アーマルコライトの相平衡再現実験と超高温変成岩の温度圧力履歴の精密解析

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25400516
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 川嵜 智佑 愛媛大学, 理学部, 研究員 (50136363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大和田 正明 山口大学, 理工学研究科, 教授 (50213905) ; 志村 俊昭 山口大学, 理工学研究科, 教授 (70242451) ; 永嶌 真理子 山口大学, 理工学研究科, 准教授 (80580274) ; 齊藤 哲 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (00528052)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: アーマルコライト / ルチル / イルメナイト / 超高温変成作用の指標鉱物 / 酸素分圧センサー / 圧力センサー / Fe-Mg-Ti酸化鉱物

Outline of Annual Research Achievements

アーマルコライトが超高温変成作用の新しい指標鉱物となり得るかどうかを検証するために，高温高圧力条件下でアーマルコライトの安定領域を調べた．
総化学組成をMg/(Fe+Mg)=0.1と0.2とした試料について，logPO2=-10程度の酸素分圧で出発物質（ルチル＋イルメナイトやアーマルコライト＋ルチル＋イルメナイト）を合成した．
これらを白金試料容器内で無水条件で高温高圧力下で再結晶させた．高温高圧力下でイルメナイトからアーマルコライト・シュードブルッカイト固溶体を形成する酸化反応が進行し，Fe/Ti比からイルメナイトとアーマルコライトの同定が困難になるので，九州大学大学院地球社会統合科学府設置のラマン分光分析装置をお借りして実験生成物の相の同定を行った．
Mg/(Fe+Mg)=0.2である出発物質については，6キロバールの圧力条件で，950C以上，8キロバールで，1080～1100C以上の温度条件でアーマルコライトが安定であった．しかしながら，総化学組成がMg/(Fe+Mg)=0.1の出発物質については，6キロバール～12キロバール900C～1100Cの温度圧力領域でアーマルコライトは不安定であり，実験生成物は低温相であるルチル＋イルメナイトもしくはルチル＋ウルボスピネルであった．
これは，アーマルコライトの安定化温度が，Mg/(Fe+Mg)と酸素分圧とともに低下し圧力とともに高くなり，超高温変成作用に相当する温度圧力条件で少し酸化状態（logPO2=-10程度）で，Mg/(Fe+Mg)が0.2のように少しMgに富んでおれば，アーマルコライトは安定に存在できる事を示しており，アーマルコライトが超高温変成作用の新しい指標鉱物となり得ること，そして，アーマルコライトが圧力センサーや酸素センサーとして使える可能性を示唆している．

Current Status of Research Progress

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

Reason

この研究課題の目的は，アーマルコライトが超高圧変成条件に相当する温度圧力条件で安定であるかどうかを明らかにすることであったので，今回の結果から，おおむね研究は順調に進展していると言える．

Strategy for Future Research Activity

アーマルコライトが少しMgに富んでおれば，超高温変成作用の指標鉱物となり得て，また，圧力センサー，酸素分圧センサーとして利用可能であることが明らかになったので，この研究成果を国際誌に公表するとともに，東南極リーセルラルセン山などの超高温変成岩の詳細な記載的研究からアーマルコライトの産状を明らかにしていく．

