき裂を含む。主に蛇紋岩鉱物（リザードサイトとクリソタイル）からなり、局所的にタルクが混在してメッシュ組織を示す。蛇紋岩のメッシュ組織はアラゴナイト脈によって切られており、アラゴナイトの析出は蛇紋岩化より後であることが示唆される。アラゴナイトのストロンチウム-炭素-酸素同位体組成とナイト希土類元素パターンは、アラゴナイトが深海底の常温（〜2℃）で形成され、海水由来の溶存無機炭素を供給源としたことを示唆する。さらに、放射性炭素分析から、アラゴナイト中の炭素は¹⁴Cデッドであり、42,000年以上蓄積した海水から供給されたことが示唆された。

アラゴナイト中の蛇紋岩破砕物は、高い流束に起因する流動化によって形成されたと解釈される。アラゴナイト中の蛇紋岩破砕物の粒径から、蓄積された流体は10^-2-10^-1 m s^-1の流速で排出されたものと考えられる。蛇紋岩と海水の反応に関する熱力学的モデルを構築した結果、海水と岩石の質量比が高い状態（10^2.5-10^3.5）でアラゴナイトが形成されたことがわかった。これらのモデル結果は、蓄積された流体の排出が最大数十年の間続いたことを示唆している。このような流体の排出は突発的な断裂イベントによって駆動され、前弧マントルの最浅部からの沈み込み海水の再利用が、地表から地球内部への炭素輸送に影響を与えている可能性がある。