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論文

鮮新世$$sim$$第四紀深成岩体の固結年代・深度に基づいた飛騨山脈黒部地域の削剥史

末岡 茂; 河上 哲生*; 鈴木 康太*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 芝崎 文一郎*; 長田 充弘; 山崎 あゆ*; 東野 文子*; King, G. E.*; et al.

フィッション・トラックニュースレター, (36), p.1 - 3, 2023/12

飛騨山脈黒部地域には、世界一若い露出プルトンである黒部川花崗岩体を含め、10-0.8Maの若い深成岩体が複数露出する。深成岩体が一般に地下数km以深で形成されることを考えると、削剥速度は数mm/yrないしそれ以上に達する可能性がある。しかし、これらの若い岩体の貫入やこれに伴う熱水活動等の熱擾乱のため、熱年代法による、冷却史に基づく削剥史の復元は簡単ではない。本研究では、地熱条件に依らない削剥評価のため、主に鮮新世から第四紀の深成岩体の固結年代と固結深度から、黒部地域の削剥史の復元を試みた。固結年代はジルコンU-Pb年代測定法、固結深度はAl-in-Hbl地質圧力計により推定した。計14試料から固結年代と固結深度のペアを得た結果、固結深度は約6-10kmでほぼ均一で、東西及び南北のいずれにも系統的な変化を示さなかった。この結果は、黒部-高瀬川破砕帯の東側の断層ブロックが、東に傾動したと考える従来のモデルとは不調和である。固結深度と固結年代のプロットから復元された削剥史は、約5.5-0.8Maにはほとんど削剥が起こらず、それ以降の時代に平均で約7-14mm/yrの急速な削剥が起こったことを示した。この結果は、ダム堆砂量や宇宙線生成核種法から推定された数十から数千年程度の侵食速度や、約1Ma以降に信濃大町方面で黒部地域からの花崗岩礫の供給が急増したことと矛盾しない。0.8Ma以降の黒部地域の急速な隆起・削剥の原因としては、東西圧縮応力の発現以降、黒部地域の地温が高い領域に沿って変位・変形が局在化した可能性が考えられ、現在、レオロジーと地温構造を考慮した変形シミュレーションによる検証を進めている。

論文

Solidification pressures and ages recorded in mafic microgranular enclaves and their host granite; An Example of the world's youngest Kurobegawa granite

鈴木 康太*; 河上 哲生*; 末岡 茂; 山崎 あゆ*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 田上 高広*

Island Arc, 31(1), p.e12462_1 - e12462_15, 2022/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:37.23(Geosciences, Multidisciplinary)

Solidification pressure conditions and U-Pb zircon ages were determined and compared between mafic microgranular enclaves (MMEs) and their host granite from two sample localities in the Kurobegawa Granite (Hida Mountain Range, central Japan). The ages for MMEs tend to be younger than the host granites, although they overlap within uncertainty. In both lithologies, zircon occurs as the matrix mineral and as inclusions in plagioclase rims. Meanwhile, only in the host granites, zircon also occurs as early phases in plagioclase cores. Such differences in mode of occurrence of zircon suggest that the age variation reflects the difference in the timing of zircon crystallization between the MMEs and the host granites. Therefore, the MMEs record the same solidification pressures as the host granites and better represent the final solidification timing of the Kurobegawa Granite.