Causes of Carryover

研究成果の出版が学会の都合により次年度になったので，その投稿料を翌債で支出することにした．また，追加実験が必要になったので，その消耗品費や旅費が必要になった．

Expenditure Plan for Carryover Budget

主として研究論文の学会投稿料に使用し，一部は追加実験のための消耗品費や旅費として使用する．

Research Products

• [Journal Article] 三重県伊勢市菖蒲から発見された3種類の褐簾石族新鉱物 (2016)
  • Author(s): 永嶌真理子
  • Journal Title: 岩石鉱物科学 Volume: 45 Pages: 38-42
  • DOI: http://doi.org/10.2465/gkk.151119
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Laboratory measurements of Vp and Vs in a porosity-developed crustal rock: Experimental investigation into the effects of porosity at deep crustal pressures (2016)
  • Author(s): Saito S, Ishikawa M, Arima M, Tatsumi Y
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 677-678 Pages: 218-226
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.03.044
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ti-in-garnet thermometer for ultrahigh-temperature granulites (2016)
  • Author(s): Kawasaki, T. and Motoyoshi, Y.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 235 Pages: in press
  • DOI: doi: 10.2465/jmps.150709
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cretaceous Ofuku pluton and its relation to mineralization in the western Akiyoshi Plateau, Yamaguchi Prefecture, Japan (2016)
  • Author(s): Sasaki, Y., Imaoka, T., Nagashima, M., Nakashima, K., Sonehara, T., Yagi, K., and Itaya, T.
  • Journal Title: Resource Geology Volume: 66 Pages: in press
  • DOI: 10.1111/rge.12090
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dehydration and thermal stability of elpidite: An in-situ single crystal X-ray diffraction study. (2016)
  • Author(s): Cametti, G., Armbruster, T. and Nagashima. M.
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials Volume: 227 Pages: 81-87
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2016.02.049
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ore and skarn mineralogy of the Yamato mine, Yamaguchi Prefecture, Japan with emphasis on silver-, bismuth-, cobalt-, and tin-bearing sulfides. (2016)
  • Author(s): Nagashima, M., Akasaka, M., and Morifuku, Y.
  • Journal Title: Resource Geology Volume: 66 Pages: 37-54
  • DOI: 10.1111/rge.12085
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Preliminary report of high-pressure and high-temperature synthesis of Fe3+- and Fe2+-rich armalcolite as a key mineral of ultrahigh-temperature metamorphism (2015)
  • Author(s): Kawasaki, T., Adachi, T., Nakano, N., and Osanai, Y.
  • Journal Title: International Association of Gondwana Research Conference Series Volume: 21 Pages: 49-50
  • DOI: 10.1016/j.gr.2014.10.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crustal differentiation due to partial melting of granitic rocks in an active continental margin, the Ryoke Belt, Southwest Japan. (2015)
  • Author(s): Akasaki, E., Owada, M. and Kamei, A.
  • Journal Title: Lithos Volume: 230 Pages: 82-91
  • DOI: org/10.1016/j.lithos.2015.04.021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple growth of garnet, sillimanite/kyanite and monazite during amphibolite facies metamorphism: implications for the P-T-t and tectonic evolution of the western Altai Range, Mongolia. (2015)
  • Author(s): Nakano, N., Osanai, Y., Owada, M., Satish-Kumar, M., Adachi, T., Jargalan, S., Yoshimoto, A., Syeryekhan, K. and Boldbaarar, C.H.
  • Journal Title: Journal of metamorphic geology Volume: 33 Pages: 937-958
  • DOI: 10.111/jmg.12154
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magma processes of metamorphosed High-Mg diorite and adakitic tonalite in the Cretaceous magma activity, Uki-dake area, northern Kyushu, Southwest Japan. (2015)
  • Author(s): Urashima, R., Owada, M. and Kamei, A.
  • Journal Title: International Association of Gondwana Research Conference Series Volume: 21 Pages: 117-118
  • DOI: 10.1016/j.gr.2014.10.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geology and metamorphic evolution of the low-P type metamorpghic rocks from the Iiduka area, Fukuoka Prefecture, Southwest Japan. (2015)
  • Author(s): Fukami, J., Owada, M. and Hyodo, D.
  • Journal Title: International Association of Gondwana Research Conference Series Volume: 21 Pages: 28-28
