Zeitschrift für Geologie und Geophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Herkunft des Arima-Typs und der damit verbundenen Quellwässer im Kinki-Distrikt im Südwesten Japans

Hitomi Nakamura, Kotona Chiba, Qing Chang, Noritoshi Morikawa, Kohei Kazahaya and Hikaru Iwamori

Die Seltenerdelemente (REEs) des Quellwassers, das in der nichtvulkanischen Vorbogenregion des Kinki-Distrikts im Südwesten Japans aufsteigt, wurden untersucht, um ihre Auftriebsprozesse und tiefliegenden Ursprünge zu bestimmen. Eine Hauptkomponentenanalyse der REE-Daten identifizierte drei Hauptkomponenten (PCs), die 89 % der gesamten Probenvarianz abdecken: (1) PC-01 entspricht einem Verdünnungsprozess, bei dem Flüssigkeiten in geringen Konzentrationen eingeführt werden, die bisher durch wichtige binäre Trends gelöster Stoffe dargestellt wurden, darunter die δ18O–δD-Systematik; (2) PC-02 ist ein Ausfällungsprozess von REEs aus der Salzlauge; und (3) PC-03 ist eine Einlagerung von REEs aus Nebengestein durch Kohlensäure, obwohl auch die Art des Nebengesteins einen erheblichen Einfluss auf die Zusammensetzung des Quellwassers haben kann. Auf der Grundlage dieser drei PCs sowie der Konzentrationen der wichtigsten gelösten Stoffe und der Isotopenzusammensetzungen von Wasserstoff, Sauerstoff und Helium, die in früheren Studien ermittelt wurden, konnten fünf verschiedene Quellwassertypen in den Gebieten Arima und Kii ermittelt werden: (i) „Tansansen“, (ii) „Kinsen“, (iii) „Gewöhnliches Arima“, (iv) „Ginsen“ und (v) „Östliches Kii“. Bei diesen fünf Typen handelt es sich wahrscheinlich um (ii) eine Tiefensole, (iii) eine entstandene Tiefensole, die Seltenerdmetalle ausfällt, (iv) eine Mischung aus (iii) und Meteorwasser, (v) Meteorwasser, das durch aus (ii) stammendes Tiefengas mit Kohlensäure versetzt wurde, und (i) ein (v) ähnliches Quellwasser, bei dem das Nebengestein, aus dem der Grundwasserleiter besteht, stärker beeinflusst ist. Ein Vergleich der Quellwasser in den Gebieten Arima und Kii offenbarte systematische geografische Verteilungen. Der „gewöhnliche Arima“-Typ tritt entlang der tektonischen Mittellinie auf, und der „östliche Kii“-Typ tritt im östlichen Teil des Kii-Gebiets auf. Letzterer scheint in dem begrenzten Gebiet aufzusteigen, in dem tiefe, niederfrequente Beben beobachtet werden. Wir vermuten, dass die geografische Verteilung mit der tektonischen Lage und/oder der zeitlichen Entwicklung des Aufsteigens von Flüssigkeiten zusammenhängt.