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2012 年度 実績報告書

地殻深部の異種岩石間の相互作用の研究: 岩石の部分融解とその役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J04821
研究機関千葉大学

研究代表者

加藤 睦実  千葉大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード大陸衝突帯 / 高度変成作用 / 岩石の部分融解 / 異種岩石間の相互作用 / 南極 / ザクロ石-珪線石片麻岩 / 大理石 / 高温・高圧実験
研究概要

大陸衝突帯深部での化学的分化プロセスとして重要な異種岩石間の相互作用の際に、岩石の部分融解が果たす役割を解明するため、南極、昭和基地南方地域のザクロ石珪線石片麻岩-ドロマイト質大理石互層と石灰珪質岩の記載岩石学的な研究をおこなうとともに、高温・高圧実験を開始した。
高温・高圧実験では、南極産のザクロ石-珪線石片麻岩の粉末と日本産の石灰岩の断片を8kbar,900℃で100時間,反応させた。この際、ザクロ石-珪線石片麻岩の部分融解を促進する為に、3wt%のH_2Oあるいは塩化ナトリウム水溶液を添加した。その結果、添加した溶液の組成の違いによって、次のような異なる実験生成物が確認された。
H_2Oを添加した場合:石灰質岩側から珪灰石,単斜輝石,斜長石,斜長石+黒雲母+サブアルミナスメルト塩化ナトリウム水溶液を添加した場合:石灰質岩側から、単斜輝石+スカポライト,単斜輝石+斜長石+メタアルミナスメルト
上記の事実は、以下の点を示唆する。
1南極の昭和基地南方地域で確認された石灰珪質'岩脈'は、ザクロ石-珪線石片麻岩と大理石の境界部における部分融解反応によって形成された。
2ザクロ石-珪線石片麻岩と石灰岩の境界部での部分融解において、塩化ナトリウム水溶液が、メルトの組成および出現する鉱物に対して、大きな影響を与える。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高温・高圧実験によって、ザクロ石-珪線石片麻岩と大理石の間の部分融解現象を明らかにした。特に、世界中のグラニュライト相変成地域の石灰珪質岩中に、普遍的に出現する鉱物である珪灰石,灰長石,スカポライトが高圧実験によって形成されたことは、本研究の大きな成果の一つである。
また、ザクロ石-珪線石片麻岩と石灰岩の境界部における部分融解反応の際に、塩化ナトリウム水溶液を添加することによって、メルトの組成および出現する鉱物の種類が変化したことは、地殻深部における流体の重要性を示すものであり、重要な発見といえる。

今後の研究の推進方策

本研究では、ザクロ石-珪線石片麻岩と石灰岩の反応時間を全て100時間としていた。今後は、反応時間を長くして、石灰岩のメルトへの溶解速度、メルト中の拡散速度などを定量的に明らかにしていく必要がある。
また、本研究では、水あるいは塩化ナトリウム水溶液を添加して高圧実験をおこなったが、今後は塩化カルシウム,硫酸カルシウム水溶液の効果についても検証するとともに、各流体の濃度を変化させて実験をおこなう予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Supercooled melt inclusions in lowercrustal granulites as a consequence of rapid exhumation by channel flow2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikuni Hiroi, Ayahiko Yanagi, Mutsumi Kato, Tomoyuki Kobayashi, Bernard Prame, Tomokazu Hokada, Madhusoodhan Satish-Kumar, Masahiro Ishikawa, Tatsuro Adachi, Yasuhito Osanai, Yoichi Motoyoshi and Kazuyuki Shiraishi
    • 雑誌名

      Gondwana Research

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon isotope fractionation in the Fe-C system at HPHT experiments : Reply to the comment by Reutsky and Borzdov, Earth and Planetary Science Letters2013

    • 著者名/発表者名
      Madhusoodhan Satish-Kumara, Takashi Yoshino, Hayato So, Mutsumi Kato, Yoshikuni Hiroi
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] 南極、リュツオ・ホルム岩体のゴングライトに貫入する単斜輝石-アルカリ長石岩脈の研究2012

    • 著者名/発表者名
      加藤睦実、廣井美邦
    • 学会等名
      第32回極域地学シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所
    • 年月日
      2012-11-30
  • [学会発表] 東南極リュツオホルム岩体Vesleknausenの地質と変成作用2012

    • 著者名/発表者名
      角替敏昭、D.J. Dunkley、宮本知治、加藤睦実、堀江憲路、遠藤雄大
    • 学会等名
      第32回極域地学シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所
    • 年月日
      2012-11-30
  • [学会発表] 東南極のリュツオ・ホルム岩体を含む世界の大陸衝突型造山帯に産出するグラニュライトに見出された「珪長岩包有物」の造構論的意味2012

    • 著者名/発表者名
      廣井美邦、柳綾彦、加藤睦実、小林記之、プレーム-バーナード、外田智千、サティッシュ-クマール、石川正弘、本吉洋一、白石和行
    • 学会等名
      第32回極域地学シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所
    • 年月日
      2012-11-30
  • [学会発表] Experimental studies on carbon isotope fractionation in the deep Earth2012

    • 著者名/発表者名
      M. Satish-Kumar, Takashi Yoshino, Shogo Mizutani, Hayato So, Mutsumi Kato
    • 学会等名
      Goldschmidt会議2012
    • 発表場所
      国立極地研究所
    • 年月日
      2012-06-30

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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