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湯口 貴史*; 遠藤 京香*; 鈴木 哲士*; 小北 康弘; 坂田 周平*; 横山 立憲; 井村 匠*; 大野 剛*; 笹尾 英嗣
Lithos, 494-495, p.107909_1 - 107909_14, 2025/02
被引用回数：1 パーセンタイル：13.00(Geochemistry & Geophysics)花崗岩質マグマ溜りプロセスの解明のために、東北日本、北上山地の久喜花崗岩体に産出するジルコンの成長の特徴を明らかにした。分離ジルコンの複数断面と薄片中のジルコンに基づいて、ジルコンU-Pb年代、Ti濃度、Th/U比とジルコンの内部組織とを3次元的に関連付けるとともに、他の鉱物との晶出順序について検討した。ジルコンの内部組織には、低ルミネッセンスの均質なコア(LLC)と反復累帯構造(OZ)が見られた。LLCとOZはそれぞれ900-800
C、850-700Cの結晶化温度を有し、LLCのTh/U比はOZよりも高い。これは、マグマ溜りの冷却に伴う漸進的な分別結晶作用によりLLCからOZへの遷移を生じたことを示唆する。分別結晶作用が進行し、マグマ温度の低下により拡散速度が減少することが、界面反応律速によるLLCの形成から拡散律速によるOZの形成への遷移を引き起こしたと考えられる。薄片での分析では、異なる鉱物に含まれるジルコンでは異なるTh/U比を有することがわかった。周辺鉱物によるTh/U比や結晶化温度の違いは、広い温度範囲にわたるマグマ分化や鉱物の結晶化を明らかにすることに有用である。
鈴木 哲士*; 湯口 貴史*; 石黒 啓斗*; 遠藤 京香*; 加藤 あすか*; 横山 公祐*; 小北 康弘; 横山 立憲; 坂田 周平*; 大野 剛*; et al.
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (Internet), 119(1), p.230807_1 - 230807_18, 2024/02
被引用回数：2 パーセンタイル：27.97(Mineralogy)沈み込み帯における火成活動は、地下深部での熱や物質の供給の観点から重要な地質現象である。火成活動がとりわけ大規模であった時期(フレアアップ)には、大量のマグマが生成されることで大陸地殻の発達・進化が促進されたと考えられるが、詳細なマグマ溜りプロセスについての理解は乏しい。そこで本研究では、フレアアップ期の沈み込み帯におけるマグマ溜りプロセスの時空間変化を明らかにすることを目的とし、北上山地の白亜紀深成岩体のひとつである久喜花崗岩体の岩石学的、年代学的研究を行った。久喜岩体の標高ごとの岩石サンプルのモード組成や全岩化学組成は、久喜岩体での鉛直方向の分別結晶作用が生じたことを示唆する。ホルンブレンドに対して地質温度圧力計を適用したところ、定置深度は約10km、温度条件は800Cから730Cとなった。ジルコンに対するU-Pb年代・Ti濃度定量分析の結果から、久喜岩体は約125Maに900Cから700Cまでの冷却を受けたことが明らかとなった。また、ジルコンのTh/U比と結晶化温度の関係から、900Cから800Cまでに分別結晶作用が大きく寄与したこと、岩体の深度方向でその傾向が一様であることが示唆される。
湯口 貴史*; 遠藤 京香*; 鈴木 哲士*; 小北 康弘; 坂田 周平*; 横山 立憲; 井村 匠*; 大野 剛*; 笹尾 英嗣
no journal, ,
マグマ溜り内でのジルコンの成長過程は、これまでの手法では得られる情報が限定的であった。具体的には、岩石薄片中のジルコンでは2次元情報しか得られず、分離ジルコンでは周辺鉱物との共生関係の情報が欠損する。そこで本研究では、北上山地の久喜花崗岩体を対象として、薄片中のジルコンに対する解析と分離ジルコンの複数断面に対する解析を行うことで、ジルコン結晶の3次元的な内部構造の特徴とその特徴に関連したU-Pb年代、Ti濃度、Th/Uの変化、そしてジルコンと他の鉱物との結晶化順序の解明を行った。カソードルミネッセンス像観察の結果、久喜花崗岩体のジルコン結晶の内部構造として低輝度コア(Low luminescence core; LLC)、反復累帯構造(Oscillatory zoning; OZ)が認められた。ジルコンU-Pb年代はLLC、OZの両者に誤差の範囲を超えた相違は認められない。一方、結晶化温度を反映するTi濃度や分別結晶作用の指標となるTh/UはLLCとOZとで明瞭に異なる傾向を示す。また、薄片中のジルコンの分析結果から、異なる種類の鉱物に包有されるジルコン結晶は、異なるTh/Uを有する傾向が認められた。これらの結果から、広い温度条件でのマグマ溜りプロセスにおける分別と鉱物の結晶化のプロセスを議論する。
