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[T1-O-5] （エントリー）中央パラワンオフィオライト基底部かんらん岩にみられる変形・熱水変質作用：沈み込み開始過程への影響
★「日本地質学会学生優秀発表賞」受賞★
キーワード：沈み込み開始、パラワンオフィオライト、基底部かんらん岩、マントルウェッジ、滑石
沈み込み帯域オフィオライトは海洋プレートの沈み込み開始時に関連するプロセスを記録している．海洋底における沈み込み開始過程を再現した数値シミュレーションでは，沈み込みの継続にはプレート境界に沿って低粘性層が存在することが必要であることが示されている(Izumi et al., 2023)．海洋プレートの沈み込み時には海洋地殻物質から大量の流体が上盤側のマントルウェッジに付加すると考えられるが，どのような熱水変質作用が起こり，プレート境界域のレオロジー的性質に影響を及ぼすのかについてはあまり理解されていない．そこで本研究では，中央パラワンオフィオライトの基底部かんらん岩体を研究対象として構造岩石学的解析を行った．
中央パラワンオフィオライトは，上位から玄武岩質溶岩，輝緑岩，斜長石花崗岩，斑れい岩，トロクトライト，かんらん岩によって構成され，その下位に断層を介してメタモルフィックソールが位置する(Keenan et al., 2016)．Keenan et al. (2016)は，約34 Maに中央海嶺の拡大軸付近で強制的沈み込みが起こり，約15 MaにCagayan Ridgeへの大陸地殻の衝突に伴いオフィオライトとメタモルフィックソールが衝上したことを指摘している．角閃岩の変成ピークは約700℃，1.3 GPaである(Valera et al., 2021, 2022)．
本研究で採取した基底部かんらん岩はダナイトあるいはハルツバージャイトから構成され，かんらん石の平均粒径から粗粒(約460–1560 μm)・中粒(約190–780 µm)・細粒タイプ(約50–190 μm)に区分される．メタモルフィックソールとの境界から約4–55 km離れたかんらん岩は粗粒タイプである一方，境界から約3 km以内に存在するかんらん岩は中粒・細粒タイプであった．全てのタイプのかんらん石には亜粒界や波動消光が認められ，動的再結晶による粒径減少の進行が示唆される．中粒・細粒タイプには面構造に沿って形態定向配列を示すトレモライト粒子群(粒径約10–260 μm)が存在していた．メタモルフィックソール近傍に分布する細粒タイプにはかんらん石粒界が鋸歯状をなす溶解構造が認められ，粒間を滑石が埋めていた．
かんらん石の結晶方位解析の結果，粗粒・中粒タイプは{0kl}[100]，(010)[100]，(001)[100]のいずれかのすべり系を示す一方，細粒タイプは(100)[001] (Cタイプ)ファブリックを示した．J-indexは粒径減少に伴って5.24から1.12まで低下する．かんらん石-スピネル温度計により求められた平衡温度は粗粒タイプで585～679℃，中粒タイプで599～699℃，細粒タイプで595～611℃であり，粒径による差異は認められなかった．
本研究の粗粒タイプのかんらん石のファブリックからは，比較的低含水量の条件下(Karato et al., 2008)での転位クリープが示唆される．細粒タイプについては比較的高含水量下(Karato et al., 2008)での転位クリープによる変形が示唆され，細粒タイプにおいて最も多くトレモライトが認められることと調和的である．細粒タイプは低いファブリック強度を示すことから，拡散クリープの寄与を考える必要がある．
本解析の結果，パラワンオフィオライトの基底部かんらん岩へのCaOやSiO2に富む流体の付加が明らかになった．流体が付加したかんらん岩における著しい変形集中は，熱水下における転位クリープから拡散クリープへの遷移に起因するかもしれない．さらに，かんらん石の溶解と滑石の析出が認められたことは，かんらん石の細粒化が進行したのち，より低温(<700℃)条件下においてSiO2交代作用が起こった結果を意味すると考えられる．滑石は著しく低い摩擦係数をもつことから，結晶塑性変形が卓越しなくなる比較的低温下においても変形集中が基底部かんらん岩内で起こり続けていた可能性がある．スラブ起源流体の付加による変形集中の痕跡は，沈み込み開始時のプレート境界において基底部かんらん岩が低粘性層として存在し，海洋プレートの継続的な沈み込みに重要な役割を果たしていた可能性を示唆する．
引用文献：Izumi et al., 2023, Tectonophysics, 861, 229908. Karato et al., 2008, Ann. Rev. Earth Planetary Sci., 36, 59-95. Keenan et al., 2016, Proc. Natl. Acad. Sci., 113, 7379-7366. Valera et al., 2021, J. Metamorph. Geol., 40, 717-749. Valera et al., 2022, Chem. Geol., 604, 120941.
