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An Analytical technique for simultaneously estimating crystallization age and temperature of zircon using LA-ICP-MS

LA-ICP-MSを用いたジルコンの結晶化年代と結晶化温度の同時評価手法

横山 立憲  ; 湯口 貴史*; 坂田 周平*; 石橋 梢*; 小北 康弘* ; 伊藤 大智*; 大野 剛*; 鏡味 沙耶  ; 三ツ口 丈裕 ; 末岡 茂  

Yokoyama, Tatsunori; Yuguchi, Takashi*; Sakata, Shuhei*; Ishibashi, Kozue*; Ogita, Yasuhiro*; Ito, Daichi*; Ono, Takeshi*; Kagami, Saya; Mitsuguchi, Takehiro; Sueoka, Shigeru

ジルコンの年代測定や微量元素の定量分析から、火成活動や結晶化作用に関するタイミングや温度など生成過程の情報を得ることができる。花崗岩質な岩石においては、ジルコンのU-Pb系の閉鎖温度がその結晶化温度よりも高いため、得られるU-Pb年代はジルコンの結晶化のタイミングを示す。Yuguchi et al (2016)では、ジルコンのカソードルミネッセンスによる内部構造の観察とともに、チタン温度計を用いた結晶化温度の推定とU-Pb年代測定から結晶化年代を求めた。こうしたアプローチから、岩体の定置に関して議論することは、火成岩体の隆起・侵食史を解明する上で重要である。本研究では、ジルコンの結晶化年代と結晶化温度を同時に見積もるため、LA-ICP-MSを用いて、ジルコン中の同一領域からU-Pb年代の取得とチタン濃度の定量を行った。予察的な実験として、大崩, 遠野, 土岐, 黒部川の花崗岩体から抽出したジルコンを対象とし、それらの熱史を推定した。その結果、大崩(556-946$$^{circ}$$C, 11.1-16.1Ma)、遠野(613-901$$^{circ}$$C, 110.2-127.4Ma)、土岐(575-734$$^{circ}$$C, 69.4-79.9Ma)、黒部川(636-779$$^{circ}$$C, 0.46-1.85Ma)のそれぞれの花崗岩体のジルコンの結晶化年代と、結晶化温度を推定できた。

Dating and trace elements analysis of zircons provide us the evidences of past thermal history about their growth events, such as timing and temperature of magmatism and crystallization. In granitic rocks, because the proposed closure temperature of zircon U-Pb ($$>$$900 $$^{circ}$$C) is often higher than crystallization temperature of the zircon, the zircon U-Pb age means the timing of crystallization. To clarify the growth history of granitic pluton, Yuguchi et al. (2016) performed the observation of internal structure of zircon (collected from the Toki granite, central Japan) using cathodoluminescence, deriving crystallization temperature and age using Ti-in-zircon thermometry and U-Pb dating. It is important to discuss the emplacement by such an approach to understand the history of upheaval and exhumation of igneous complex. In this study, for simultaneously estimating crystallization age and temperature of zircon, we performed U-Pb isotopic analysis and quantitative analysis of Titanium, in the same position of zircon, using LA-ICP-MS after the cathodoluminescence observation. As preliminary experiments, we analyzed zircons collected from Japan (e.g., Okue, Tono, Toki and Kurobegawa granites) to estimate their thermal history. We could estimate the crystallization ages and temperatures of zircons of Okue (556-946$$^{circ}$$C in 11.1-16.1 Ma), Tono (613-901$$^{circ}$$C in 110.2-127.4 Ma), Toki (575-734$$^{circ}$$C in 69.4-79.9 Ma) and Kurobegawa (636-779$$^{circ}$$C in 0.46-1.85 Ma), respectively.

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