論文

Denudation process of crystalline nappes in a continental collision zone constrained by inversion of fission-track data and thermokinematic forward modeling; An Example from Eastern Nepalese Himalaya

中嶋 徹; 河上 哲生*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 酒井 治孝*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 127(5), p.e2021JB023630_1  - e2021JB023630_33, 2022/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.42(Geochemistry & Geophysics)

大陸衝突帯における結晶質岩ナップの削剥過程を明らかにするために、東ネパールヒマラヤに分布する高ヒマラヤ変成岩ナップとレッサーヒマラヤナップに熱年代学的手法を適用した。

論文

Solidification depth and crystallization age of the Shiaidani Granodiorite; Constraints to the average denudation rate of the Hida Range, central Japan

河上 哲生*; 末岡 茂; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; King, G. E.*; Herman, F.*; 塚本 すみ子*; 田上 高広*

Island Arc, 30(1), p.e12414_1 - e12414_11, 2021/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:37.05(Geosciences, Multidisciplinary)

Solidification pressure and crystallization age of the ca 5 Ma Shiaidani Granodiorite (Hida Mountain Range, central Japan) are determined based on Al-in-hornblende geobarometry and U-Pb zircon dating. Al-poor patchy replacements developed in amphiboles are common in this granite and petrographic study revealed that the replacements include chloritized biotite and albitic plagioclase. These are probably the hydrothermally recrystallized domains, and should not be used for solidification pressure estimates. Magmatic rim of amphibole is characterized by Si $$<$$ 7.3 a.p.f.u. (AlIV $$>$$ 0.7 a.p.f.u.), and utilized in solidification pressure estimate that yielded 0.17-0.29 GPa. The solidification age of the granite is estimated as ca 5.6-5.2 Ma using U-Pb zircon dating. From these data, the lower limit of an average denudation rate after ca 5.6-5.2 Ma for the area where Shiaidani Granodiorite is exposed is estimated as 0.93-2.5 mm/year.

口頭

飛騨山脈黒部地域に産する花崗岩類の固結圧力の推定

河上 哲生*; 末岡 茂; 田上 高広*

no journal, , 

飛騨山脈黒部地域の若い花崗岩を対象として、Al-in-Hbl圧力計により、固結圧力および固結深度の検討を行った。今回使用した15試料の多くは後退変成・熱水変質の影響が認められたが、KRG-07とKRG-101の2試料はAl-in-Hbl圧力計の適用条件を満たした。KRG-07は5.5$$pm$$0.1MaのU-Pb年代が報告されており、KRG-101は年代未詳だがKRG-07と同じ黒部別山花崗岩に分類されている。KGR-07に関しては650-690$$^{circ}$$Cの温度で0.16-0.24GPa($$pm$$0.05GPa)、KGR16-101に関しては660-710$$^{circ}$$Cの温度で0.19-0.28GPa($$pm$$0.05GPa)の固結圧力が推定された。密度2.7g/cm$$^{3}$$を仮定して深度に換算するとそれぞれ6.0-9.0km($$pm$$1.9km)および7.1-10.6km($$pm$$1.9km)となる。

口頭

鮮新世$$sim$$第四紀花崗岩類の形成深度・年代に基づく飛騨山脈黒部地域の削剥史(速報)

末岡 茂; 河上 哲生*; 鈴木 康太*; 山崎 あゆ*; 鏡味 沙耶; 長田 充弘; 横山 立憲; 田上 高広*

no journal, , 

飛騨山脈黒部地域の削剥史解明のため、同地域の鮮新世から第四紀花崗岩類を対象として、Al-in-Hbl地質圧力計で形成深度を、ジルコンU-Pb年代で形成年代を推定した。その結果、以下の可能性が示された。(1)約5Maと約0.8Maの岩体の形成深度は、いずれも6-9km程度で有意差がなかったことから、本地域の隆起・削剥は約0.8Ma以降に本格化したと考えられる。(2)約0.8Ma以降の平均削剥速度は、祖母谷の付近では8-10mm/yrと計算できる。(3)東西方向でも形成深度に有意差はみられず、黒部-高瀬破砕帯の逆断層運動により上盤側(東側)が東傾動しているという従来のモデルとは不調和である。

口頭

Denudation history of the Eastern Nepalese Himalaya constrained by thermochronological methods

