2014 Fiscal Year Annual Research Report
深部流体活動が超高圧変成岩の形成に果たす役割の解明
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25257208
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平島 崇男 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90181156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 大輔 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50378577)
河上 哲生 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70415777)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | 超高圧変成岩 / 深部流体 / バリスカン造山帯 / 中央アジア造山帯 / カレドニア造山帯 / 三波川変成帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、チェコ、キルギス、ノルウェーなどの超高圧変成岩から地下深部流体の活動履歴を読み取り、深部流体が超高圧変成岩の形成や、その上昇過程に果たした役割の解明を目指している。
平成27年6月にチェコ・ボヘミア山塊とノルウェー・トロムセナップにおいて、現地協力者と共同で超高圧変成岩の地質調査と資料採集を行った。室内実験としては、京都大学・岡山大学・名古屋大学・大阪市立大学・名古屋学院大学などで、上記地域の資料に加えてキルギスや中国の超高圧変成岩と日本の高圧変成岩を用いて深部流体活動の痕跡を探索した。
その結果、チョコの超高圧変成岩が地表に上昇する過程で減圧部分溶融した痕跡を見出した。密度の大きな地下深部岩が部分熔融を被ると岩石の密度が低下し上昇駆動力が発生すると考えられる。さらに、チョコのザクロ石かんらん岩中のスピネル結晶に保有された多相固体包有物の組成を復元した所、それらはカーボナタイトメルトである可能性が見出された。これらの成果を学会で発表するとともに、国際誌に投稿する準備を行った。
キルギス資料の研究では、超高圧時に安定であった含水鉱物（ローソン石）が岩体上昇時に脱水分解する事を突き止めた。この知見は沈み込み帯で地震発生を誘発する水の供給源として新たな視点を加えるものである。さらに、白亜紀に形成された日本の変成岩から抽出した流体包有物の組成分析を行った。その結果、流体包有物はNaCl型熱水でLi/(B+Cl)が高いことを見出した。これらの組成特性は、現在の日本列島前弧域に自噴する有馬型熱水のそれと一致した。流体包有物は過去の沈み込み帯で活動した深部流体そであり、沈み込み帯での流体循環を考察する上で重要な制約条件を与えた。上記２件の成果はLithos誌に公表印刷された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年の研究では、研究実績の概要に記述した以外に、チェコ産の超高圧エクロジャイトに含まれるの含水鉱物(角閃石）の産状を丹念に解析した結果、この岩石が地表近くから沈み込んでゆく過程では角閃石が安定相として存在していたが、これら角閃石は岩体が一定の深度(～60km)を超えると脱水分解し、周囲に水流体を放出した可能性を突き止めた。この成果は2015年5月に日本地球惑星科学連合大会(JpGU)の国際セッションでYasumoto & Hirajimaとして報告した所、筆頭著者の安本篤は学生優秀発表賞を受賞した。また、沈み込み帯浅部(＜60km)の流体活動の挙動を探索するために、日本列島の青色片岩の研究を実施した。その結果、ローソン石が安定な冷たい沈み込み場に持ち込まれた玄武岩やチャートからなる海洋地殻物質で生じる脱水吸水過程について新知見を得たので、国際エクロジャイト会議やJpGUで講演するとともに、国際誌に投稿した。
上記の研究成果を含め、当該年度は国際誌に査読を経た7件の研究実績を報告することが出来た。
その反面、研究実績の概要の章に記述した様に、キルギスMakbal Complexの資料の研究では、超高圧時に安定であった含水鉱物（ローソン石）が岩体上昇時に脱水分解し、周囲に水流体を大量に放出した事を突き止めたことをうけ、当該の流体を探索するための現地地質調査を予定していた。当該地域は標高3000mを超える僻地であり、地質調査は夏期のみ可能であるため、現地協力者の同行が必要であるが、先方の日程調整つかず、地質調査を行えず、翌年度に延期せざるを得なかった。
上記のことを総合的に判断して、当該年度の研究は「概ね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新年度も、これまでの調査で採集した世界各地の超高圧変成岩の室内実験を継続するとともに、新たに調査が必要になった地域の現地調査を行う。新年度は6－7月にかけてチェコで追加調査を実施する。最近、ボヘミア山塊の地殻起源の高度変成岩（グラニュライト）からマイクロダイヤモンドの産出が報告された。この新発見は、超大陸パンゲアを形成した時の大陸衝突型造山運動時に現在のチェコから中部フランスにかけての地域で大量の大陸地殻物質がマントル深度まで沈み込んだことを示唆する。今回の現地調査でマイクロダイヤモンドが産出した地域で集中的に資料を採集し、それらの資料を用いて、マイクロダイヤモンドが形成されたされる地下150km深度と超高圧変成岩が高圧グラニュライトに変化した地下60km付近での流体活動の痕跡を探索する。この現地調査のスケジュールは中村とチェコ科学アカデミーのマルチン・スフォイッカ博士の間で調整中である。
ノルウェーのトロムセ・ナップで採集した資料を用いた予察研究で得られた成果につい、新年度のJpGUで講演する予定である。その成果を先方と協議したうえで、夏期に適切な地域での地質調査を実施する予定である。過去2カ年の間に実施できなかったキルギスの調査を8月に実施する予定ある。
