低圧変成帯の温度圧力構造と島弧地殻のダイナミクスの解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25400518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 池田 剛 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40243852)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 一博 独立行政法人産業技術総合研究所, 地質情報研究部門, 副研究部門長 (30358121) ; 外田 智千 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (60370095)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 低圧変成帯 / 温度圧力構造 / 島弧地殻

Research Abstract

研究対象とした２つの変成岩類である山口県の領家変成岩類と熊本県の天草変成岩類に分けて成果を記載する。
まず，山口県の領家変成岩類では，広範囲にわたる変成分帯を完成させた。その結果，最高変成度地域であるザクロ石－菫青石帯が西方で消滅し，２番目に高変成度の珪線石－カリ長石帯がザクロ石－菫青石帯を取り囲むように分布することが明らかになった。岩相境界は大局的に東西でありながら，これに大きく斜交する分帯となった。沈み込み帯で形成される変成帯の多くは，変成分帯と岩相がほぼ平行であることが多く，今回明らかになった特徴は今後詳しく検討する価値があると考えられる。
さらに，これらの帯の温度圧力を既存の温度圧力計および，相対地質圧力計を用いて推定した。その結果，両方の帯の中で，温度圧力の値が大きく変動し，西方ほど低温低圧になる傾向が明らかになった。当初予想したように，この温度圧力構造は，Field P-T curveという従来の変成相系列の概念と相容れない構造であり，その原因を解明することは変成相系列，変成条件の多様性という変成作用の根幹に関わる問題を扱うこととなる。
次に，熊本県の天草変成岩類について，当初は初年度には対象としない予定であったが，予察的に野外調査を行なった。下部地殻での歪みの集中帯ではないかと予想していたところの試料採集と薄片観察を行ない，特定場所のみに歪みが集中しているのではないことがわかった。
また，天草変成岩類の温度圧力，その勾配，予察的な年代測定値を，天草変成岩類が下部地殻の流動を記録しているであろうという仮説に基づいて解釈した，当該研究の出発点となった成果を論文として公表した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究では，下部地殻を代表する天草変成岩類と，中部地殻を代表する領家変成岩類の温度圧力構造，変形履歴，形成年代を明らかにして，マントルの流動に地殻がどのように応答するのかを明らかにすることを目的としていた。
初年度の計画として，領家変成帯の変成分帯，温度圧力構造の解明，年代測定，熱モデル作成を考えていた。変成分帯の結果や，温度圧力構造は，「研究実績の概要」で述べたように，非常に重要な問題を内蔵していると考えられる。その意味では，当初の計画以上の成果を挙げたと判断される。また，予察的ではあるが天草変成岩類の変形構造の記載を行なったことも，当初の計画以上と判断できる。
しかし，計画時にも懸念していたように，領家変成岩類の変成分帯に付随する相平衡岩石学的な諸問題の解決に時間がかかり，年代測定以降の研究には着手できなかった。
その一方で，岩石微細構造，特にザクロ石の化学組成の累帯構造から変成作用の継続時間を推定する手法の手がかりを得ることができた。これを用いることによって，次年度以降には，絶対年代に加え，変成作用の継続時間という異種の情報を得られる可能性が出てきた。特に領家変成岩類は，同じ鉱物帯でありながら温度圧力に大きな幅があり，場所によって高温の継続時間が異なる可能性がある。このことは，熱の供給過程に大きなヒントを与えると期待される。
以上のことを総合的に考慮して，「おおむね順調に進展している」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

まず，初年度で明らかにした山口県の領家変成帯の変成分帯と温度圧力構造の成果を論文化する。この際に，従来から重要視されてきた field P-T curve の意義や，変成相系列に基づく変成帯の分類の意義を十分に吟味する必要がある。
次に時間スケールを明らかにするために，当初計画していた年代測定に最適な試料を選択し，測定手順に入ると同時に，変成作用の継続時間を推定する手法のさらなる開発を進める。現段階では，単純化した想定のもとでの近似にしか成功していないので，もう少し具体的に定式化することを試みる。定式化に成功すれば，領家変成岩類と天草変成岩類に適用することによって，地殻の中部および下部における変成作用の継続時間を推定する。
これらの情報が獲得されれば，包括的に説明できる熱モデル構築に着手する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

初年度に予定していた年代測定が，計画の遅延によって実施できなかった。初年度の年代測定にかかる経費を使用しない分が次年度使用額として生じた。
当該年度で年代測定によって使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Thermal modeling for a parent body of Itokawa (2014)
  • Author(s): Wakisaka S, Nakamura T, Ikeda T, Yurimoto H
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 49 Pages: 228-236
  • DOI: 10.1111/maps.12174
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Petrogenesis of metatexite and diatexite migmatites determined using zircon U-Pb age, trace element and Hf isotope data, Higo metamorphic terrane, central Kyushu, Japan (2014)
  • Author(s): K. Maki, T-F. Yui, K. Miyazaki, M. Fukuyama, K-L. Wang, U. Martens, M. Grove andJ. G. Liou
  • Journal Title: Journal of Metamorphic Geology Volume: 32 Pages: 301-323
  • DOI: 10.1111/jmg.12073
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure-temperature structure of a mylonitized metamorphic pile, and the role of advection of the lower crust, Nagasaki Metamorphic Complex, Kyushu, Japan. (2013)
  • Author(s): Miyazaki K, Ikeda T, Arima K, Fukuyama M, Maki K, Yui T-F, Grove M
  • Journal Title: Lithos Volume: 162-163 Pages: 14-26
  • DOI: 10.1016/j.lithos.2012.12.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unraveling the metamorphic history at the crossing of Neoproterozoic orogens, Sor Rondane Mountains, East Antarctica: Constraints from U-Th-Pb geochronology, petrography, and REE geochemistry (2013)
