Origin of amagmatic hydrothermal solutions inferred from TL, FT and K-Ar dating, and fluid inclusion data; A Case study in the southern part of Kii Peninsula, SW Japan

TL, FT及びK-Ar年代及び流体包有物データによる非火山性熱水流体の起源の推定; 紀伊半島南部の事例研究

花室 孝広  ; 梅田 浩司; 前田 勝彦*

Hanamuro, Takahiro; Umeda, Koji; Maeda, Katsuhiko*

非火山地帯の地熱活動は、地層処分の安全性を検討するうえで、考慮すべき重要な天然現象と考えられている(例えば、廃棄物安全小委員会、2003)。紀伊半島南部は、中期中新世(約1400万年前)以降、火山活動の痕跡が認められないものの、沸騰泉を伴うような熱水活動が現在でも認められている。これらの熱源は、紀伊半島の地下にフィリピン海プレートが沈み込む際の高温・高圧下での含水鉱物の分解によって生じた高温の流体の寄与が指摘されている。一方、変質帯中の石英のTL年代によると、これらの熱水活動は、数千数万年前に生じたものと考えられている。本研究では、変質岩に含まれる流体包有物(過去の熱水の化石)に着目し、これらの温度,塩濃度,希ガス同位体比等から流体の起源を検討するとともに、TL年代のほか、FT年代,K-Ar年代によって変質年代の推定を試みた。その結果、現在の熱水活動(100C前後)は、少なくとも約600万年前まで遡り、その熱源は地下深部の高温流体との関係が示唆された。以上の結果により、非火山地帯の地熱活動のメカニズムの把握及び周辺の熱影響の評価への見通しが得られるなど、本手法の有効性が示された。

Although no evidence of volcanism during the Pliocene and Quaternary is known in the Kii Peninsula, it has long been recognized to be several hot springs with discharge temperatures higher than 60 C. On the other hand, several tens of small-scale vein-type metal deposits are distributed around the southern part of Kii Peninsula, whose heat source are thought to be Middle Miocene acidic magmatism associated with Kumano Acidic Rocks. The results of the dating of altered rocks from these hot spring area, ore deposits and their surroundings altered rocks show that high temperature hydrothermal alteration related to the acidic magmatism occurred in the Middle Miocene, and relatively low temperature alteration has been caused since the Pliocene in Hongu and Totsukawa area. Chemical and isotope data were obtained for fluid inclusions trapped in hydrothermal minerals in the peripheral parts of the high-temperature hot springs, and other vein-type ore deposits. The former inclusions have very low temperatures and low salinities. On the other hand, the latter inclusions are characterized by high temperature fluid with high salinity. The He/He ratios of the former inclusions indicate relatively high values, generally in agreement with those of the present-day hydrothermal fluids, resulting in a significant contribution of deep source gases.