地殻深部物質の微小領域精密解析による変成作用の全時相・全反応プロセスの解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22244063
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小山内 康人 九州大学, 比較社会文化研究科(研究院), 教授 (80183771)
• 研究分担者: 石塚 英男 高知大学, 自然科学系, 教授 (00142349) ; 中野 伸彦 九州大学, 比較社会文化研究科(研究院), 助教 (20452790) ; 外田 智千 国立極地研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (60370095)
• 研究期間 (年度): 2010-05-31 – 2015-03-31
• キーワード: 地殻深部物質 / 変成反応 / 変成履歴解析 / 微小領域年代測定 / マントル物質 / 超高温変成岩 / 超高圧変成岩 / 大陸形成テクトニクス

研究概要

平成25年度は，地殻～マントル内変動プロセスを明らかにするために，微小領域精密解析に基づく変成作用の全時相・全反応プロセスをより精密に解析した．これまでに得られた，変成作用の精密解析に関する研究成果を国内・国際学会で発表するとともに多くの国際誌に公表・印刷中である．25年度の進捗状況は以下の通りである．
１．地殻深部～マントル物質の代表的試料として，ベトナム・紅河剪断帯～コンツム地域，南極・セールロンダーネ山地，モンゴル・ハンガイ山地，スリランカ・ハイランド岩体等の変成岩類．超塩基性岩類について解析し，黒瀬川帯などの国内における地殻深部由来の変成岩についても精密解析を実施した．これらの高温～超高温ならびに高圧～超高圧変成岩類について，精密な岩石反応組織の解析と極微小領域の元素マッピングを行い，リアルな変成プロセスを明らかにした．
２．最適試料を選定して，全変成反応に関わるすべての変成鉱物の化学分析を電界放射形電子線マイクロアナライザー（FE-EPMA）等により行い，全変成反応の化学平衡を確認するために走査型蛍光Ｘ線分析装置により微小領域の岩石化学組成測定・マッピングを行った．
３．共焦点顕微レーザーラマン分光分析装置を使用し，選定された最適試料の極微細変成鉱物の完全相同定を実施した．また，選定された最適試料の中から，ジルコン，モナザイトについてレーザー溶融型誘導結合質量分析計（LA-ICP-MS）およびFE-EPMAによる極微小領域年代測定を実施し，変成履歴解析を極めて高精度化した．
４．地殻表層部との物質循環が想定されるマントル条件での反応物質についても解析するため，大陸衝突帯に分布する火山岩に包有されるカンラン岩ゼノリス・超高圧変成岩類および地殻深部変成岩について高圧実験を実施し，熱履歴と平衡条件を解析した．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

代表的な地殻深部物質試料として，ベトナム・紅河剪断帯～コンツム地域，南極・セールロンダーネ山地，モンゴル・ハンガイ山地，インドネシア・ジャワ島，スリランカ・ハイランド岩体，ミャンマー・モゴック帯，オマーンの変成岩について解析し，黒瀬川帯・日高変成帯などの国内における地殻深部由来の変成岩についても精密解析を実施した．これらの様々な地質背景を持つ変成岩試料について，微細包有鉱物を含む全構成鉱物の相同定を行い，極微小領域精密年代測定とあわせて，変成履歴の精密解析と相平衡条件を確定するための実験岩石学的解析を実施した．
また，地殻深部物質との物質循環が想定されるマントル物質についても解析するため，大陸衝突帯深部由来のカンラン類や火山岩中のカンラン岩ゼノリス，ならびに超高温・超高圧変成岩について，熱履歴と平衡条件の実験岩石学的解析を実施した．その結果，現時点で世界最高圧力と考えられる天然岩石試料の形成履歴が明らかになった．
これらの成果は，国内誌・国際誌に24編（印刷中を含む）の学術論文として公表し，残りの成果も順次発表予定である．