  • DOI: 10.1016/j.gr.2014.10.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tetrahedral plot diagram: A geometrical solution for quaternary systems (2015)
  • Author(s): Shimura, T. and Kemp, A.I.S.
  • Journal Title: American Mineralogist Volume: 100 Pages: 2545-2547
  • DOI: http://dx.doi.org/10.2138/am-2015-5371
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Perettiite-(Y), Y3+2Mn2+4Fe2+[Si2B8O24], a new mineral from Momeik, Myanmar. (2015)
  • Author(s): Danisi, R., Armbruster, T., Libowitzky, E., Wang, H.A.O., Guuml;nther, D., Nagashima, M., Reusser, E., and Bieri, W.
  • Journal Title: European Journal of Mineralogy Volume: 27 Pages: 793-803
  • DOI: 10.1127/ejm/2015/0027-2483
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ferriakasakaite-(La) and ferriandrosite-(La): new epidote-supergroup minerals from Ise, Mie Prefecture, Japan. (2015)
  • Author(s): Nagashima, M., Nishio-Hamane, D., Tomita, N., Minakawa, T., and Inaba. S.
  • Journal Title: Mineralogical Magazine Volume: 79 Pages: 735-753
  • DOI: 10.1180/minmag.2015.079.3.16
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] De- and re-hydration of scolecite revisited: An in situ single-crystal X-ray study under low and high humidity conditions. (2015)
  • Author(s): Cametti, G., Danisi, R.M., Armbruster, T. and Nagashima. M.
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials Volume: 208 Pages: 171-180
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2015.02.002
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural intergrowth of merlinoite/phillipsite and its temperature dependent dehydration behaviour: a single crystal X-ray study. (2015)
  • Author(s): Danisi, R.M., Armbruster, T., and Nagashima, M.
  • Journal Title: Mineralogical Magazine Volume: 79 Pages: 191-203
  • DOI: 10.1180/minmag.2015.079.1.15
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Titanium in garnet: A geothermometer for ultrahigh-temperature granulites. (2016)
  • Author(s): Kawasaki, T.
  • Organizer: International Symposium “Metamorphic rocks and Metamorphism: Future Perspectives”
  • Place of Presentation: The 40th Anniversary Building, Okayama University of Science (Okayama, Japan).
  • Year and Date: 2016-03-12 – 2016-03-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 山口県東部，周防大島に産する領家帯蒲野花崗閃緑岩のマグマ過程． (2016)
  • Author(s): 池田雄輝・大和田正明・西塚 大
  • Organizer: 日本地質学会西日本支部講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本市）.
  • Year and Date: 2016-02-20 – 2016-02-20
• [Presentation] 福岡県飯塚地域に産する低圧型変成岩類の変成過程． (2016)
  • Author(s): 深見 潤・大和田正明・兵土大輔
  • Organizer: 日本地質学会西日本支部講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本市）.
  • Year and Date: 2016-02-20 – 2016-02-20
• [Presentation] TiO2 solubility in garnet coexisting with orthopyroxene, quartz and rutile: Ti-in-garnet thermometer for ultrahigh-temperature granulites. (2015)
  • Author(s): Kawasaki, T. and Motoyoshi, Y.
  • Organizer: The Sixth Symposium on Polar Science
  • Place of Presentation: National Institute of Polar Research (Tachikawa, Japan).
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-rock chemical compositions of granitic dykes in western part of the Sør Rondane Mountains, East Antarctica. (2015)
  • Author(s): Yuhara, M., Kamei, A., Nakano, N., Owada, M., Shimura, T., Tsukada, K. and Osanai, Y.
  • Organizer: The Sixth Symposium on Polar Science
  • Place of Presentation: National Institute of Polar Research (Tachikawa, Japan).
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preliminary report of high-pressure and high-temperature synthesis of Fe3+- and Fe2+-rich armalcolite as a key mineral of ultrahigh-temperature metamorphism. (2015)
  • Author(s): Kawasaki, T., Adachi, T., Nakano, N. and Osanai, Y.
  • Organizer: The 2015 Annual Convention of the International Association for Gondwana Research (IAGR) and 12th International Symposium on Gondwana to Asia
  • Place of Presentation: Entrance of University Hall, University of Tsukuba (Tsukuba, Japan).
  • Year and Date: 2015-10-21 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magma processes of metamorphosed High-Mg diorite and adakitic tonalite in the Cretaceous magma activity, Uki-dake area, northern Kyushu, Southwest Japan. (2015)
