Study on supercontinent evolution based on Proterozoic magmatism recorded in East Antarctica

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01313
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 亀井 淳志 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (60379691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 憲路 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (00571093) ; 馬場 壮太郎 琉球大学, 教育学部, 教授 (10347122) ; 中野 伸彦 九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (20452790) ; 大和田 正明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50213905) ; 外田 智千 国立極地研究所, 研究教育系, 准教授 (60370095) ; 遠藤 俊祐 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (60738326) ; 小山内 康人 九州大学, 比較社会文化研究院, 教授 (80183771)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 超大陸 / 変花崗岩 / リュツォ・ホルム岩体 / 南極 / 原生代

Outline of Annual Research Achievements

原生代に始まる超大陸の形成はSclavia/Superia (2.5Ga～)，Nuna/Columbia (1.8Ga～)，Rodinia (1.0Ga～)，Pan-African supercontinent (6.0Ga～)と繰り返され，気圏・水圏の大規模循環や生命体活動にも影響した重要イベントである．最近，東南極リュツォ・ホルム岩体（全長約450km）の変花崗岩類から25～10億年が報告され始めた．本課題ではこれらの成因論と年代論を基にして本地域における原生代テクトニクスの解明を目指す．またその結果に基づきながら地球規模の超大陸変遷史の解明に向けた議論を行う．
二年次ではリュツォ・ホルム岩体の全域を対象に2017年度調査で採取した変花崗岩試料の岩相変化の把握，産状記載のまとめ，顕微鏡記載，蛍光X線分析装置（XRF）による主・微量成分分析を目指した．記載については全試料（309試料）で終了し，XRF分析は８割がた終了した．これらのデータに基づく花崗岩岩石学的な特徴の類似性および産地を基準にしてグルーピングを実施した．また，XRF分析値をもとにして，成熟した火山弧タイプ，未成熟火山弧タイプ，大陸衝突帯タイプ，そして海洋地殻起源タイプに区分できた．これにより，リュツォ・ホルム岩体について既存研究にはない複雑な地質学的背景が浮き彫りとなった．これらは同時多発的に一カ所で起こるような火成活動ではなく，それぞれが異なる地域や異なる時代で個々に形成され，これが大陸衝突によって寄せ集められたことを強く示唆する．また，海洋地殻起源タイプのものは，これまでの報告では「日の出岬」と呼ばれる露岩に特有のものと解釈されてきたが，同様の岩石が広範囲に点在する様相が判明した．このことから，リュツォ・ホルム岩体の原岩形成に関してより詳細なモデルの再構築が必要という事が明らかとなった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究二年次までの取り組みにより，東南極リュツォ・ホルム岩体の全域においてマグマ生成場が異なる種々の変花崗岩類の混在が見えてきた．これは初年次に本岩体の６露岩の検討から予測されたことが明確となった形であるが，予想を超えた複雑な地質学的背景の存在を認識しつつある．
研究二年次で本岩体の変花崗岩類から認識できた特に重要な火成活動は，①成熟した火山弧活動，②未成熟火山弧活動，③大陸衝突帯型活動，そして④海洋地殻融解を伴う活動の４種類である．これらは岩体内に普遍的に散在しており，偏りはない．既存研究では，変成作用の解析から，とくにパンアフリカン期の広域変成作用で東部に角閃岩相変成岩類が，そして西部でグラニュライト相変成岩類が分布する相違が認識されていた．しかし，今回は，その現岩に東西変化が大きくないことが認識された．ただし，各露岩で細かく見れば，海洋地殻起源の花崗岩が多い露岩や，大陸衝突型の花崗岩が多い露岩など様々である．このような新知見が積み重ねられており，順調に進捗していると判断される．

Strategy for Future Research Activity

現在は，（１）野外での岩相・貫入形態・包有岩などの特徴，（２）顕微鏡下における鉱物組み合わせ・組織の特徴，（３）蛍光X線分析装置（XRF）による主・微量成分の特徴をおさえ，研究に必要不可欠な記載・分類と化学判別図解析を終えた所である．この先の希土類元素分析や同位体分析で具体的な成因解析が進めば，変花崗岩類の火成活動に関する詳細を解明できると考えている．
三年次目では，各露岩で見えた①成熟した火山弧タイプ，②未成熟火山弧タイプ，③大陸衝突帯タイプ，そして④海洋地殻起源タイプの変花崗岩類について，ICP-MSによる微量元素組成解析，およびTIMSを用いたSr/Nd同位体組成解析を行い，それぞれの起源物質やマグマの生成過程を検討する．成因論では，地球化学的判別図の解析のみでは誤認が生じる可能性もある．そこで①結晶過程，②マグマ混合と母岩の同化作用，③初性マグマの生成過程（特に起源物質と融解条件）を微量元素や同位体組成で解析する必要がある．これにより，各花崗岩マグマ活動を明確にでき，またそのテクトニクス背景を解明できる．
またそれ以降では，成因が解明された変花崗岩類の年代測定を要する．島根大学のLA-ICP-MS装置の改造は完了しており，分析手法の確立に向けた作業も三年次より開始する．変花崗岩類の成因論と年代論の組み合わせによりリュツォ・ホルム岩体に記録された原生代火成活動史の解明が実現する．このことで，Sclavia/Superia (2.5Ga～)，Nuna/Columbia (1.8Ga～)，Rodinia (1.0Ga～)，Pan-African supercontinent (6.0Ga～)における超大陸形成期のリュツォ・ホルム岩体の地質学的位置付けを明確にでき，地球規模での超大陸変遷史に向けた議論を構築できる．したがって，四年次は年代測定が研究の中心になると考えている．