中嶋 徹; 河上 哲生*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 酒井 治孝*

no journal, , 

本研究では大陸衝突帯の上部地殻の削剥過程を明らかにするために、東ネパールに分布する変成岩に熱年代学的手法を適用した。初めに、ジルコン,アパタイトのフィッション・トラック(FT)年代測定及びそれらを組み合わせた熱史逆解析により、60-350$$^{circ}$$Cの温度領域における温度-時間履歴(t-Tパス)を復元した。その結果、東ネパールの横断側線上から8つのt-T pathが得られ、上部地殻の冷却過程が以下の特徴を持つことが明らかになった。(1)徐冷-急冷-徐冷という3つの冷却ステージを持つ(GRG冷却)、(2)急冷の時期が北の試料ほど遅い時期になる傾向がある。次に先行研究により提唱された中央-東ヒマラヤの削剥モデル(下記1-4)を検証する目的で、FT年代とt-Tパスの実測値と3次元の熱運動モデルにより再現された削剥モデルより得られた理論計算値の比較を行った。(1)平坦な形状のプレート境界断層(MHT)の活動に伴い山脈が削剥される(Flat MHTモデル)、(2)flat-ramp-flat構造を持つプレート境界断層の活動に伴い山脈が削剥される(Flat-Ramp-Flat MHTモデル)、(3)デュープレックス構造の発達に伴い山脈が削剥される(Duplex 01-03モデル)、(4)MHTの分岐断層の活動に伴い山脈が削剥される(Splay Faultモデル)。その結果、Flat-Ramp-Flat MHTモデルのみが東ネパールのFT年代とt-Tパスの実測値を説明できることが明らかになった。これは、東ネパールのFT年代分布とt-Tパスが、flat-ramp-flat構造を示すMHTの活動に伴う上部地殻の削剥過程を反映していることを示唆している。GRG冷却や急冷の北方若年化は約9Maに始まっており、それ以降はMHTの形状が大きく変化していないことが示唆される。また、熱運動モデルを用いた削剥史の逆解析の結果、削剥速度とその空間分布も同様に、9Ma以降大きく変化していないことが示唆された。

口頭

鮮新世$$sim$$第四紀花崗岩類の形成深度・年代に基づく飛騨山脈黒部地域の削剥史と隆起メカニズム

末岡 茂; 河上 哲生*; 鈴木 康太*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 長田 充弘; 山崎 あゆ*; 東野 文子*; King, G. E.*; 塚本 すみ子*; et al.

no journal, , 

飛騨山脈の黒部地域は、世界でもっとも若い黒部川花崗岩を含む10-0.8Maの若い花崗岩類が露出しており、第四紀に急激な隆起・削剥を被ったと考えられている。しかし、熱構造および熱史が複雑であるため、熱年代法に基づいた削剥史の復元が困難であった。講演者らのグループは、これらの若い花崗岩類について、Al-in-Hbl地質圧力計で形成深度を、ジルコンU-Pb法で形成年代を決めることにより、温度構造に依らずに削剥史を復元することを試みている。2021年大会の講演では、約5Maの試料3点、約0.8Maの試料1点の結果を報告した。その結果、以下の3点を予察的な解釈として報告した。(1)約5Maと約0.8Maの岩体の形成深度は、いずれも6-9km程度で有意差がなかったことから、本地域の隆起・削剥は約0.8Ma以降に本格化したと考えられる、(2)約0.8Ma以降の平均削剥速度は、祖母谷の付近では、8-10mm/yrと計算できる、(3)東西方向でも形成深度に有意差はみられず、黒部-高瀬破砕帯の逆断層運動により上盤側(東側)が東傾動しているという従来のモデルとは不調和である。その後の追加分析により、2022年1月現在時点で、約5Maの試料5点、約2-1Maの試料2点、約0.8Maの試料5点、約65Ma以前の試料2点の計14点のデータを取得した。これらの追加データを踏まえても、上記3点の解釈は大局的には変わっておらず、これらの解釈が補強された形となった。なお近年、黒部地域の隆起メカニズムとして、前述の東傾動モデル以外にも、爺ヶ岳カルデラの再生ドームモデルや、熱水混合層による加熱に伴う変形集中モデルといった新たな説が提唱されている。講演当日には、これらの説についても本研究データとの整合性を検討する予定である。

