[S-CG54] 岩石―流体相互作用の新展開：表層から沈み込み帯深部まで

[SCG54-07] プレート境界における揮発性元素・流体循環に関する地球化学的研究

★招待講演

*鹿児島 渉悟¹ (1.富山大学)

キーワード：プレート境界、物質循環、揮発性元素、希ガス

私は希ガス同位体などをトレーサに用いて、固体地球内部－表層間の物質循環・流体循環に関する地球化学的研究に取り組んできた。本発表では、これまで私が取り組んできた、プレート境界における物質循環に関する研究成果を紹介したい。一例として、中央海嶺－沈み込み帯における揮発性元素のグローバル物質循環に関する研究がある。全球的な揮発性元素の物質循環や各リザーバにおける滞留時間に関する知見は、地球の脱ガス過程や、地球史を通じた大気・海洋の化学組成を紐解く上で重要である。マントル起源成分をよく保存する試料の化学・同位体組成は、固体地球内部―地球表層の物質循環に関する重要な情報を与えてくれる。たとえば、中央海嶺玄武岩の急冷周縁相を破砕して揮発性元素を抽出することで、元素濃度と希ガス同位体組成を測定することができる。すると、ヘリウム-3の固体地球内部から地球表層へのフラックスがよく制約されているため、³Heとの濃度比を用いて揮発性元素の物質循環を議論することが可能になる。私たちは世界中のMORBや海底熱水・火山ガスの化学・同位体組成に基づいて、中央海嶺と沈み込み帯の火山活動を通じた硫黄のフラックスを推定し、固体地球内部―地球表層における全球的な硫黄の物質循環像を制約した（Kagoshima et al., 2015）。これにより、火山ガスに含まれる硫黄の大部分は沈み込んだ物質由来であり、マントル起源の割合は僅かであることを示した。
また、火山・地震活動に関する観測研究にも取り組んできた。火山や断層で放出されるガス・地下水の化学・同位体組成は、流体の起源を反映するため、流体循環像や熱水系構造の解明に役立つ。また、化学データはマントルや地殻起源成分の混入率などに応じて変動するため、マグマ・熱水系の状態・活動度や、地震に伴い地下で発生する現象（流体経路の変化や地下水どうしの混合など）の推定に有用である。本学会の他セッションにおいては、能登半島群発地震や木曽御嶽山の火山活動に関する観測の成果を発表する予定であり、本発表においてもこれまで実施してきた観測研究の概要について触れたい。

（参考文献）Kagoshima et al. (2015) Sci. Rep. 5, 8330.