今後の研究の推進方策

微小領域精密解析による変成作用の全時相・全反応プロセスの解明にむけて，25年度までに確立した極微細鉱物の同定・解析のための分析手法を深化させ，全変成領域の変成岩類について精密年代測定と合わせて解析を継続する．研究代表者の所属先にこれまで配備されてきた先端分析装置群に加え，25年度末に新たにLA-MC-ICP-MSが設置され，微小領域の同位対比分析および同位体年代測定が可能となった．従って，26年度は，マントル物質および超高温・超高圧変成岩類の解析にLu-Hf系，Re-Os系等の新たな同位体分析を加味し，地殻－マントル間の物質循環を含め，超高深度由来の岩石に関する熱履歴・変成履歴解析を実施する．25年度以降は，多様なテクトニクス場における変成岩形成プロセス（空間的－時間的変動過程）を解明し，地殻形成テクトニクス（オロゲン）の実態を明らかにするための研究を実施しているところであるが，26年度以降は太古代～顕生代の超大陸変動プロセスに関する新たなモデル構築にむけて研究を継続し，アジアにおける地殻～マントル物質精密分析に関する研究拠点形成をめざす．

研究成果

• [雑誌論文] 九州・黒瀬川構造帯における古生代花崗岩類および関連火成岩類のLA-ICP-MSジルコンU-Pb年代 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山内康人・吉本 紋・中野伸彦・足立達朗・北野一平・米村和紘・佐々木惇・土谷信高・石塚英男
  • 雑誌名: 岩石鉱物科学 巻: 43 ページ: 71-99
  • DOI: 10.2465/gkk.131126
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 九州中西部地域の変成岩類：黒瀬川構造帯・肥後変成帯・木山変成岩 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山内康人・中野伸彦・吉本 紋・亀井淳志
  • 雑誌名: 地質学雑誌（補遺） 巻: 120 ページ: 79-100
  • DOI: 10.5575/geosoc.2014.0010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ジルコンの迅速分離手法とU－Pb年代測定への適用例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北野一平・小山内康人・中野伸彦・足立達朗・吉本 紋
  • 雑誌名: 比較社会文化 巻: 20 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paleozoic subduction– accretion–closure histories of the Paleo-Asian Ocean: Evidence from pressure– temperature–time–protolith evolution of high-Mg and -Al gneisses in the Altai Mountains, Mongolia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, N., Osanai, Y., Satish-Kumar, M., Adachi, T., Owada, M., Jargalan, S., Boldbaatar, C., Yoshimoto, A. and Syeryekhan, K.
  • 雑誌名: Journal of Geology 巻: 122 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geochemical characteristics of metamorphic rocks from South Sulawesi, Central Java, South and West Kalimantan in Indonesia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Setiawan, N.I., Osanai Y., Nakano, N., Adachi, T., Yonemura, K., Yoshimoto, A., Setiadji, L.D., Mamma, K. and Wahyudiono, J.
  • 雑誌名: Asean Engineering Journal 巻: 2 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] An overview of metamorphic rocks from central Indonesia: Importance of South Sulawesi, Central Java and South-West Kalimantan metamorphic terranes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Setiawan, N.I., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Yonemura, K., Yoshimoto, A., Wahyudiono, J. and Mamma, K.
  • 雑誌名: Bulletin of Graduate School of Social and Cultural Studies, Kyushu University 巻: 19 ページ: 39-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] An early Paleozoic tectonothermal event in western Mongolia: Implications for regional extension of the Cambrian orogenic belt (2013)
  • 著者名/発表者名: Owada, M., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Yonemura, K., Yoshimoto, A., Satish-Kumar, M., Sereenen, J. and Boldbaatar, C.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 108 ページ: 42-46
  • DOI: doi: 10.2465/jmps.121021a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neoproterozoic orogens amalgamating East Gondwana: Did they cross each other? (2013)
  • 著者名/発表者名: Satish-Kumar, M., Hokada, T., Owada, M., Osanai, Y. and Shiraishi, K.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 1-7
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2013.06.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geologic evolution of the Sør Rondane Mountains, East Antarctica: Collision tectonics proposed based on metamorphic processes and magnetic anomalies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Osanai, Y., Nogi, Y., Baba, S., Nakano, N., Adachi, T., Hokada, T., Toyoshima, T., Owada, M., Satish-Kumar, M., Kamei, A., and Kitano, I.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 8-29
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2013.05.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sinistral transpressional and extensional tectonics in Dronning Maud Land, East Antarctica, including the Sør Rondane Mountains. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima, T., Osanai, Y., Baba, S., Hokada, T., Nakano, N., Adachi, T., Otsubo, M., Ishikawa, M. and Nogi, Y.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 30-46
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2013.05.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Late Proterozoic juvenile arc meta-tonalite and adakitic intrusions in the Sør Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: 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. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 47-62
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2012.09.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magmatic history and evolution of continental lithosphere of the Sør Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Owada, M., Kamei, A., Horie, K., Shimura, T., Yuhara, M., Tsukada, K., Osanai, Y. and Baba, S.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 63-84