Research Products

• [Journal Article] Timing of magmatism and ultrahigh- to high-grade metamorphism in the Kannak Complex, Kon Tum Massif, Vietnam: Magmatic activity and its tectonic implications (2020)
  • Author(s): Owada, M., Osanai, Y., Nakano, N., Kitano, I., Adachi, T., Pham Bonh, Tran Van Tri.
  • Journal Title: Journal of Asian Earth Sciences Volume: XXX Pages: inpress
  • DOI: doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.104077
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Timing of high-grade metamorphism in the Kontum Massif, Vietnam: Constraints from zircon-monazite multi-geochronology and trace elements geochemistry of zircon-monazite-garnet (2020)
  • Author(s): Vuong Bui Thi Sinh, Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Kitano, I., Owada, M.
  • Journal Title: Journal of Asian Earth Sciences Volume: 187 Pages: 104084
  • DOI: doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.104084
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology on migmatites from the Boroujerd region, Sanandaj-Sirjan zone, Zagros Orogen, Iran: provenance analysis and metamorphic age (2020)
  • Author(s): Jafari Seyedeh Razieh, Ali Asghar Sepahi, Osanai Y.
  • Journal Title: Geopersia Volume: 05 Pages: online
  • DOI: doi.org/10.22059/GEOPE.2020.288587.648501
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Geochemical characteristics of river mouth sediments around Lake Biwa, southwest Japan: Implications for provenance, weathering and sorting of sediments (2019)
  • Author(s): Takasu K, Roser B.P, Kamei A.
  • Journal Title: Earth Science (Chikyu Kagaku) Volume: 73 Pages: 75-92
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sr-Nd isotopic compositions of the Susuma-Nagaho Plutonic Complex in the San-yo Belt, Southwest Japan: Implications for the Cretaceous enriched mantle (2019)
  • Author(s): Kodama S., Owada M., Imaoka T., Kamei A.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Pages: 99-104
  • DOI: doi.org/10.2465/jmps.181118b
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 山口県東部，柳井地域に産する領家帯蒲野花崗閃緑岩のマグマ過程 (2019)
  • Author(s): 池田雄輝・大和田正明・西塚 大・亀井淳志
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 125 Pages: 167-182
  • DOI: doi.org/10.5575/geosoc.2018.0046
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 北部九州，白亜紀香春花崗閃緑岩牛斬山岩体（牛斬山花崗閃緑岩）のマグマ過程と成因 (2019)
  • Author(s): 江島圭祐・大和田正明・今岡照喜・亀井淳志
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 125 Pages: 237-253
  • DOI: doi.org/10.5575/geosoc.2018.0055
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 北部九州白亜紀花崗岩類，添田花崗閃緑岩のU-Pbジルコン年代とSr・Nd同位体比組成：添田花崗閃緑岩の再区分 (2019)
  • Author(s): 柚原雅樹・亀井淳志・川野良信・岡野 修・早坂康・加々美寛雄
  • Journal Title: 地質学雑誌 Volume: 125 Pages: 405-420
  • DOI: doi.org/10.5575/geosoc.2019.0013
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 北部九州白亜紀花崗岩類，真崎花崗岩の化学組成と活動時期 (2019)
  • Author(s): 柚原雅樹・水田史也・西 瑛莉子・清浦海里・亀井淳志・川野良信・岡野 修・早坂康隆
  • Journal Title: 地球科学 Volume: 73 Pages: 163-178
  • DOI: doi.org/10.1007/s00710-019-00680-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metamorphic P-T conditions and variation of REE between two garnet generations from granulites in the Sor-Rondane Mountains, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Baba, S., Osanai, Y., Adachi, T., Nakano, N., Hokada, T., Toyoshima, T.
  • Journal Title: Mineralogy and Petrology Volume: 6 Pages: 821-845
  • DOI: doi.org/10.1007/s00710-019-00680-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stenian A-type granitoids in the Namaqua-Natal Belt, southern Africa, Maud Belt, Antarctica and Nampula Terrane, Mozambique: Rodinia and Gondwana amalgamation implications (2019)
  • Author(s): Hokada, T., Grantham, G.H., Arima, M., Saito, S., Shiraishi, K., Armstrong, R.A., Eglington, B., Misawa, K., Kaiden, H.
  • Journal Title: Geoscience Frontiers Volume: 10 Pages: 2265-2280