  • Author(s): Hokada, T., Horie, K., Adachi, T., Osanai, Y., Nakano, N., Baba, S. and Toyoshima, T
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 183-209
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.12.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neoproterozoic orogens amalgamating East Gondwana: Did they cross each other? (2013)
  • Author(s): Satish-Kumar, M., Hokada, T., Owada, M., Osanai, Y., Shiraishi, K
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2013.06.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geologic evolution of the Sor Rondane Mountains, East Antarctica:Collision tectonics proposed based on metamorphic processes and magnetic anomalies (2013)
  • Author(s): Osanai, Y., Nogi, Y., Baba, S., Nakano, N., Adachi, T., Hokada, T., Toyoshima, T., Owada, M., Satish-Kumar, M., Kamei, Y., Kitano, I
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 8-29
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2013.05.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sinistral transpressional and extensional tectonics in Dronning Maud Land, East Antarctica, including the Sor Rondane Mountains (2013)
  • Author(s): Toyoshima, T., Osanai, Y., Baba, S., Hokada, T., Nakano, N., Adachi, T., Otsubo, M., Ishikawa, M. and Nogi, Y
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 30-46
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2013.05.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Timing of metamorphism in the central Sor Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica: Constrains from SHRIMP zircon dating and EPMA monazite dating (2013)
  • Author(s): Adachi, T., Osanai, Y., Hokada, T., Nakano, N., Baba, S., Toyoshima, T
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 136-160
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.11.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Counterclockwise P-T path and isobaric cooling of metapelites from Brattnipene, Sor Rondane Mountains, East Antarctica: implications for a tectonothermal event at the proto-Gondwana margin (2013)
  • Author(s): Baba, S., Osanai, Y., Nakano, N., Owada, M., Hokada, T., Horie, K., Adachi, T., Toyoshima, T
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 210-228
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.10.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple thermal events recorded in metamorphosed carbonates and associated rocks from the southern Austkampane region in the Sor Rondane Mountains, East Antarctica; A protracted Neoproterozoic history at the Gondwana suture zone (2013)
  • Author(s): Nakano, N., Osanai, Y., Kamei, A., Satish-Kumar, M., Adachi, T., Hokada, T., Baba, S., Toyoshima, T
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 161-182
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.10.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Late Proterozoic juvenile arc metatonalite and adakitic intrusions in the Sor Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, Antarctica (2013)
  • Author(s): Kamei, A., Horie, K., Owada, M., Yuhara, M., Nakano, N., Osanai, Y., Adachi, T., Hara, Y., Terao, M., Teuchi, S., Shimura, T., Tsukada, K., Hokada, T., Iwata, C., Shiraishi, K., Ishizuka, H., Takahashi, Y
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 234 Pages: 47-62
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.09.026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contrasting metamorphic records and their implications for tectonic process in the central Sor Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica (2013)