中央パラワンオフィオライトは，上位から玄武岩質溶岩，輝緑岩，斜長石花崗岩，斑れい岩，トロクトライト，かんらん岩によって構成され，その下位に断層を介してメタモルフィックソールが位置する(Keenan et al., 2016)．Keenan et al. (2016)は，約34 Maに中央海嶺の拡大軸付近で強制的沈み込みが起こり，約15 MaにCagayan Ridgeへの大陸地殻の衝突に伴いオフィオライトとメタモルフィックソールが衝上したことを指摘している．角閃岩の変成ピークは約700℃，1.3 GPaである(Valera et al., 2021, 2022)．
本研究で採取した基底部かんらん岩はダナイトあるいはハルツバージャイトから構成され，かんらん石の平均粒径から粗粒(約460–1560 μm)・中粒(約190–780 µm)・細粒タイプ(約50–190 μm)に区分される．メタモルフィックソールとの境界から約4–55 km離れたかんらん岩は粗粒タイプである一方，境界から約3 km以内に存在するかんらん岩は中粒・細粒タイプであった．全てのタイプのかんらん石には亜粒界や波動消光が認められ，動的再結晶による粒径減少の進行が示唆される．中粒・細粒タイプには面構造に沿って形態定向配列を示すトレモライト粒子群(粒径約10–260 μm)が存在していた．メタモルフィックソール近傍に分布する細粒タイプにはかんらん石粒界が鋸歯状をなす溶解構造が認められ，粒間を滑石が埋めていた．
かんらん石の結晶方位解析の結果，粗粒・中粒タイプは{0kl}[100]，(010)[100]，(001)[100]のいずれかのすべり系を示す一方，細粒タイプは(100)[001] (Cタイプ)ファブリックを示した．J-indexは粒径減少に伴って5.24から1.12まで低下する．かんらん石-スピネル温度計により求められた平衡温度は粗粒タイプで585～679℃，中粒タイプで599～699℃，細粒タイプで595～611℃であり，粒径による差異は認められなかった．
本研究の粗粒タイプのかんらん石のファブリックからは，比較的低含水量の条件下(Karato et al., 2008)での転位クリープが示唆される．細粒タイプについては比較的高含水量下(Karato et al., 2008)での転位クリープによる変形が示唆され，細粒タイプにおいて最も多くトレモライトが認められることと調和的である．細粒タイプは低いファブリック強度を示すことから，拡散クリープの寄与を考える必要がある．
本解析の結果，パラワンオフィオライトの基底部かんらん岩へのCaOやSiO2に富む流体の付加が明らかになった．流体が付加したかんらん岩における著しい変形集中は，熱水下における転位クリープから拡散クリープへの遷移に起因するかもしれない．さらに，かんらん石の溶解と滑石の析出が認められたことは，かんらん石の細粒化が進行したのち，より低温(<700℃)条件下においてSiO2交代作用が起こった結果を意味すると考えられる．滑石は著しく低い摩擦係数をもつことから，結晶塑性変形が卓越しなくなる比較的低温下においても変形集中が基底部かんらん岩内で起こり続けていた可能性がある．スラブ起源流体の付加による変形集中の痕跡は，沈み込み開始時のプレート境界において基底部かんらん岩が低粘性層として存在し，海洋プレートの継続的な沈み込みに重要な役割を果たしていた可能性を示唆する．
引用文献：Izumi et al., 2023, Tectonophysics, 861, 229908. Karato et al., 2008, Ann. Rev. Earth Planetary Sci., 36, 59-95. Keenan et al., 2016, Proc. Natl. Acad. Sci., 113, 7379-7366. Valera et al., 2021, J. Metamorph. Geol., 40, 717-749. Valera et al., 2022, Chem. Geol., 604, 120941.