Geological significance of high-K adakitic granite and syenite complex in the early stage of continental break-up

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05312
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 亀井 淳志 島根大学, 総合理工学研究科, 教授 (60379691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 知之 広島大学, 理学研究科, 教授 (40332720) ; 大和田 正明 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (50213905) ; 外田 智千 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (60370095) ; 小山内 康人 九州大学, 比較社会文化研究院, 教授 (80183771) ; 高須 晃 島根大学, 総合理工学研究科, 教授 (00183848)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: アダカイト / 閃長岩 / 超大陸分裂 / ゴンドワナ / 原生代末 / 南極

Outline of Annual Research Achievements

本研究は南極セール・ロンダーネ山地の「原生代末ゴンドワナ超大陸分裂開始時に活動した高Kアダカイト－閃長岩複合岩体」のマグマ活動の解析とその意義の解明を目指している．初年度は，高Kアダカイトが記載的・地球化学的に３岩相（粗粒花崗岩，灰色花崗岩，細粒花崗岩）に区分でき，粗粒花崗岩と灰色花崗岩は野外・鏡下にて閃長岩と一部混合するが，細粒花崗岩は混合を免れたことが明らかとなった．また主成分組成より，これらマグマ活動が大陸内火成活動によることが分かった．各マグマの結晶過程については，SiO2量の組成幅が小さいことから，成因の解析に影響しない程度のわずかな結晶分化であったことが分かった．
研究二年目ではこれらの希土類元素(REE)分析およびSr・Nd同位体分析を実施した．この目的は，上記深成岩類の成因解明に重要な「混合や同化といったマグマが被った異物との相互作用の解析」および「初性マグマの生成過程の解析」を行うためである．マグマの同化作用についてはSr・Nd同位体の解析により，各岩相とも基盤の原生代Meta-Tnの影響を殆ど受けていないことが分かった．次に，粗粒花崗岩および灰色花崗岩への閃長岩マグマの混入程度をREEによるモデル計算で解析すると20％程度の大きなマグマ混合をしていたことが判明した．一方，高Kアダカイトの初性マグマの生成過程に関しては，マグマ混合の影響の無い細粒花崗岩のREEによる部分融解モデル計算の解析を行った．その結果として，圧力20kbar程度の高圧下で厚い地殻の底部をなす苦鉄質岩石が約10％融解して生成されたことが判明した．本年度では，このようにREEおよび同位体組成による各マグマの成因の検討が定量的なモデル解析で解明できた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

希土類元素(REE)分析およびSr・Nd同位体分析が順調に進み，研究当初から二年次目の目標としていた「マグマが被った混合・同化の影響の解析」および「初性マグマの生成過程の解析」が達成できた．
「マグマが被った混合・同化の影響の解析」では，初年次の記載的な検討から，高Kアダカイトの粗粒花崗岩と灰色花崗岩が主な検討対象となった．これらの主・微量元素を用いて閃長岩との混合を検討したとき，両者共に高Kアダカイト質メルトと20％程度の混合をすることで，検討した全ての元素で粗粒花崗岩と灰色花崗岩の化学組成をうまく再現できる結果を得た．この２割程度の混合は野外で大よそ見当をつけていた混合率と整合的であった．「初性マグマの生成過程の解析」では，まず高Kアダカイトの細粒花崗岩と同位体組成で成因的関連性を想定可能な基盤岩石の候補を絞った．その結果，貫入母岩である変トーナル岩およびその中に包有される苦鉄質包有物（MME）の２者が考えられた．そこでREEを含む微量元素を用いて両岩石の部分融解モデル計算を行った結果，苦鉄質包有物（MME）の約10％融解により細粒花崗岩の組成が再現できることが明らかとなった．このことは，MMEと同質の下部地殻が当時存在し，この地殻が融解することで細粒花崗岩が生じていたと解釈できるものであった．このように，二年次の解析においても良好な結論が得られた．次段階のPb同位体分析に関しては試料準備まで終了し，かつSHRIMP年代測定に関しても前処理作業が順調に進んでいる．これらから，順調に進んでいると評価した．

Strategy for Future Research Activity

最終年度では，SHRIMP年代測定とPb同位体について検討する．また，研究の達成に要する補足分析（全岩，REE，Sr/Nd同位体など）を行う．そして，これらのデータおよび研究初年度～二年目の成果を総括し，超大陸の分裂時における本複合岩体の火成活動の仕組みを明らかにすると同時に，世界各地で報告されはじめた高Kアダカイト－閃長岩複合岩体の火成活動の意義を考察する．そして研究成果の論文公表の準備に入る．

Causes of Carryover

本年度は初年度の成果を受けて各種分析装置による化学分析を行った．その結果，議論に必要かつ十分なデータの取得に要する試料数が当初予定よりも少なかった．分析試料数が少なくなったことにより分析消耗品費の面で予定額を下回る形で研究を遂行できた．研究２年目の分析試料数は初年度の研究成果に依存するため，研究開始時に正確な分析消耗品費を確定できなかったことが次年度使用額を生じた理由である．