  • DOI: doi.org/10.1016/j.gsf.2019.04.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Felsite-nanogranite inclusions and three Al2SiO5 polymorphs in the same garnet in ultrahigh-temperature granulites from Rundvogshetta, Lutzow-Holm Complex, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Hiroi, Y., Hokada, T., Kato, M., Yanagi, A., T., Osanai, Y., Motoyoshi, Y., Shiraishi, K.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Pages: 60-78
  • DOI: doi.org/10.2465/jmps.181118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of U-Pb dating of uraninite using a secondary ion mass spectrometer: Selection of reference material and establishment of calibration method (2019)
  • Author(s): Horie K., Hidaka H.
  • Journal Title: Island Arc Volume: 28 Pages: e12319
  • DOI: doi.org/10.1111/iar.12319
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] U-Pb zircon geochronology of the Hida gneiss and granites in the Kamioka area, Hida Belt (2019)
  • Author(s): Takehara M., Horie K.
  • Journal Title: Island Arc Volume: 28 Pages: e12303
  • DOI: doi.org/10.1111/iar.12303
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disequilibrium REE compositions of garnet and zircon in migmatites reflecting different growth timings during single metamorphism (Aoyama area, Ryoke belt, Japan) (2019)
  • Author(s): Kawakami, T., Horie, K., Hokada, T., Hattori, K., Hirata, T.
  • Journal Title: Lithos Volume: 338-339 Pages: 189-203
  • DOI: doi.org/10.1016/j.lithos.2019.04.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geochemistry and geochronology of zircon in pelitic gneisses from the Higo metamorphic terrane, Kyushu, Japan: constraints on timing of high-temperature metamorphism (2019)
  • Author(s): Vuong Bui Thi Sinh, Osanai, Y., Nakano, N., Adachi, T., Kitano, I.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Pages: 47-59
  • DOI: doi.org/10.2465/jmps.181115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Crystal chemistry and Raman spectroscopy of momoiite from Japan (2019)
  • Author(s): Endo S., Nagashima M., Enami M.
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Pages: 161-169
  • DOI: doi.org/10.2465/jmps.190219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Trace toxic elements in agricultural soil and sediment in the biggest estuarine area, northern Vietnam (2019)
  • Author(s): Nguyen Van Thinh, Ozaki, A., Osanai, Y., Kurosawa, K.
  • Journal Title: Paddy and Water Environment Volume: 17 Pages: 63-68
  • DOI: doi.org/10.1007/s10333-019-00697-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] FeAlO3 under ultrahigh-temperature metamorphic conditions: Experimental evidence from the sillimanite-Fe2O3 and sillimanite-Fe3O4 systems (2019)
  • Author(s): Kawasaki, T., Adachi, T., Ohfuji, H., Osanai, Y.
  • Journal Title: Journal of Minaralogical and Petrological Sciences Volume: 114 Pages: 238-251
  • DOI: doi.org/10.2465/jmps.190509
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 東南極セール・ロンダーネ山地に産する大陸衝突型の高Ｋアダカイト質花崗岩 (2019)
  • Author(s): 亀井淳志・大和田正明・堀江憲路・志村俊昭・柚原雅樹・束田和弘
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] Pan-African high-K adakitic intrusion in the Sor Rondane Mountains, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Kamei A., Owada M., Horie K., Shimura T., Yuhara M., Tsukada K.
  • Organizer: 2019 IAGR Annual Convention & 16th International Conference on Gondwana to Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-K adakitic intrusion in the Sor Rondane Mountains, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Kamei A., Owada M., Horie K., Shimura T., Yuhara M., Tsukada K.
  • Organizer: The 10th Symposiium on Polar Science
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 島根県東部に分布する大東花崗閃緑岩と鵯花崗岩の関係 (2019)
  • Author(s): 野口将志・小林夏子・越智博美・奥田佳奈・亀井淳志
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] 長崎県および佐賀県の黒曜石原産地に関する岩石学的・地球化学的研究 (2019)
  • Author(s): 飯岡尚子・亀井淳志・隅田祥光・芝 康次郎・稲田陽介・川道 寛・片多雅樹・柳田裕三・一本尚之・阪口和則
  • Organizer: 日本地質学会西日本支部第170回例会
• [Presentation] Proterozoic magma activities and formation of collision zone in the Sor Rondane Mountains, eastern Dronning Maud Land, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Owada, M., Kamei, A., Osanai, Y., Nakano, N.
