T3[Topic] Deformation and reaction of rocks and minerals

entryECS: Early Career Scientist

[T3-P-9] Origin of High Pore Pressure Fluids in Slow Slip Source Regions★2026年度学生優秀発表賞受賞★

*Yuto YAMASAKI¹, Kohtaro UJIIE¹, Takashi SANO² (1. University of Tsukuba, 2. National Museum of Nature and Science)

Keywords:

high pore pressure fluids,thermodynamic modeling,metamorphic dehydration,quartz veins,trace element

　南海トラフや北米カスケードのような温かい沈み込み帯では、微動を伴うスロースリップがスラブ―マントル境界付近で観測されている。深部スロースリップ発生域は、高いVp/Vs比や微動の高い潮汐応答性などから、高間隙水圧下にあると考えられている。しかし、高間隙水圧をもたらす流体の起源は未だ明らかになっていない。そこで本研究では、スラブ―マントル境界に沿って形成されたメランジュ（西樫山メランジュ）を対象に、熱力学平衡モデリングと微量元素分析を行い、高間隙水圧流体の起源を検討した。
西樫山メランジュは、泥質・砂質片岩、塩基性片岩、緑泥石−アクチノ閃石片岩（CAS）から構成されている。沈み込みに伴う剪断変形は、CASに沿った溶解－析出クリープと、塩基性片岩における拡散クリープによってまかなわれている（Yamasaki et al., 2026）。CASと接する泥質片岩および塩基性片岩は、交代作用に伴う反応によってしばしば白色化している。泥質片岩とCASの境界付近では、交代作用に伴う水とシリカの放出により石英脈が形成されている（Ujiie et al., 2022）。石英脈は、泥質片岩および塩基性片岩において面構造と平行に発達しており、高間隙水圧で形成されたことを示唆する。本研究では、熱力学平衡モデリングを泥質片岩と塩基性片岩に対して実施し、微量元素分析は泥質・砂質片岩、塩基性片岩、CAS中に発達する石英脈を対象として行った。　
熱力学平衡モデリングの結果、西樫山メランジュのピーク変成条件である500 ºC、1.1 GPa、緑簾石－青色片岩相において、主として緑泥石の分解に伴い塩基性片岩から水が放出されることが明らかになった。一方、泥質片岩では、ピーク変成条件下において塩基性片岩と同等規模の脱水は認められなかった。微量元素分析の結果、石英脈の産状や石英脈を含有する岩石の種類にかかわらず、全ての石英脈においてPbおよびSrの濃集とNb、Y、HREEの枯渇が認められ、スラブ脱水流体の地球化学的特徴と整合的であった。さらに、Srの濃集に加えてTh濃度が相対的に低いことから、石英脈形成流体は泥質片岩よりも塩基性片岩に由来する流体の影響を強く反映していると考えられる。したがって、西樫山メランジュにおいて高間隙水圧をもたらした流体は、主として塩基性片岩中の緑泥石の分解に伴う変成脱水に由来する可能性がある。一方で、交代作用に伴う脱水も高間隙水圧の発生に寄与した可能性があり、さらなる検討が必要である。

参考文献
Ujiie, K., Noro, K., Shigematsu, N., Fagereng, Å., Nishiyama, N., Tulley, C.J., Masuyama, H., Mori, Y., Kagi, H., 2022. Megathrust shear modulated by albite metasomatism in subduction mélanges. G-cubed 23. https://doi.org/10.1029/ 2022GC010569 e2022GC010569
Yamasaki, Y., Ujiie, K., Yeo, T., Nishiyama, N., 2026. Deformation mechanisms and rheology of chlorite–actinolite schist and blueschist: Implications for creep behavior along the slab-mantle interface. J. Struct. Geol. 209. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2026.105735