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究２年目にて研究費に余剰が出た分については，最終年度に研究総括を行う段階にて，議論の精度を高めるための補足データ取得に有効活用する．そのため，一通りの議論が構築できた段階の最終年度の中盤～後半にかけて研究費を全て執行する形で研究を進める．

Research Products

• [Journal Article] Determination of trace element abundances in GSJ reference rock samples using lithium metaborate-lithium tetraborate fused solutions and inductively coupled plasma mass spectrometry. (2016)
  • Author(s): Kamei A.
  • Journal Title: Geoscience Report of Shimane University Volume: 34 Pages: 41-49
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sr and Nd Isotopic evidence in metacarbonate rocks for an extinct Island arc - ocean system in East Antarctica. (2016)
  • Author(s): Otsuji, N., Satish-Kumar, M., Kamei, A., Takazawa, E., Tsuchiya, N., Grantham, G.H., Kawakami, T., Ishikawa, M., Osanai, Y.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Science Volume: 111 Pages: 170-180
  • DOI: 10.2465/jmps.151029a
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] UHT granulites of the Highland Complex, Sri Lanka I: Geological and petrological background. (2016)
  • Author(s): Osanai, Y., Sajeev, K., Nakano, N., Kitano, I., Kehelpannala, W.K.V., Kato, R., Adachi, T., Malaviarachchi, S.P.K.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 145-156
  • DOI: 10.2465/jmps.151227
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] UHT granulites of the Highland Complex, Sri Lanka II: Geochronological constraints and implications for Gondwana correlation. (2016)
  • Author(s): Osanai, Y., Sajeev, K., Nakano, N., Kitano, I., Kehelpannala, W.K.V., Kato, R., Adachi, T., Malaviarachchi, S.P.K.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 157-169
  • DOI: 10.2465/jmps.151230
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Late Permian plume related magmatism and tectonothermal events in the Kontum Massif, central Vietnam. (2016)
  • Author(s): Owada, M., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Kitano, I, Tran Van Tri, Kagami, H.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 181-195
  • DOI: 10.2465/jmps.151019b
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detrital zircon provenances for metamorphic rocks from southern Sor Rondane Mountains, East Antarctica: A new report of Archean to Mesoproterozoic zircons. (2016)
  • Author(s): Kitano, I., Osanai, Y., Nakano, n., Adachi, T.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 118-128
  • DOI: 10.2465/jmps.151001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peak and post-peak development of UHT metamorphism at Mather Peninsul, Rauer Islands: zircon and monazite U-Th-Pb and REE chemistry constraints. (2016)
  • Author(s): Hokada, T., Harley, S.L., Dunkley, D.J., Kelly, N.M., Yokoyama, K.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 89-103
  • DOI: 10.2465/jmps.150829
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] U-Pb zircon geochronology in the western part of the Rayner Complex, East Antarctica. (2016)
  • Author(s): Horie, K., Hokada, T., Motoyoshi, Y., Shiraishi, K., Hiroi, Y., Takehara, M.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 111 Pages: 104-117
  • DOI: 10.2465/jmps.150811
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 山陰帯隠岐の島に産する島後南谷花崗岩 (2016)
  • Author(s): 亀井淳志・山本奈穂・早坂康隆・今岡照喜
  • Organizer: 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-10 – 2016-09-10
• [Presentation] 北部九州白亜紀I-type花崗岩のマグマ過程 (2016)
  • Author(s): 大和田正明・川嵜智佑・亀井淳志
  • Organizer: 日本鉱物科学会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-10 – 2016-09-10
• [Presentation] Origin of Cretaceous magmatism in North Kyushu: Evidence from metamorphosed intrusive rocks in the Sefuri Mountains, Southwest Japan (2016)
  • Author(s): OWADA M., URASHIMA R., KAMEI A.
  • Organizer: 26th Goldschimit conference
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama
  • Year and Date: 2016-06-27 – 2016-07-01
• [Presentation] Differential Fractionation of Rare Eerth Elements in Reduced and Oxidize Granotoc Rocks. (2016)
  • Author(s): WATANABE Y, KON Y., ECHIGO T., KAMEI A.
  • Organizer: The International Conference on Rare Earths
  • Place of Presentation: Hokkaido University (Sapporo)
  • Year and Date: 2016-06-05 – 2016-06-10
• [Presentation] Igneous activity of Paleoarchean TTGs around Chitradurga, western Dharwar craton, India. Geochemistry of Paleoarchean TTGs and Neoarchean high-K granites around Chitradurga, western Dharwar Craton, India (2016)
  • Author(s): KAMEI, A., HOKADA, T.u, SATISH-KUMAR, M., TOYOSHIMA, T., MISHIMA K., UENO Y., KATAOKA S. K.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県）
  • Year and Date: 2016-05-24 – 2016-05-24