  • Author(s): Urashima, R., Owada, M. and Kamei, A.
  • Organizer: The 2015 Annual Convention of the International Association for Gondwana Research (IAGR) and 12th International Symposium on Gondwana to Asia
  • Place of Presentation: Entrance of University Hall, University of Tsukuba (Tsukuba, Japan).
  • Year and Date: 2015-10-21 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Geology and metamorphic evolution of the low-P type metamorpghic rocks from the Iiduka area, Fukuoka Prefecture, Southwest Japan. (2015)
  • Author(s): Fukami, J., Owada, M. and Hyodo, D.
  • Organizer: The 2015 Annual Convention of the International Association for Gondwana Research (IAGR) and 12th International Symposium on Gondwana to Asia
  • Place of Presentation: Entrance of University Hall, University of Tsukuba (Tsukuba, Japan).
  • Year and Date: 2015-10-21 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超高温変成作用の指標鉱物であるFeに富むアーマルコライトの高温高圧合成 –予察的報告． (2015)
  • Author(s): 川嵜智佑・足立達朗・中野伸彦・小山内康人
  • Organizer: 日本鉱物科学会2015年年会・総会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス理学部1号館（東京）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-27
• [Presentation] ドイツKreimbach-Kaulbach産Julgoldite-(Fe3+)の結晶化学 (2015)
  • Author(s): 永嶌 真理子
  • Organizer: 日本鉱物科学会2015年年会・総会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス理学部1号館（東京）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-27
• [Presentation] 瀬戸内高Mg安山岩－四万十帯変成堆積岩の同化作用の実験岩石学的検討 (2015)
  • Author(s): 宮本華蓮・齊藤哲
  • Organizer: 日本鉱物科学会2015年年会・総会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス理学部1号館（東京）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-27
• [Presentation] Transformation of juvenile oceanic arc into mature continental crust: Neogene granitoid plutons in the Izu Collision Zone, central Japan (2015)
  • Author(s): Saito, S.
  • Organizer: 8th Hutton Symposium on Granite and Related Rocks
  • Place of Presentation: Florianopolis, Brazil
  • Year and Date: 2015-09-20 – 2015-09-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ザクロ石Ti 温度計． (2015)
  • Author(s): 川嵜智佑・本吉洋一
  • Organizer: 日本地質学会122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 浅間・前掛火山の硫化物とマグマ混合：注入・混合する玄武岩マグマに共存するCu-Ni-Fe不混和硫化物液滴． (2015)
  • Author(s): 山口佳昭・川嵜智佑
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 北部九州，白亜紀I-タイプ花崗閃緑岩のマグマ過程． (2015)
  • Author(s): 大和田正明・浦島遼平・江島圭祐・松田洋一・池田慎一郎・亀井淳志
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 福岡県西部，浮嶽周辺に産する白亜紀変成貫入岩類のマグマ過程， (2015)
  • Author(s): 浦島遼平・大和田正明
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 北部九州，白亜紀牛斬山花崗閃緑岩の定置深度とマグマ過程． (2015)
  • Author(s): 江島圭祐・大和田正明
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 福岡県飯塚地域に産する低圧型変成岩類の変成過程． (2015)
  • Author(s): 深見 潤・大和田正明
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 日高変成帯の形成テクトニクス（２）：二度の火成活動． (2015)
  • Author(s): 小島萌・Kemp, A.I.S.・大橋美由希・志村俊昭
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 東南極セール・ロンダーネ山地，ブラットニーパネ地域に産するフォルステライト–スピネル岩の変成P-T-t経路． (2015)
  • Author(s): 石川真帆・志村俊昭・大和田正明・亀井淳志・束田和弘・柚原雅樹
  • Organizer: 日本地質学会122 年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学工学部（長野）
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Late Proterozoic syenite magmatism in the Sør Rondane Mountains, East Antarctica. (2015)
  • Author(s): Owada, M., Sakiyama, T., Kamei, A., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Horie, K. and Hokada, T.
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2015
  • Place of Presentation: Makuhari Messe (Chiba, Japan)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
  • Int'l Joint Research
• [Book] 宝石の科学（項目執筆） (2016)
  • Author(s): 川嵜智佑
  • Total Pages: 項目執筆
  • Publisher: 三省堂
• [Book] 宝石の科学（項目執筆） (2016)
  • Author(s): 大和田正明
  • Total Pages: 項目執筆
  • Publisher: 三省堂
• [Remarks] 大和田正明
  • URL: http://www.sci.yamaguchi-u.ac.jp/sci/stafflist/owada
• [Remarks] 川嵜智佑
  • URL: http://earth.sci.ehime-u.ac.jp/~toshkawa/en1/index.html
• [Remarks] 永嶌真理子
  • URL: http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~nagashim/
• [Remarks] 齊藤哲
  • URL: http://kenqweb.office.ehime-u.ac.jp/Profiles/0010/0003598/profile.html