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2013.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Timing of metamorphism in the central Sør Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica: constrains from SHRIMP zircon dating and EPMA monazite dating. (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Osanai, Y., Hokada, T., Nakano, N., Baba, S. and Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 136-160
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2012.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple thermal events recorded in metamorphosed carbonate and associated rocks from the southern Austkampane region in the Sør Rondane Mountains, East Antarctica: A protracted Neoproterozoic history at the Gondwana suture zone. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakano, N., Osanai, Y., Kamei, A., Satish-Kumar, M., Adachi, T., Hokada, T., Baba, S. and Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 161-182
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2012.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unraveling metamorphic and fluid records in Neoptroterozoic crossing orogens: U-Th-Pb and REE constraints from Sør Rondane Mountains, East Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hokada, T., Horie, K., Adachi, T., Osanai, Y., Nakano, N., Baba, S. and Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 183-209
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2012.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Counterclockwise P–T path and isobaric cooling of metapelites in Brattnipene, Sør Rondane Mountains, East Antarctica: implications for a tectonothermal event at the proto-Gondwana margin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Baba, S., Osanai, Y., Nakano, N., Hokada, T., Horie, K., Adachi, T. and Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 234 ページ: 210-228
  • DOI: doi.org/10.1016/j.precamres.2012.10.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contrasting metamorphic records and their implications for tectonic process in the central Sør Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Hokada, T., Osanai, Y., Nakano, N., Baba, S. and Toyoshima, T.
  • 雑誌名: Geological Society of London, Special Publication 巻: 383 ページ: 113-133
  • DOI: doi.org/10.1144/SP383.4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Armalcolite pseudomorph in garnet-sillimanite gneiss from Skallevikshalsen, Lützow-Holm Complex, East Antarctica: Implication for ultrahigh-temperature metamorphism. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, T., Adachi, T., Nakano, N. and Osanai, Y.
  • 雑誌名: Geological Society of London, Special Publication 巻: 383 ページ: 135-167
  • DOI: doi.org/10.1144/SP383.2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Petrology, geochemistry, and origin of metamorphosed mafic rocks of the Trans Vietnam Orogenic Belt, Southeast Asia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yonemura, K., Osanai, Y., Nakano, N., Owada, M., and Baba, S.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 108 ページ: 55-86
  • DOI: doi: 10.2465/jmps.120813
  • 査読あり
• [雑誌論文] U-Pb detrital zircon dating of pelitic schists and quartzite from the Kurosegawa Tectonic Zone, Southwest Japan. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, A., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Yonemura, K. and Ishizuka, H.,
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 108 ページ: 178-183
  • DOI: doi: 10.2465/jmps.121022a
  • 査読あり
• [雑誌論文] EPMA U-Th-Pb monazite dating of metamorphic rocks from the Mogok metamorphic belt, central Myanmar. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yonemura, K., Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Charusiri, P. and Zaw, T. N.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 108 ページ: 184-188
  • DOI: doi: 10.2465/jmps.121019a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tectonic evolution of high-grade metamorphic terranes in central Vietnam: Constraints from large-scale monazite geochronology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakano, N., Osanai, Y., Owada, M., Nam, T.N., Cahrusiri, P. and Khamphavong, K.
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 73 ページ: 520-539
  • DOI: doi.org/10.1016/j.jseaes.2013.05.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Petrogenesis of middle Miocene primitive basalt, andesite and garnet-bearing adakitic rhyodacite from the Ryozen Formation: Implications for the Tectono-magmatic evolution of the NE Japana Arc (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuto, K., Sato, M., Kawabata, H., Osanai, Y., Nakano, N. and Yashima, R.
