マントルウェッジ深部流体の研究－造山帯かんらん岩を用いたアプローチ

• Project/Area Number: 12J08040
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
• Research Institution: Nagoya University (2014); The University of Tokyo (2012-2013)
• Principal Investigator: 苗村 康輔 名古屋大学, 博物館, 特任助教
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: マントルウェッジ / コーナー対流 / 造山帯かんらん岩 / ザクロ石かんらん岩 / ボヘミア山塊 / カーボナタイト / 超ポタシック / 超高圧変成帯 / 中国青海省 / 多相固体包有物 / キンバーライト / 温度圧力履歴 / 深部流体活動

Outline of Annual Research Achievements

プレート収斂域の「沈み込み帯工場」の中核をなすマントルウェッジの対流層は、試料入手が困難なため物質科学的な研究がほとんど行われていなかった。本研究では、衝突型造山帯の深部岩に取り込まれて産する高圧のザクロ石かんらん岩からマントルウェッジ対流層由来の岩石を見いだし研究を行った。
本年度はチェコ共和国ボヘミア山塊のザクロ石かんらん岩を集中的に研究した。まずボヘミア山塊のザクロ石かんらん岩が記録した熱履歴を復元するために、数cmのザクロ石と単斜輝石巨晶を採集し、EPMAを用いた化学組成分析を行った。その結果、ボヘミア山塊のザクロ石かんらん岩は2段階の高圧ステージを経験しており、初期の120km以深の超高圧条件から一度地殻中部（30－50km深度）に上昇した後、再び100km深度へ沈み込み超高圧条件を記録していることが明らかとなった。この温度圧力変化は、マントルウェッジで生じるコーナー対流運動と整合的である。次にザクロ石かんらん岩から分離したジルコンのU-Pb年代測定を行い、コーナー対流運動の時間スケールの見積もりを行った結果、初期の高温（約1000℃）スピネルかんらん岩ステージと2回目の超高圧条件の年代値がそれぞれ337.1±1.1 Maと333.8±1.8 Ma（1Ma＝100万年）と推定された。この結果はマントルウェッジ対流運動の時間スケールと整合的である。
次にマントルウェッジ内部に存在する移動成分（流体およびメルト）を調べるために、初期の超高圧ステージで安定な超高圧クロマイトに含まれる多相固体包有物の分析を行った。一般に多相固体包有物は流体およびメルトの化石と考えられるが、この多相固体包有物は金雲母、カーボネート、アパタイトなどで構成され、組成復元の結果カリウムに富むドロマイトカーボナタイトの化学組成を有することが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Accessory priderite and burbankite in multiphase solid inclusions in the orogenic garnet peridotite from the Bohemian Massif, Czech Republic (2015)
  • Author(s): Kosuke Naemura, Ichiko Shimizu, Martin Svojtka and Takao Hirajima
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 110 Issue: 1 Pages: 20-28
  • DOI: 10.2465/jmps.140613c
  • NAID: 130004794909
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Isochemical breakdown of garnet in orogenic garnet peridotite and its implication to reaction kinetics (2013)
  • Author(s): Obata, M., Ozawa, K., Naemura, K. and Miyake, A.
  • Journal Title: Mineralogy and Petrology Volume: 107 Issue: 6 Pages: 881-895
  • DOI: 10.1007/s00710-012-0260-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methods to estimate the pressure-temperature histories of garnet peridotite and eclogite in the ultrahigh-pressure metamorphic belts: A review of geothermobarometers and their geological applications (2012)
  • Author(s): 苗村 康輔、中村 大輔、平島 崇男
  • Journal Title: Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 41 Issue: 6 Pages: 225-246
  • DOI: 10.2465/gkk.120531
  • NAID: 10031134512
  • ISSN: 1345-630X, 1349-7979
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Multiple exhumation episodes recorded in orogenic garnet peridotites from the Bohemian Massif (Czech Republic) (2014)
  • Author(s): Kosuke Naemura, Matrin Svojtka, Lukas Ackerman, Ichiko Shimizu and Takao Hirajima
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 会議センター
  • Year and Date: 2014-04-29
  • Invited
• [Presentation] Frozen Remnant of carbonatite melt in the convergent plate margin inferred from multiphase solid inclusions in chromite of garnet peridotite (poster) (2014)
  • Author(s): Kosuke Naemura, Ichiko Shimizu, and Takao Hirajima
  • Organizer: international symposium "Geofluid-3 : Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones"
  • Place of Presentation: Tokyo Institute of Technology, Meguro, Tokyo
  • Year and Date: 2014-02-28
• [Presentation] Subduction history of some garnet lherzolites in the Moldanubian Zone of the Bohemian Massif (oral) (2013)
  • Author(s): Kosuke Naemura, Takao Hirajima, Chunjun Wei and Martin Svojtka
  • Organizer: 10th International eclogite conference
  • Place of Presentation: Turin, Italy
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] In-situ finding of diamond in chromite from the spinel-garnet peridotite, Moldanubian Zone of the Bohemian Massif (poster) (2013)
  • Author(s): Kosuke Naemura, Ichiko Shimizu, Takao Hirajima and Martin Svojtka
  • Organizer: 10th International eclogite conference
  • Place of Presentation: Turin, Italy
  • Year and Date: 2013-09-04
• [Presentation] チェコ共和国・ボヘミア山塊に産するザクロ石橄欖岩から発見した単斜輝石巨晶を用いた温度圧力履歴解析 (2012)
  • Author(s): 苗村 康輔、平島 崇男、小澤 一仁
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
  • Place of Presentation: 京都大学理学部、京都
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] チェコ共和国・ボヘミア山塊に産するザクロ石橄欖岩中のスピネルと温度圧力履歴 (2012)
  • Author(s): 中村 大輔、福井 康介、苗村 康輔、マルチン・スフォイッカ
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
  • Place of Presentation: 京都大学理学部、京都
  • Year and Date: 2012-09-15
• [Presentation] ざくろ石かんらん岩中に見いだされたざくろ石の等化学組成分解によって形成したケリファイト-その2 : 形成過程と形成条件についての再検討 (2012)
  • Author(s): 小畑 正明、小澤 一仁、苗村 康輔
  • Organizer: 日本鉱物科学会年会
  • Place of Presentation: 京都大学理学部、京都
  • Year and Date: 2012-09-15