  • Author(s): Adachi, T., Hokada, T., Osanai, Y., Nakano, N., Baba, S. and Toyoshima, T
  • Journal Title: Geological Society of London Special Publications Volume: 383 Pages: 113-133
  • DOI: 10.1144/SP383.4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First find of ferropseudobrookite in quartz from Napier Complex, East Antarctica. (2013)
  • Author(s): Miyake, Y. and Hokada, T
  • Journal Title: European Journal of Mineralogy Volume: 25 Pages: 33-38
  • DOI: 10.1127/0935-1221/2013/0025-2256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Earth’s youngest exposed granite and its tectonic implications: the 10-0.8 Ma Kurobegawa Granite (2013)
  • Author(s): Ito, H., Yamada, R., Tamura, A., Arai, S., Horie, K. and Hokada, T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Pages: 1306
  • DOI: 10.1038/srep01306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rodinian suture in western India: New insights on India-Madagascar correlations (2013)
  • Author(s): Ishwar-Kumar, C., Windley, B., Horie, K., Kato, T., Hokada, T., Itaya, T., Yagi, K., Couzu, C and Sajeev, K.,
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 236 Pages: 227-251
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2013.07.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An appraisal of Archaean supracrustal sequences in Chitradurga Schist Belt, Western Dharwar Craton, Southern India (2013)
  • Author(s): Hokada, T., Horie, K., Satish-Kumar, M., Ueno, Y., Nasheeth, A., Mishima, K. and Shiraishi, K
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 227 Pages: 99-119
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.04.006
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 南極の地質とU-Pb年代 (2014)
  • Author(s): 外田智千
  • Organizer: 名古屋大学年代測定研究センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 20140128-20140129
  • Invited
• [Presentation] U-Pb年代を解釈する (2013)
  • Author(s): 外田智千・堀江憲路
  • Organizer: 日本地質学会120年学術大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 20130914-20130916
• [Presentation] インド南部太古代ダールワール岩体の片麻岩-片岩帯の地質関係と変成作用 (2013)
  • Author(s): 外田智千・堀江憲路・Satish-Kumar M.・上野雄一郎・三島郁・Nasheeth Abdulla・奥平敬元・白石和行
  • Organizer: 日本鉱物科学会2013年度年会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] 低圧型変成帯の広域温度上昇マップ：山口県東部領家帯を例にして
  • Author(s): 菅原 雄，池田 剛
  • Organizer: 地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
• [Presentation] スリランカのarrestedチャーノッカイト形成に伴う有色鉱物のモード変化
  • Author(s): 山崎由貴子，池田 剛，本吉洋一，廣井美邦, Prame B
  • Organizer: 地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
• [Presentation] 東南極リュッツホルム岩体のザクロ石角閃岩にみられるコロナの微細構造
  • Author(s): 島田麻美，池田 剛
  • Organizer: 地球惑星連合大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
• [Presentation] 九州西部天草高浜変成岩類上部ユニットのマイロナイトの内部構造
  • Author(s): 池田 剛，宮崎一博
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] スリランカ中央部に産する"arrested"チャーノッカイト中に含まれるアパタイトの組成累帯構造
  • Author(s): 山崎由貴子，池田 剛，本吉洋一，廣井美邦, Prame B
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 東南極リュツォ・ホルム岩体オングル島のザクロ石角閃岩中にみられるコロナの微細構造.
  • Author(s): 島田麻美，池田 剛
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] Strain analysis of plagioclase spot in basic schists of Sangun Metamorphic Belt in northern Kyushu, Japan.
  • Author(s): Yamasaki Y, Ikeda T
  • Organizer: AGU annual meeting
  • Place of Presentation: USA San Francisco Moscone Center
• [Presentation] 変成帯の粘性流動と温度構造の時間発展
  • Author(s): 宮崎一博
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 千葉県幕張メッセ
• [Presentation] 高圧型周防変成岩の白亜紀高温型変成岩への転化と熱モデル及び形成深度
  • Author(s): 宮崎 一博・斎藤 眞・檀原 徹・岩野英樹・平田岳史
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 次世代20万分の1日本シームレス地質図の凡例構築
  • Author(s): 斎藤 眞・西岡 芳晴・宮崎 一博・宝田 晋治・水野 清秀・尾崎 正紀・中野 俊
  • Organizer: 日本地質学会
  • Place of Presentation: 東北大学