口頭

Solidification pressures and ages recorded in mafic microgranular enclaves in the Kurobegawa Granite

鈴木 康太*; 河上 哲生*; 末岡 茂; 山崎 あゆ*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 田上 高広*

no journal, , 

The Kurobegawa Granite is the youngest exposed pluton in the world and its exhumation mechanism is highly debated. In reconstructing exhumation histories of young plutons, combining solidification pressure estimate by Al-in-hornblende geobarometers with age determination by U-Pb zircon dating is an effective method. In the case of the Kurobegawa pluton, however, rare hornblende occurrence in the host granite makes it difficult to estimate the solidification pressure by this method. Alternatively, we focus on mafic microgranular enclaves (MMEs) and evaluate whether the solidification pressures and ages of MMEs coincide with those of the host granite. In each sample, the estimated solidification pressures of the MMEs and the host granite overlap well. The ages for MMEs tend to be younger than the host granites, although they slightly overlap within uncertainty. The age variations may reflect the difference in timing of zircon crystallization between the MMEs and the host granites. This is supported by the relatively lower zircon saturation temperatures of the MMEs compared to the lower Kurobegawa Granites. Therefore, the U-Pb zircon ages of the MMEs may better represent the final solidification timing of the host granites. Assuming rock density of 2700 kg/m$$^{3}$$ and lithostatic pressure, solidification depth of the MME from the middle unit is estimated as 6.9 $$pm$$ 1.1 km to 9.2 $$pm$$ 1.5 km. Dividing the solidification depth by the U-Pb zircon age obtained from the same MME gives average exhumation rate of 7.1-14.5 mm/yr. Similarly, the MME from the lower unit gives average exhumation rate of 5.5-14.4 mm/yr. Further petrological and geochronological studies using MMEs throughout the Kurobegawa pluton may help us to understand the exhumation mechanism of the world's youngest exposed granitic pluton.

口頭

東ネパール,ダンクッタ地域における高ヒマラヤ変成岩類の変成分帯と温度-圧力履歴

工藤 駿平*; 河上 哲生*; 中嶋 徹; 酒井 治孝*

no journal, , 

ヒマラヤでは衝突帯の下部地殻を構成していた高度変成岩類(HHC)の上昇過程が長年研究され、複数の隆起・侵食モデルが提唱されている。本研究では東ネパール、ダンクッタ地域に分布するHHCの変成分帯及び温度-圧力履歴の復元を行うことで、HHCの隆起・侵食過程を明らかにし、大陸衝突帯の活動的下部地殻の上昇モデルを検証した。

口頭

Etching of fission-track in Quaternary monazite samples

中嶋 徹; 福田 将眞; 仁木 創太*; 末岡 茂; 河上 哲生*; 檀原 徹*; 田上 高広*

no journal, , 

本研究では第四紀モナザイト試料の年代測定に向けて、モナザイトのフィッション・トラック(MFT)のエッチング実験を行った。MFT系は非常に低温条件でアニールすることが指摘されており(Jones et al. 2021)、超低温熱年代系としての応用に期待が寄せられている。MFT年代測定が実用化されれば、地殻浅部における隆起・侵食運動や断層運動にアプローチすることが可能となる。MFTのエッチング条件を検討したJones et al. (2019)は、エッチング速度が粒子ごとの放射線損傷の蓄積度合に依存することを指摘した。先行研究では放射線損傷が蓄積した古いモナザイト試料が用いられているため、より若いモナザイトは試薬に対するエッチング耐性が高いことが予想される。本研究では放射線損傷が十分に蓄積していないと予想される第四紀のモナザイト試料を用いてMFTのエッチング実験を行うことで、適切なエッチング条件と検討するともに、放射線損傷とエッチング速度の関係性を議論する。

