2018 Fiscal Year Annual Research Report
UHP chromitite and microdiamond first reported from Japan
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16H02238
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
西山 忠男 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (10156127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉朝 朗 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (00191536)
森 康 北九州市立自然史・歴史博物館, 自然史課, 学芸員 (20359475)
磯部 博志 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80311869)
大藤 弘明 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80403864)
石丸 聡子 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 助教 (60464046)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超高圧変成岩 / 長崎変成岩 / 西彼杵変成岩 / シュードタキライト / マイクロダイヤモンド / ロンズデーライト / 固体相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、特に長崎変成岩（西彼杵変成岩）中のシュードタキライトに注目して研究を行った。このシュードタキライトは蛇紋岩の一部に発達する石英・炭酸塩岩にのみ見られるもので、沈み込み帯深部のやや深発地震の痕跡を示すものと考えられる。このシュードタキライトは細粒の石英とマグネサイトより構成されるが、その中に炭質物が含まれることがあり、顕微ラマン分光法でその一部からダイヤモンドのバンドを示すものがあることが、これまでのわれわれの研究で分かっていた。今回、この炭質物を詳細に検討する過程で、矩形ないし直方体状の結晶が多数密集している部分を発見した。これをFIBで切り出し、透過電子線顕微鏡で観察した結果、まぎれもないダイヤモンド（マイクロダイヤモンド）であることが確認された。しかも、この結晶は多結晶質であり、人工物にはない特徴を有していることから、コンタミではありえず、正真正銘の変成作用の産物であることが確認できた。さらに重要な発見として、このマイクロダイヤモンドの一部に、ダイヤモンドの準安定多形相であるロンズデーライトの結晶構造を示すものがあることが分かった。ロンズデーライトは隕石衝突孔周辺の岩石から見いだされるもので、石墨からの固体相転移を示す物質として注目される。このようなロンズデーライトは変成岩からは初めての発見であり、超高圧変成岩中のマイクロダイヤモンドの成因に重要な知見を与える。この成果は現在複数の論文として準備中であり、当該科研費の最終年度（2019年度）には投稿する予定である。
なお、このマイクロダイヤモンド探索の過程で野母変成岩のロジン岩から発見した、チタンに富む灰鉄ざくろ石については、指導学生（フランスからの交換留学生）を筆頭著者とする論文として発表した（現在ウェブ早期公開中）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
われわれは、これまで長崎変成岩の蛇紋岩メランジュの4試料からマイクロダイヤモンドをラマン分光法とEPMA軟Ｘ線回折法により確認した。そのうち、泥質片岩の1試料中のものは透過電子線顕微鏡（電子線回折法）により、ダイヤモンドであることが確認されている。しかし、この発見に対しては、人工ダイヤモンドの混入ではないかとの疑義が出され、それを否定することが難しい状況が続いていた。しかし、今回シュードタキライトから、人口結晶ではありえない多結晶質のマイクロダイヤモンドが発見されたことは、われわれの発見が真実のものとして確定したことを意味する。すなわち、われわれは長崎変成岩から日本で最初の変成ダイヤモンドを発見したことになる。さらに、固体相転移の証拠となるロンズデーライトの発見は変成ダイヤモンドとしては世界初の発見となり、これまで流体からの沈殿と考えられてきた変成ダイヤモンドの成因論に大きな一石を投じることになり、今回の発見は価値が高い。当初の予想以上の成果が上がっていると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
長崎変成岩については、シュードタキライトのさらなる詳細な検討を行い、シュードタキライトそのものの形成条件と、マイクロダイヤモンドの形成条件の検討を行う。われわれは、シュードタキライトを構成する細粒の石英とマグネサイトはメルトから結晶化したものと考えており、マイクロダイヤモンドはシュードタキライト形成と同時に石墨からの固体相転移によって形成されたと推定している。この仮説を検証するために、さらなる岩石学的研究を進める。またコンタミを疑われた泥質片岩中のマイクロダイヤモンドについても追加発見に努め、コンタミではありえないことを立証する。最終的にはこのような超高圧変成岩を形成した西九州のテクトニクスについて新たなモデルを提唱する。われわれは、長崎変成岩（少なくともその一部である西彼杵変成岩は）、九州弧と朝鮮半島の衝突によって両者の間に形成された沈み込み帯（衝突帯）であるとの仮説を立てている。朝鮮半島の東部に位置していた九州は、第三紀に対馬・五島断層によって現在の位置まで移動したものと考えている。
肥後変成岩からもこれまでマイクロダイヤモンドをラマン分光法で確認しているが、追加発見に努め、電子線回折法での最終確認を行う。最近、肥後変成岩の大理岩中からきわめて興味深いシュードタキライトを発見した。これはドロマイトとケイ酸塩鉱物（石英と粘土鉱物）からなるもので、ドロマイトは流体からの沈殿を示唆する振動累帯構造を示す。またケイ酸塩鉱物はドロマイト中にドメイン上に発達する。相平衡の解析から、これらはそれぞれ炭酸塩メルト、ケイ酸塩メルトの結晶化したものと考えられ、その形成条件は3GPa程度の超高圧条件であることが判明した。すなわち、このシュードタキライトもダイヤモンドと同じ超高圧条件で形成されたものと推定される。今後、このシュードタキライトからのダイヤモンドの発見に努め、以上の仮説を立証する。
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[Presentation] Lowest temperature metamorphic diamond in a metapelite from the Nishisonogi unit, Nagasaki Metamorphic Rocks, western Kyushu, Japan.2018
Author(s)
Nishiyama, T., Nishi, U., Harada, K., and Yoshiasa, A.
Organizer
JpGU
Int'l Joint Research
