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[SCG48-01] 小木ピクライト質ドレライトに産するかんらん石の鉱物化学組成とその起源
キーワード：ピクライト、クロムスピネル、かんらん石、逆累帯構造、マグマ混合
佐渡島南西端の小木半島には新第三紀中期中新世の玄武岩類である小木玄武岩が分布する（Fujibayashi and Sakai, 2003）．この小木玄武岩の凝灰質泥岩中にピクライト質ドレライト岩床（以下小木ピクライト）が貫入している．小木ピクライト岩体下部にはかんらん石が集積し，かんらん石モードは55 vol.%，全岩MgO量は最大27 wt.%に達し，コマチアイト質である．
同岩体のかんらん石結晶には逆累帯構造が認められ，その起源について，現在2つの仮説が提出されている．Yokoyama et al. (1992)は，温度勾配のあるマグマ溜まりの天井部付近で晶出したFeに富むかんらん石が沈降して高温部にもたらされた際にMgに富むリムが晶出したと考えた．一方，藤林ほか（2016）は，かんらん石コア（Fo84.5 - 90）のFo - CaO (wt.%)図上でのかんらん石組成変化トレンドが高Caボニナイトのかんらん石組成変化トレンドにほぼ一致することを指摘した．そして小木ピクライトは，ボニナイト質マグマから生じたかんらん石に富む未固結集積岩が，周囲に見られる小木玄武岩を形成したかんらん石玄武岩質マグマと混合することにより形成されたと論じている．このように，小木ピクライトのかんらん石の由来に関して，コンセンサスが得られているとは言い難い．
そこで，我々は小木ピクライトのかんらん石濃集部の試料について，かんらん石の粒径，形状，組成累帯構造，多相包有物およびクロムスピネル包有物の分布に着目した観察・分析を行い，小木ピクライトのかんらん石の起源について検討を試みた．その結果，小木ピクライトのかんらん石は，以下の3タイプに分類できることが分かった：
(i) Type-1 かんらん石（斑晶）：中粒（長径1-2 mm程度），半自形で，Fo89-90程度の均質なコアを有し，リムで急激にFo値が減少する正累帯構造をもつ．コアのCaO量は0.20 wt.%以上であることが多く，クロムスピネルを頻繁に包有する．
(ii) Type-2かんらん石（巨晶）：比較的粗粒（長径2 mm以上），他形で，コア（Fo83.5–85）からマントル（Fo88-90）へと緩やかにFo値が増加するが，リムで急激にFo値が減少する．コアのCaO量は0.11-0.20 wt%と低く，クロムスピネルを少量包有するが，マントルではCaO量が0.25 wt%まで増加し，クロムスピネルを頻繁に包有する．
(iii) 石基かんらん石：粒径は1mm以下で，石基の単斜輝石や斜長石と同程度である．半自形～自形でスケルタルな外形をすることがある．Fo85程度のコアからリムに向かって急激にFo値が減少，コアのCaO量は0.23–0.27 wt%で，クロムスピネルを包有する．
Type-2かんらん石結晶のlow-Caコアにわずかに包有されるクロムスピネルのMg#は59程度であるが，high-Caマントルに多数包有されるクロムスピネルのMg#は60-65と少し高い．一方，Type-1 かんらん石斑晶及び 石基かんらん石結晶のMg#は， Type-2かんらん石巨晶のhigh-Caマントル同様に60–64に集中する．
壁岩から数m以内の急冷周縁玄武岩中の未変質なかんらん石は，半自形から自形で，Fo89-90程度の均質な組成を有し，クロムスピネルを包有する．この特徴はType-1かんらん石の特徴と似ている．かんらん石－メルト間のFe-Mg分配係数（Roeder and Emslie, 1970）を用いると，小木ピクライトの急冷周縁玄武岩の全岩化学組成をもつマグマと平衡なかんらん石組成はFo89-90と求まる．
これらのことから，かんらん石の成因について，以下のことを結論する．石基かんらん石は，岩床として浅部に貫入した後に晶出した部分である．Type-1かんらん石斑晶は，岩床として浅部に貫入する前に，急冷周縁相の全岩化学組成で表される，Crに富むマグマから晶出した結晶であると考えられる．Type-2のかんらん石巨晶のコアは，リム近くの同程度のFo値の部分と異なり，クロムスピネルをほとんど含まず，CaO量にも違いがある．この特徴は，Type-2のコアが，マントルやリムが晶出したマグマ溜まりの中の低温部で晶出したという考えでは説明できない．したがって，Type-2のかんらん石巨晶は，貫入したマグマとは別のCrに乏しいマグマから晶出した結晶をコアとし，その周りにType-1かんらん石がオーバーグロースして出来たと考えられる．つまり，Type-1かんらん石斑晶を晶出させたマグマと，Type-2巨晶のコアに見られるFo85程度のかんらん石とが，貫入前に深部において混合していたと考えられる．
