2013 Fiscal Year Annual Research Report
深部流体活動が超高圧変成岩の形成に果たす役割の解明
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25257208
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平島 崇男 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90181156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 大輔 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50378577)
河上 哲生 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70415777)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | 深部流体 / 超高圧変成岩 / ボヘミア地塊 / カレドニア造山帯 / 中央アジア造山帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、地下90-150km程度で形成されたキルギス・チェコ・スカンジナビアン半島のカレドニア造山帯などの超高圧変成岩を対象とし、日本列島の岩石資料からは得られないプレート収斂域のより高深度での深部流体の化学組成特性や活動時期を明らかにし、超高圧変成岩の上昇駆動力(Touret, 2001; Vrana, 1989)、あるいは、超高圧変成鉱物の形成に関与する深部流体の役割の解明を目指している。
本研究課題はH25年10月に採択されたため、当該年度は、チェコのBohemia山塊の現地調査をH26年3月下旬に実施した。この調査では、研究分担者である中村大輔をリーダーとして4名の研究参画者が南ボヘミアで野外調査を実施した。地球温暖化の影響で当該期間としては珍しく積雪がなく、しかも下草が繁茂する前であったので、超高圧エクロジャイトやマントルかんらん岩と周囲の岩相との関係が詳細に観察できた。H26年6－7月に、スウェーデン中部のSeve Nappe地域とノルウェーの西海岸片麻岩地域において超高圧変成岩とグラニュライトの資料採集を行った。
室内実験として、京都大学では、手持ちの超高圧変成岩類についてラマン分光実験やEPMA分析を実施した。その結果、Seve NappeとノルウェーTromso Nappeのザクロ石黒雲母片麻岩からザクロ石中の包有物として多産するマイクロダイヤモンドを見出すことにができ、両地域が新たな超高圧変成岩分布域であることを確定した。これらの成果は複数の国際誌に報告することができた(Janak et al., 2013: Majka et al., 2014) 。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年11月下旬、流体包有物の化学種や微細鉱物の同定を行う主要機器であるRamman分光光度計に故障が生じたため、当該機器の修理・調整が必要となった。既設機器のレーザー源であるArガスチューブが生産中止となったため、メーカー技術者と協議の上、レーザー源を半導体素子に変更することにした。半導体素子の入手とその取付け作業とその後の機器習熟が完了する5月末まで、Ramman分光実験を実施することが出来なかった。しかし、既存試料と海外共同研究者が持参した地下深部岩石からマイクロダイヤモンドの同定に成功することができた(Janák et al., 2013: Majka et al., 2014)。なお、半導体素子の導入の経費は、天候のため中止したキルギス調査とPost-Dr研究員の雇用に予定していた経費を振り替えた。
これまでの調査で採集していたキルギス地域の超高圧変成岩を用いた深部流体の研究では、地下100km深度で安定であったローソン石が、岩体が地下50－60km深度まで上昇した際に、減圧分解し多量のH2O流体を系に放出したことを示唆する組織を見出した。この知見は非常に冷たい沈み込み場、例えば、現在の東北日本の地下に沈み込む太平洋プレートのような環境下では、地下深部から上昇する超高圧変成岩が深部流体の供給源であることを示唆する。これ非常に新しい視点であり、国際誌に投稿し、受理・公表された(Orozbaev et al., 2014:10.1016/j.lithos.2014.10.008)。
本研究は半年遅れの採択で、積雪等の理由で、調査を断念したした地域や、Ramann分光分析を中断せざるを得なかった時期が存在したものの、国際誌に4報の研究成果が公表できたので、当該年度の研究は概ね順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度はこれまでの調査で採集したチェコ共和国の試料の室内実験を開始する。チェコ共和国の調査ではザクロ石カンラン岩や新鮮なエクロジャイト、さらに、先行研究で流体包有物を確認済みの岩石試料の追加サンプリングを行う。これらの試料に対して、岩石学と流体包有物研究を展開し、超高圧時の超臨界流体とhydrous meltの探索と主要・微量元素の濃度測定を行うとともに、母岩が地下深部から上昇時に部分溶融した時期を明らかにする。その実験補助のため、教務補佐員を雇傭するとともに、協力者への謝金を確保する。また、チェコ試料の研究成果が出始めた時点で、メールを使って、研究成果について協議する。
スカンジナビア調査で採集した超高圧変成岩についてはH26年8月以降にチェコ資料と同様の研究を開始する。
H26年8月にはキルギス共和国のMakbal Complexで冷たい沈み込み場の地下100km前後で活動した超臨界流体の特性と活動史を把握するための地質調査を実施する。Makbal Complexでは多量の石英片岩が露出している。石英片岩はクラッシュリーチング法で流体包有物を抽出するのに適しているので、野外調査では、変形組織に注目し石英片岩の形成時期の把握に努める。キルギスの野外調査と室内実験は、主として平島・高須(連携研究者)・大学院生と現地協力者が担当する。現地協力者としては、H26年5月末まで京都大学に滞在し,その後キルギスに帰国し、キルギス科学アカデミーに勤務するRustam Orozbaev博士を予定している。
H26年12月には京都大学で研究集会を開催し、各研究班の成果を研究参画メンバーで共有し、今後の研究方針を確認する。
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