前年度までに行った日本の資料を用いた研究で、冷たい沈み込み場に持ち込まれた海洋地殻物質で生じる脱水吸水過程について新知見を得た。この知見の普遍性を確認するために、北海道と石垣島での地質調査を新たに開始する予定である。
上記の研究で得られた成果がまとまり次第、適宜、学会講演や論文投稿を行い、2016年12月国内の適切な場所で研究集会を実施する。
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[Journal Article] Trace element characteristics of clinozoisite pseudomorphs after lawsonite in talc-garnet-chloritoid schists from the Makbal UHP Complex, northern Kyrgyz Tian-Shan.2015
Author(s)
Rustam Orozbaev, Takao Hirajima, Apas Bakirov, Akira Takasu, Kenshi Maki, Kenta Yoshida, Kadyrbek Sakiev, Azamat Bakirov, Takafumi Hirata, Michio Tagiri, Asel Togonbaeva
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Journal Title
Lithos
Volume: 226
Pages: 98-115
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Geochemical behavior of zirconium during Cl–rich fluid or melt infiltration under upper amphibolite facies metamorphism — A case study from Brattnipene, Sør Rondane Mountains, East Antarctica2015
Author(s)
Fumiko HIGASHINO, Tetsuo KAWAKAMI, Noriyoshi TSUCHIYA, M. SATISH–KUMAR, Masahiro ISHIKAWA, Geoffrey H. GRANTHAM, Shuhei SAKATA, Kentaro HATTORI, Takafumi HIRATA
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Journal Title
Journal of Mineralogical and Petrological Sciences
Volume: 110
Pages: 166-178
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Diamond in metasedimentary crustal rocks from Pohorje, Eastern Alps: a window to deep continental subduction.2015
Author(s)
M. JANAK, ;K, N. FROITZHEIM, K. YOSHIDA, V. SASINKOVÁ, M. NOSKO, T. KOBAYASHI , T. HIRAJIMA , M.VRABEC
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Journal Title
J. metamorphic Geol.,
Volume: 33
Pages: 495-512
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Lawsonite-blueschist in the Hakoishi sub-unit, Kurosegawa belt, Kyushu, Japan,2015
Author(s)
Hirajima, T., Sato, E., Fujimoto, Y. and ,Kamimura, K.
Organizer
JpGU
Place of Presentation
幕張
Year and Date
2015-05-24 – 2015-05-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Three-dimensional morphological observation of the small fluid inclusion using FIB-XCT technique.2015
Author(s)
Yoshida, K., Hirajima, T., Miyake, A., Tsuchiyama, A., Ohi, S.,
Organizer
International eclogite conference
Place of Presentation
Dominica
Year and Date
2015-01-28 – 2015-02-08
Int'l Joint Research
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[Presentation] Lawsonite-blueschist in the Hakoishi sub-unit, Kurosegawa belt, Kyushu, Japan, as a remnant of late Paleozoic Mariana type subduction, part 2: Petrology and Mineralogy.2015
Author(s)
Sato, E., Hirajima, T., Fujimoto, Y. and Kamimura, K.
Organizer
International eclogite conference
Place of Presentation
Dominica
Year and Date
2015-01-28 – 2015-02-08
Int'l Joint Research