坂元 翔*; 小北 康弘; 坂田 周平*; 井村 匠*; 横山 立憲; 大野 剛*; 湯口 貴史*
no journal, ,
マグマが大量に生成される時期であるフレアアップは、地殻へのマグマの供給や熱影響の点から大陸地殻の発達・進化過程において重要である。フレアアップのマグマ活動を明らかにするために、フレアアップで形成された岩体の一つである九州中部の白石野花崗閃緑岩体を対象とし、その形成に係る冷却過程を検討した。岩体に産出するジルコンを用いて、LA-ICP-MS法によりU-Pb年代、Ti濃度、Th/Uの測定を行った。その結果、岩体内の複数地点のサンプルでジルコンU-Pb年代やジルコンの結晶化温度に明瞭な相違がなく、約107Maにマグマが800Cから650Cまで冷却したことが分かった。また、温度低下に伴う結晶分別作用のトレンドが認められないことは、九州中部の他の深成岩体である大崩山花崗岩体に比べてより大きな冷却速度を持つ可能性を示唆する。
小北 康弘; 坂田 周平*; 大野 剛*; 横山 立憲; 湯口 貴史*
no journal, ,
沈み込み帯での火成活動において、地史の中で比較的大規模であった時期"フレアアップ"が存在する(Paterson and Ducea, 2015)。フレアアップで生じたマグマ溜りプロセスは、大陸地殻の成長に資する物質の活発な供給をもたらすため、大陸地殻の発達・進化を議論するうえで重要な知見となる。白亜紀のフレアアップを示す深成岩体のうち、東北日本の北上山地に分布する遠野複合深成岩体(遠野岩体)は、中心部にアダカイト質岩(中心相)を、その周縁に非アダカイト質岩(主岩相)を有する累帯深成岩体である。このような累帯構造は、別起源のマグマが立て続けに地殻へ貫入して形成されたと考えられているが(土谷ほか、2015)、それぞれのマグマの貫入・定置や固化に至るプロセスの相違は明らかにされていない。そこで本研究では、遠野岩体のアダカイト質マグマと非アダカイト質マグマそれぞれの貫入・定置年代とその時の温度条件を明らかにし、岩相ごとの温度・時間履歴に制約を与えることを目的として、それぞれの岩相に含まれるジルコンの結晶化年代、結晶化温度の推定を行った。遠野岩体の空間的、時間的な変遷を追うために、中心相、主岩相からそれぞれ6地点のサンプルのジルコンを用いた。ジルコンのU-Pb同位体分析及びTi濃度分析には、ジルコンの結晶化開始時点の情報を得るために分離ジルコンを、ジルコンと周辺鉱物との晶出順序の情報を得るために薄片中のジルコンを用いた。分離ジルコン及び薄片中のジルコンに対して、カソードルミネッセンス(CL)像観察に基づく内部構造の把握を行い、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法によるU-Pb年代、Ti濃度の同時取得を実施した。遠野岩体の各岩相のジルコンに共通のCLパターンとして、高輝度と低輝度の領域を繰り返すオシラトリーゾーニング(OZ)と輝度が均質な領域(HR)の2パターンが主に認められた。また、1粒子の中に低輝度なコア(LLC)とそれを取り囲むOZを有する複合パターンの粒子も認められた。これらのCLパターンに関して、岩相ごとの産出頻度に明瞭な相違は無い。U-Pb年代は、粒子内での位置(コア/リム)やCLパターンに関わらず分布範囲が重なる(中心相: 138.2
2.1Ma-95.35.2Ma、主岩相: 138.75.0Ma-96.14.5Ma)。Ti濃度は、LLC領域において他のCLパターンの領域に比べて高い傾向が認められた。この傾向は、ジルコンのLLC領域が比較的高温で、つまり岩体形成の早期で形成されたことを示す。薄片中のジルコンでは、ジルコンを包有する鉱物種の違いによるU-Pb年代の明瞭な相違は認められなかった。マグマの分別結晶の指標となるジルコンのTh/U(Kirkland et al., 2015)は、一部のサンプルでTi濃度(
結晶化温度)の低下にしたがって低下する傾向が認められた。また、中心相の一部のサンプルでは、ジルコンを包有する鉱物種毎にTi濃度やTh/Uが異なる。これは、分別結晶の複数のステージでジルコンが晶出したことを反映していると考えられる。このようなジルコンを包有する鉱物種の相違に関連したTi濃度、Th/Uの傾向に基づき、遠野複合深成岩体を形成した各岩相の温度・時間履歴を議論する。本報告は経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和6年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業(JPJ007597)(地質環境長期安定性総合評価技術開発)」の成果の一部を使用している。