  • Organizer: XIII International Symposium on Antarctic Earth Sciences
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 阿武火山群と青野山火山群のマグマ過程と火山地形 (2019)
  • Author(s): 大和田正明，井町春花，永嶌真理子
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] Permo-Triassic magmatic and metamorphic activities in Kannak complex, Kon Tum Massif, central Vietnam (2019)
  • Author(s): Owada, M., Osanai, Y., Nakano, N., Kitano, I., Adachi, T.
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Permo-Triassic tectonic processes in Kannak Complex, Kon Tum Massif, Vietnam (2019)
  • Author(s): Owada, M., Osanai, Y., Nakano, N., Kitano, I., Adachi, T.
  • Organizer: MAESA II International Conference on Applied Earth Sciences in Myanmar and Neighboring Regions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adakitic granodiorite derived from normal thickened crust in active continental margin, Shikanshima Island, Kyushu, southwest Japan (2019)
  • Author(s): Owada, M., Kawasaki, T., Kamei, A.
  • Organizer: 2019 IAGR Annual Convention & 16th International Conference on Gondwana to Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 八幡浜大島に分布する大島変成岩体のLA-ICP-MSジルコンU-Pb年代と地体構造上の意義 (2019)
  • Author(s): 小山内康人・北野一平・中野伸彦・足立達朗・Bui Vuong・小松正幸
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] Newly determined U-Pb zircon ages from the Napier Complex, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Osanai, Y., Kitano, I., Nakano, N., Adachi, T., Toyoshima, T., Hokada, T., Owada, M., Tsunogae, T., Vuong Bui, T.S.
  • Organizer: 2019 IAGR Annual Convention & 16th International Conference on Gondwana to Asia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Ultrahigh-temperature metamorphic rocks from Highland Complex, Sri Lanka. Myanmar Applied Earth Sciences Association (MAESA) (2019)
  • Author(s): Osanai, Y., Nakano, N., Kitano, I., Adachi, T., Owada, M., Sajeev, K., Kehelpannala, W., Malaviarachchi, S.
  • Organizer: MAESA II International Conference on Applied Earth Sciences in Myanmar and Neighboring Regions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東南極セール・ロンダーネ山地北部に産するFe-Alに富むグラニュライトの変成組織とザクロ石REEの相違 (2019)
  • Author(s): 馬場壮太郎・小山内康人・中野 伸彦・外田智千・足立達朗・豊島剛志
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] 東南極プリンス・オラフ海岸に分布する泥質片麻岩の変成条件 (2019)
  • Author(s): 馬場壮太郎・外田智千・亀井淳志・北野一平・本吉洋一
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] New insights into the metamorphic evolution of the Lutzow-Holm Complex along the Prince Olav Coast, East Antarctica (2019)
  • Author(s): Baba S., Hokada T., Kamei A., Kitano I., Motoyoshi Y., Nantasin P., Setiawan N. I., Dashbaatar D.
  • Organizer: 2019 IAGR Annual Convention & 16th International Conference on Gondwana to Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of U-Pb and REE analyses of uraninite using an ion microprobe (2019)
  • Author(s): Horie K., Hidaka H., Takehara M.
  • Organizer: Goldschmidt Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] モンゴルアルタイ山脈の泥質変成岩に記録された古生代・沈み込みー付加ー大陸衝突に伴う造山帯運動 (2019)
  • Author(s): 中野伸彦・小山内康人・Jargalan S.・足立達朗・Kundyz, S.・大和田正明・Satish-Kumar, M
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] Origin and evolution of the Kontum Massif and neighboring high-grade metamorphic terranes in Vietnam; Constraints from P-T-t path and inherited zircon signatures (2019)
  • Author(s): Nakano, N., Osanai, T., Owada, M., Binh, P., Hokada, T., Kaiden, H.
  • Organizer: 2019 IAGR Annual Convention & 16th International Conference on Gondwana to Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tectonic evolution of the Kontum Massif, central Vietnam (2019)
  • Author(s): Nakano, N., Osanai, Y., Owada, M., Binh, P.
  • Organizer: MAESA II International Conference on Applied Earth Sciences in Myanmar and Neighboring Regions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] モナザイト・ゼノタイムCHIME岩石年代学による隠岐片麻岩の複変成履歴 (2019)
  • Author(s): 遠藤俊祐・吉田 宏
  • Organizer: 日本鉱物科学会2019年年会
• [Presentation] 沈み込む変質玄武岩中の濁沸石脈の形成・分解プロセス (2019)
  • Author(s): 遠藤俊祐・ウォリス サイモン
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会