同岩体のかんらん石結晶には逆累帯構造が認められ，その起源について，現在2つの仮説が提出されている．Yokoyama et al. (1992)は，温度勾配のあるマグマ溜まりの天井部付近で晶出したFeに富むかんらん石が沈降して高温部にもたらされた際にMgに富むリムが晶出したと考えた．一方，藤林ほか（2016）は，かんらん石コア（Fo84.5 - 90）のFo - CaO (wt.%)図上でのかんらん石組成変化トレンドが高Caボニナイトのかんらん石組成変化トレンドにほぼ一致することを指摘した．そして小木ピクライトは，ボニナイト質マグマから生じたかんらん石に富む未固結集積岩が，周囲に見られる小木玄武岩を形成したかんらん石玄武岩質マグマと混合することにより形成されたと論じている．このように，小木ピクライトのかんらん石の由来に関して，コンセンサスが得られているとは言い難い．
そこで，我々は小木ピクライトのかんらん石濃集部の試料について，かんらん石の粒径，形状，組成累帯構造，多相包有物およびクロムスピネル包有物の分布に着目した観察・分析を行い，小木ピクライトのかんらん石の起源について検討を試みた．その結果，小木ピクライトのかんらん石は，以下の3タイプに分類できることが分かった：
(i) Type-1 かんらん石（斑晶）：中粒（長径1-2 mm程度），半自形で，Fo89-90程度の均質なコアを有し，リムで急激にFo値が減少する正累帯構造をもつ．コアのCaO量は0.20 wt.%以上であることが多く，クロムスピネルを頻繁に包有する．
(ii) Type-2かんらん石（巨晶）：比較的粗粒（長径2 mm以上），他形で，コア（Fo83.5–85）からマントル（Fo88-90）へと緩やかにFo値が増加するが，リムで急激にFo値が減少する．コアのCaO量は0.11-0.20 wt%と低く，クロムスピネルを少量包有するが，マントルではCaO量が0.25 wt%まで増加し，クロムスピネルを頻繁に包有する．
(iii) 石基かんらん石：粒径は1mm以下で，石基の単斜輝石や斜長石と同程度である．半自形～自形でスケルタルな外形をすることがある．Fo85程度のコアからリムに向かって急激にFo値が減少，コアのCaO量は0.23–0.27 wt%で，クロムスピネルを包有する．
Type-2かんらん石結晶のlow-Caコアにわずかに包有されるクロムスピネルのMg#は59程度であるが，high-Caマントルに多数包有されるクロムスピネルのMg#は60-65と少し高い．一方，Type-1 かんらん石斑晶及び 石基かんらん石結晶のMg#は， Type-2かんらん石巨晶のhigh-Caマントル同様に60–64に集中する．
壁岩から数m以内の急冷周縁玄武岩中の未変質なかんらん石は，半自形から自形で，Fo89-90程度の均質な組成を有し，クロムスピネルを包有する．この特徴はType-1かんらん石の特徴と似ている．かんらん石－メルト間のFe-Mg分配係数（Roeder and Emslie, 1970）を用いると，小木ピクライトの急冷周縁玄武岩の全岩化学組成をもつマグマと平衡なかんらん石組成はFo89-90と求まる．
これらのことから，かんらん石の成因について，以下のことを結論する．石基かんらん石は，岩床として浅部に貫入した後に晶出した部分である．Type-1かんらん石斑晶は，岩床として浅部に貫入する前に，急冷周縁相の全岩化学組成で表される，Crに富むマグマから晶出した結晶であると考えられる．Type-2のかんらん石巨晶のコアは，リム近くの同程度のFo値の部分と異なり，クロムスピネルをほとんど含まず，CaO量にも違いがある．この特徴は，Type-2のコアが，マントルやリムが晶出したマグマ溜まりの中の低温部で晶出したという考えでは説明できない．したがって，Type-2のかんらん石巨晶は，貫入したマグマとは別のCrに乏しいマグマから晶出した結晶をコアとし，その周りにType-1かんらん石がオーバーグロースして出来たと考えられる．つまり，Type-1かんらん石斑晶を晶出させたマグマと，Type-2巨晶のコアに見られるFo85程度のかんらん石とが，貫入前に深部において混合していたと考えられる．