口頭

Extreme exhumation of the Pliocene-Pleistocene plutons along a high-geothermal zone in the Kurobe area, central Japan, revealed by Al-in-hornblende geobarometry and zircon U-Pb geochronometry

末岡 茂; 河上 哲生*; 鈴木 康太*; 鏡味 沙耶; 横山 立憲; 芝崎 文一郎*; 長田 充弘; 山崎 あゆ*; 東野 文子*; King, G. E.*; et al.

no journal, , 

Exposure of young ($$<$$ a few Ma) plutons have been reported in mobile belts, such as, along subduction zones in the Western Pacific, implying a rapid exhumation in the last few million years. We reconstructed exhumation history of the Pliocene-Pleistocene plutons in the Kurobe area, central Japan, for better understanding of exhumation process and mechanism of such young plutons. Because low-temperature thermochronology is difficult to extract an exhumation history in the Kurobe area due to the complex thermal history/structure related to the recent granitic intrusions, we constrained the exhumation history based on solidification depths and dates of the plutons obtained by using Al-in-hornblende geobarometry and zircon U-Pb geochronometry, respectively. The solidification depths obtained range c.a. 6-10 km regardless of location and solidification age, suggesting a uniform and subvertical exhumation after the solidification of the youngest pluton (c.a. 0.8 Ma). The mean exhumation rate since c.a. 0.8 Ma was computed to be c.a. 7-14 mm/yr, which is consistent with the shorter-term erosion rates obtained by other methods. This rapid and local exhumation might be attributable to localization of deformation along the hot and weak crust along the Kurobe area related to the high-temperature geothermal conditions. This interpretation is being verified by using numerical modeling incorporating the rheology, geothermal conditions, and horizontal compression.

口頭

Denudation history constrained by thermochronological multi-inversion; An Example from the eastern Nepalese Himalaya

中嶋 徹; 河上 哲生*; 岩野 英樹*; 檀原 徹*; 酒井 治孝*

no journal, , 

過去数十年間でフィッション・トラック(FT)年代測定手法を用いた地殻の削剥史解明手法は大きく発展し、世界各地の変動帯において多く適用されてきた。特に変動帯を横断する測線上におけるFT年代分布を調べることにより、削剥史の解明に留まらず、変動帯における地殻の削剥の内的営力を明らかにする試みが多くなされてきた。一方、現行の大陸衝突帯であるヒマラヤにおいて行われた研究では、内的営力を明らかにする上でFT年代分布のみに基づく検討では時間解像度が不十分であることが指摘された。そこで私たちはジルコン、アパタイトのFT年代測定に加え、FT長データに基づく熱史逆解析を行うことで上部地殻が経験した熱史を高時間解像度で明らかにし、ネパールヒマラヤにおける地殻の削剥の内的営力を明らかにすることを試みた。

口頭

Thermal/denudation histories of the late Neogene pluton revealed by multi-thermochronometries and Al-in-Hornblende geobarometry in the Tanigawa-dake area, central Japan

南 沙樹*; 末岡 茂; 福田 将眞; 長田 充弘; Kohn, B. P.*; 横山 立憲; 鏡味 沙耶; 河上 哲生*; 東野 文子*; 安邊 啓明; et al.

