炭酸塩岩の深部沈み込みとそれに伴うマイクロダイアモンドの形成プロセスの解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15204050
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 小笠原 義秀 早稲田大学, 教育学部, 教授 (70160736)
• Keywords: UHP metamorphism / diamond / C isotope / carbonate / coesite exsolution / dolomite / aqueous fluid / intraslab UHP metasomatism

Research Abstract

カザフ共和国コクチェタフ超高圧変成帯に産出する深部沈み込み炭酸塩岩を主な対象として表記研究を進めた。その結果以下の事項が明らかにした。
1.SIMSを用いてドロマイトマーブル中のマイクロダイアモンドの直径数μmの微小領域炭素同位体値分析に成功した。S-typeダイアモンドのrimはcoreよりも軽い炭素同位体値をもつこと、そのcoreはR-typeとほぼ同様の同位体値であることが明らかになった。この結果から、ドロマイトマーブル中のダイアモンドが2段階で形成されたことが決定的となった。より後期に形成されたrimが軽い同位体値をもつことから、深部沈み込み環境での軽い同位体値のダイアモンドが必ずしも有機炭素を直接の起源としていないことの証拠となり、ダイアモンドの炭素の起源に関する議論に一石を投じた。
2.超高圧変成炭酸塩岩中における含Ti相の安定関係の理論的解析とコクチェタフ超高圧マーブルへのその応用がなされた。ダイアモンドを含むドロマイトマーブルではルチル、ダイアモンドを含まない超高圧方解石マーブルではチタン石、ダイアモンドを含まないドロマイト質マーブルでは含Ti斜ヒューム石が安定であることが分かった。これらの組合せを制御している圧力・流体組成・全岩組成の定量的な条件解析が行われた。
3.炭酸塩岩の深部沈み込みに伴う超高庄変成作用とマイクロダイアモンドの形成に関して、泥質岩源変成岩やエクロジャイトでの脱水反応に伴う多成分H2O系流体の浸入が重要な役割を果たしていることが指摘された。本研究で明らかにされた個々の事項は深さ200km以上の深部で沈み込んだ物質内で交代作用が起こっていることを示した。従来考えられていたマントル交代作用の概念を修正する結果であり、これを"Intraslab UHP Metasomatism"と名づけた。詳細は次年度以降の研究で明らかにされる予定である。

Research Products

• [Publications] Liou, Ernst, Ogasawara: "Petrochemical and tectonic processes of UHP/HP terranes II : Preface"Journal of Metamorphic Geology. 21. 513-514 (2003)
• [Publications] Ishida, Ogasawara, Ohsumi, Saito: "Two stage growth of microdiamonds in UHP dolomite marble from Kokchetav Massif, Kazakhstan"Journal of Metamorphic Geology. 21. 515-522 (2003)
• [Publications] Ohta, Mock, Ogasawara, Rumble: "Oxygen, carbon, and strontium isotope geochemistry of diamond-bearing carbonate rocks from Kumdy-kol, Kokchetav Massif, Kazakhstan"Lithos. 70. 77-90 (2003)
• [Publications] Ogasawara: "Evolution of deeply subducted carbonates and the formation of microdiamond"Abstracts with Programs/GSA. 36. 137 (2003)
• [Publications] Inoue, Ogasawara: "Diamond-free UHP garnet-clinopyroxene rock from Kumdy-kol in the Kokchetav Massif"Eos, Trans.AGU. 84. F1531 (2003)
• [Publications] Aoki, Ogasawara: "Significance of Diamond-free Heterogeneous UHP Dolomitic Marble From the Kokchetav Massif"Eos, Trans.AGU. 84. F1532 (2003)
• [Publications] Kikuchi, Ogasawara: "Stability relations of Ti-bearing assemblages in UHP marbles from the Kokchetav Massif"Eos, Trans.AGU. 84. F1532 (2003)
• [Publications] Imamura, Ogasawara, Yurimoto, Kusakabe: "SIMS carbon isotope study of microdiamond in UHP dolomite marble from the Kokchetav Massif"Eos, Trans.AGU. 84. F1532 (2003)
• [Publications] Sachan, Mukherjee, Ogasawara, Maruyama, Ishida, Muko, Yoshioka: "Discovery of coesite from Indus Suture Zone (ISZ), Ladakh, India : Evidence for deep subduction"European Journal of Mineralogy. 16/2. (2004)