西南日本におけるスラブ起源深部流体の分布と特徴  [in Japanese] Spatial distribution and feature of slab-related deep-seated fluid in SW Japan  [in Japanese]

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Abstract

近年のHi-netによる地震観測網により,我が国の沈み込み帯における地殻・マントル中の熱水流体の不均質分布による三次元地震波速度構造の異常や深部流体に関連する深部低周波地震の存在などが明らかになってきた。地球物理学的な観測結果に基づく岩石学的水循環モデルは,固体地球内部の水収支を定量化し,滞留時間の長い深層地下水中には検出可能な濃度でスラブ脱水起源の深部流体が流入していることを示す。また,内陸地震発生における深部流体の役割も,近年重要視されている。モデルは主に地球物理学的観測やシミュレーション等の結果に基づいたものであるため,地球化学的・地質学的な物質科学的証拠の蓄積はモデルの高度化にとって重要である。そこで,我々は西南日本の中国–四国–近畿地方において深層地下水の同位体化学的特徴の検討を行い,地下水系に混入する深部流体の広域分布について明らかにした。その結果,マグマ水と似た同位体組成をもつ深部流体,すなわち,スラブ起源深部流体のLi/Cl比(重量比)が0.001より高いことを示した。Li/Cl比は,天水起源の淡水で希釈されても大きく変化しないことが期待されるため,深部流体の指標に最適である。Li/Cl比の広域分布は,スラブ起源深部流体が断層・構造線および第四紀火山近傍で上昇していることを示した。また,深部低周波 (DLF) 地震が起きている地域の近傍に深部流体が上昇している場合が多く見られ,DLF地震と深部流体の関連性を示唆する。

Recent seismic monitoring mainly by the Hi-net (High sensitivity seismograph network in Japan) for the last decade has been revealing the 3D structure of velocity anomaly in the crust and mantle due to heterogeneous presence of deep-seated fluids and fluid-related deep low frequency earthquakes in subduction zones of Japan arc. Petrological water circulation models combined with geophysical subduction models quantitatively show the water budget in the solid earth. The recent findings infer the importance of deep hydrothermal fluid on the occurrence of inland earthquakes. As the models are built with the result obtained by monitoring, experimental techniques or simulations, implications from evidence-based geochemical and geological studies are expected for the proof of water circulation models. Hence, we examined chemical features of deep groundwaters in SW Japan arc, and showed spatial distribution of deep-seated fluid mixed into groundwater. We found that the deep-seated fluid, whose isotopic composition is similar to magmatic, has the high Li/Cl ratio (>0.001 in wt. ratio),and concluded that Li/Cl is a good indicator for detecting the slab-related deep-seated fluid in groundwaters. Spatial distribution of Li/Cl reveals that slab-related deep-seated fluid upwells along the faults and tectonic lines, and at close to Quaternary volcanoes in SW Japan arc. In most cases, upwelling places are found close to the areas where deep low frequency (DLF) earthquakes are occurring, implying that deep-seated fluid causes DLF events.

Journal

  • Journal of Japanese Association of Hydrological Sciences

    Journal of Japanese Association of Hydrological Sciences 44(1), 3-16, 2014

    THE JAPANESE ASSOCIATION OF HYDOROLOGICAL SCIENCES

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130004545276
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    1342-9612
  • Data Source
    J-STAGE 
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