島弧における地殻の進化

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02402018
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久城 育夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80011526)
• 研究分担者: 多田 隆治 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (30143366) ; 島崎 英彦 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50013751) ; 高橋 裕子 (永原 裕子) 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80172550) ; 小澤 一仁 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (90160853) ; 鳥海 光弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10013757)
• キーワード: 島弧 / 地殻 / マントル / マグマ / 火山 / XRF / 主要元素 / 微量元素

研究概要

最終年度である本年度の成果は以下の点である。
(1)島弧の地殻物質の進化を支配する重要な要因であるマントルから由来するマグマの起源を明らかにする目的で、組成の異なる3個のマントル物質について、高温・高圧溶融実験をダイヤモンド法を用いて行った。この方法は、実験終了時の急冷中に起きるメルトの結晶化を阻害させる目的で、ダイヤモンドの間隙にメルトを分離させるというもので、結晶と平衡にあるメルトの組成と融解度をより正確に見積もることが可能となる。実験結果から、メルト中のAl,Fe,Mg,Ca,Na等の成分はマントル物質の組成に依存しているが、Si量とpl,ol,di,Q等のノルム成分はマントル物質の組成にはあまり依存していない。Caは融解度20%を境にして、融解度の増加にともなって、増加していたものが減少するようになる。この変化は、メルトと共存しているかんらん岩から、単斜輝石が消滅することに起因しており、この点からは高温側では温度が上昇しても融解度はあまり大きくならない。つまり、融解度を20%以上にすることはかなり困難であり、融解度がこれ以上のMORBが少ないことと調和的である
(2)島弧の火山岩と島弧の地殻の関わりを明確にすることは、上部マントルの情報がどのように地表に伝達されるかを評価する上で重要である。この問題を、Sr同位体比が非常に高い赤城火山の岩石学および地球化学的な手法によって明らかにした。XRFによる全岩化学組成から、赤城火山の岩石はソレアイト質玄武岩からカルクアルカリ質安山岩までの広い組成範囲を示すことがわかった。そして、その変化は基本的には結晶分化作用とマグマ混合で説明できる。一方、SrとNd同位体組成は大きく変化しSr含有量とよい相関を示すが、主成分元素とは明瞭な相関を示さない。以上の結果から地殻内でのコンタミネーションが最も強く示唆される。

研究成果

• [文献書誌] I.Kushiro: "Partial melting of mantle wedge and evolution of island arc crust." Jour.Geophys.Research. 95. 15929-15939 (1990)
• [文献書誌] I.Kushiro: "Origin of volcanic rocks in Japanese island arcs." Episodes. 14. 258-263 (1991)
• [文献書誌] I.Kushiro: "Partial melting of a fertile mantle peridotite at high pressures." Amer.Geophys.Union,Spec.Publ.(印刷中). (1994)
• [文献書誌] I.Kushiro: "Recent experimental studies on partial melting of mantle peridotites at high pressures using diamond aggregates." Jour.Geological Society of Japan. 100. 103-110 (1994)
• [文献書誌] I.Kushiro and K.Hirose: "Experimental determination of composition of melt formed by equilibrium partial melting of peridotite at high pressures using aggregates of diamond Nains." Proceedings of Japan Academy. 68. 63-68 (1992)
• [文献書誌] B.Matin and I.Kushiro: "Immiscibility synthesis as an indicator of cooling rates of basalts" Journal of Volcanology and Geothermal Research. 45. 289-310 (1991)
• [文献書誌] R.J.Arculus,D.A.Gust and I.Kushiro: "Fuji and Hakone" National Geographic Research Exploration. 7. 276-309 (1991)
• [文献書誌] K.T.M.Johnson and I.Kushiro: "Segregation of high pressure partial melt from peridotite using aggregates" Geophysical Research Letters. 19. 1703-1706 (1992)
• [文献書誌] A.M.Hofmeister,T.P.Rose,T.C.Hoering and I.Kushiro: "Infrared spectroscopy of natural,synthesis,and ^<18>O substituted a-triclymite:structural implications" Journal of Physical Chemistry. 96. 10213-10218 (1992)
• [文献書誌] Hirose,K.and I.Kushiro: "Partial melting of dry peridotite at high pressures:determination of compositions of melts segregated from peridotite using aggregates of diamond." Earth Planetary Science Letters. 114. 477-489 (1993)
• [文献書誌] 多田隆治: "石油探鉱における堆積リズム解析の可能性" 石油技術協会誌. 1994-1(印刷中). (1994)
• [文献書誌] 角和善隆: "四国東部に分布する秩父累帯北帯層状チャードの堆積岩石学的研究" 地質調査所月報. 44. 533-546 (1993)
• [文献書誌] N.Shimizu and I.Kushiro: "The mobility of Mg,Ca,and Si in diopside-jadeite liquids at high messures in “Physical chemistry of magmas,Advances in Physical Geochemistry"" L.L.Perchuk and I.Kushiro,eds, 192-212 (1991)
• [文献書誌] Kakuwa,Y.: "Sedimentary petrographical,geochemical and sedimentological aspects of Triassic-Jurassic bedded cherts in Southwest Japan" R.E.Garrison and A.Iijima, (1994)