no journal, , 

Granites are generally formed at a crustal depth of several kilometers or deeper. Especially, granites younger than ca 5 Ma are exposed along the plate convergence boundaries, implying very rapid uplift/exhumation rates in the areas. Japanese islands are one of such areas, e.g., the world's youngest Kurobegawa granite (ca 0.8 Ma) is exposed on the Hida mountains. The Tanigawa-dake area is located in the arc-arc junction, where late Neogene Tanigawa-dake granites (zircon U-Pb ages: ca 4.0-3.2 Ma) are exposed. In this study, we performed zircon U-Pb, zircon (U-Th)/He (ZHe) and apatite (U-Th-Sm)/He (AHe) datings for the Tanigawa-dake granites to constrain thermal/denudation histories from the intrusion to exposure. We obtained 6.0-3.2 Ma of zircon U-Pb ages together with the previous work, 3.3-1.4 Ma of ZHe ages and 2.8-1.0 Ma of AHe ages. Zircon U-Pb ages indicated at least three intrusive events for the Tanigawa-dake granites. The AHe ages reflect uplift/denudation rather than thermal disturbance by the intrusions based on time-temperature paths. The denudation rates calculated from AHe ages are 0.3-1.4 mm/yr, comparable with those in other tectonically active regions in Japan, e.g., Tanzawa mountain and Ou back-bone range. The spatial distribution of the denudation rates suggests the Tanigawa-dake region might be symmetrically denudated centering around the west-side of Mt. Tanigawa-dake main ridge. In the presentation, further discussion will be provided with the results of geobarometry, stress analysis and QTQt thermal inversion modeling.

口頭

ジルコン中のメルト・流体包有物に記録された複数の造山運動

中嶋 徹; 仁木 創太*; 工藤 駿平*; 河上 哲生*; 東野 文子*; 平田 岳史*; 酒井 治孝*

no journal, , 

本研究では中央ヒマラヤに分布する正片麻岩に産するジルコンの内部組織と包有物に着目し、ヒマラヤ造山運動に伴う高温変成作用によって上書きされた古生代初期のマグマ-流体活動履歴の解読を試みた。中央ヒマラヤ、カリガンダキ川沿いに分布する正片麻岩のジルコン中には石英、カリ長石、斜長石、黒雲母、燐灰石、ゼノタイム、モナズ石、トール石、黄鉄鉱、チタン鉄鉱などの鉱物包有物に加えて、流体包有物や珪長質な多相固体包有物が観察される。本研究ではジルコンの内部組織を内側より、(1) inner-core, (2) outer-core, (3) dark annulus, (4) metamorphic rimに区分した。outer-coreはCL像で振動累帯構造を示し、U-Pb年代は510-460Maである。outer-coreには石英や黒雲母などの鉱物包有物に加え、中塩濃度の初生的な流体包有物、珪長質な多相固体包有物が多く見られる。一部の多相固体包有物中には自形性の良い石英やカリ長石、黄銅鉱、蛍石、閃亜鉛鉱、金属ビスマスなどが産する。このことから、outer-coreは高度に分化したS-type花崗岩質メルトから晶出したと考えられる。dark annulusはCL像で暗色を呈する円弧状の領域として認識され、P, Y, REE, Uに富み、U-Pb年代は490-440Maである。dark annulusには燐灰石、ゼノタイム、モナズ石、トール石などの鉱物包有物のほか高塩濃度の初生的な流体包有物が多くみられる。この組織は高塩濃度の流体の流入と、それに伴うジルコンの溶解再沈殿反応により形成されたものと考えられる。outer-coreとdark annulus中の包有物とU-Pb年代は、これらの領域がビンフェディアン造山運動に伴う地殻の部分溶融とそれに伴うS-type花崗岩の活動、その後の高塩流体の活動に伴い溶解・成長したことを示唆する。metamorphic rimはジルコン最外縁に薄く成長した弱い振動累帯構造を呈する領域として認識され、一部がdark annulusを脈状に切る。U-Pb年代は45-17Maであり、Gd/Yb比から複数の成長ステージが認められる。このことからヒマラヤの衝突型造山運動に伴う高温変成作用でジルコンの一部が溶解、複数のステージで成長したことが示唆される。以上の結果は、ジルコンのouter-coreとdark annulusに記録されたビンフェディアン造山運動に伴うマグマ-流体活動の痕跡は、後のヒマラヤの高温型変成作用でもリセットされていないことを示唆している。

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