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 54 ページ: 2413-2454
  • DOI: doi:10.1093/petrology/egt052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supercooled melt inclusions in lower-crustal granulites as a consequence of rapid exhumation by channel flow (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroi, Y., Yanagi, A., Kato, M., Kobayashi, T., Prame, B., Hokada, T., Satish-Kumar, M., Ishikawa, M., Adachi, T., Osanai, Y., Motoyoshi, Y. and Shiraishi, K.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 25 ページ: 226-234
  • DOI: doi.org/10.1016/j.gr.2013.04.001
  • 査読あり
• [学会発表] Multiple continental collision and related metamorphism during Asian continental growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Owada, M., Satish-Kumar, M., Yonemura, K., Yoshimoto, A., Charusiri, P., Tun Naing Zaw,
  • 学会等名: 13th Regional Congress on Geology, Mineral and Energy Resources of Southeast Asia
  • 発表場所: Yangon
  • 年月日: 20140310-20140310
• [学会発表] Timing and tectonics of high-grade metamorphism in central Vietnam. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, N., Osanai, Y., Owada, M., Tran N. Nam, Charusiri, P., Khamphavong, K., Hokada, T.
  • 学会等名: 13th Regional Congress on Geology, Mineral and Energy Resources of Southeast Asia
  • 発表場所: Yangon
  • 年月日: 20140310-20140310
• [学会発表] Zircon LA-ICP-MS and monazite EPMA datings of metamorphic rocks from western part of Mongolia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., Osanai, Y., Nakano, N., Owada, M., Satish-Kumar, M., Jargalan, S., Syeryekhan, K., Boldbaatar, Ch., Yonemura, K., Yoshimoto, A.
  • 学会等名: 13th Regional Congress on Geology, Mineral and Energy Resources of Southeast Asia
  • 発表場所: Yangon
  • 年月日: 20140310-20140310
• [学会発表] モンゴル西部,古生代火成岩類の活動史と形成場 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大和田正明, 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 吉本 紋, 米村和紘, Satish-Kumar, M., Jargalan, S., Boldbaatar, Ch.
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] P-T estimation and monazite EPMA dating of metamorphic rocks from the Hanhohiyn Mountains area, western part of Tuva-Mongolian Massif (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立達朗, 小山内康人, 中野伸彦, 大和田正明, Satish-Kumar, M., Jargalan, S., Boldbaatar, Ch., 米村和紘, 吉本 紋
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] モンゴル中~西部における変成岩地体の形成テクトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 吉本 紋, 大和田正明, Satish-Kumar, M., 米村和紘， Jargalan, S., Boldbaatar, Ch.
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] 東南極セールロンダーネ山地における左ずれトランスプレッション前後の引張テクトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊島剛志, 小山内康人, 馬場壮太郎, 外田智千, 中野伸彦, 足立達朗, 大坪 誠, 石川正弘, 野木義史
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] 中部ベトナムに分布する高度変成岩体の古生代~中生代初期のテクトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野伸彦, 小山内康人, 大和田正明, Charusiri, P., Khamphavong, K., 外田智千
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] 東南極セールロンダーネ山地に分布する変成岩類の年代学的特徴および全岩化学組成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北野一平, 小山内康人, 足立達朗, 中野伸彦
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] 黒瀬川帯に分布する各種変成岩・火成岩ブロックの年代学的特徴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉本 紋, 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 米村和紘, 石塚英男
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130915-20130915
• [学会発表] マダガスカル共和国中央東部に産する変成岩類の年代学的特徴:地殻進化過程の制約 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市來孝志, 石川正弘, 中野伸彦, 小山内康人, 足立達朗
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20130912-20130912
• [学会発表] モンゴル・アルタイ山脈の変成作用とテクトニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野伸彦, 小山内康人, 足立達朗, Satish-Kumar, M., 大和田正明, Jargalan, S., Boldbaatar, Ch., 吉本紋, Syeryekhan, K.
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20130912-20130912
• [学会発表] Metamorphic evolution of South Sulawesi, Central Java, and South Kalimantan in Indonesia (2013)
  • 著者名/発表者名: Setiawan, N., 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 吉本 紋, 米村和紘
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20130912-20130912
• [学会発表] 黒瀬川帯に分布する低圧高温型変成岩類のジルコンU-Pb同位体年代 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉本 紋, 小山内康人, 中野伸彦, 足立達朗, 米村和紘, 石塚英男
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20130524-20130524
• [学会発表] 東南極セールロンダーネ山地に分布する変成岩類のジルコンLA-ICP-MS U-Pb年代 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北野一平, 小山内康人, 足立達朗, 中野伸彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20130524-20130524
• [学会発表] マダガスカル中央東部に産する変成堆積岩のEPMAモナザイト年代 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市來孝志, 石川正弘, 小山内康人, 足立達朗, 中野伸彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 20130524-20130524