2:30 PM - 2:45 PM
[T1-O-22] CO2- and Cl-bearing fluid infiltration from southern Perlebandet, Sør Rondane Mountains, East Antarctica
Keywords:metamorphic fluid, high-temperature metamorphic rock, CO2- and Cl-bearing fluid
東南極セール・ロンダーネ山地は、原生代後期からカンブリア紀の中部～下部地殻に相当する高温変成岩類が広く露出する (e.g., Shiraishi et al., 1997 Antarctic Geol. Map)。同山地は、変成履歴と砕屑性ジルコン年代の違いから、時計回りの温度圧力履歴を示す北東テレーンと、反時計回りの温度圧力履歴を示す南西テレーンに区分される (Osanai et al., 2013 Precam. Res.)。また、同山地では塩素に富む黒雲母および角閃石が東西 200 km に渡って産することが報告され、大規模な塩水活動が示唆されている (Higashino et al., 2013 Precam. Res.; 2019 J. Pet.)。その活動時期は、変成ピーク時から後退変成期まで様々であり、個々の試料において、温度―圧力―時間―流体履歴を解析する必要がある。
パーレバンデは、同山地最西部に位置する約10km規模のヌナタクであり、南部では変成岩の構造的下位に花崗岩が露出している。パーレバンデ北部からは反時計回りの温度圧力履歴と、昇温期の塩素に富む流体流入が報告されている (Kawakami et al., 2017 Lithos)。本研究では、パーレバンデ南部に産する泥質片麻岩を用いて、変成流体活動履歴の解析を試みた。
本研究試料は、ザクロ石―珪線石―黒雲母片麻岩であり、片麻状構造を切るように主に黒雲母から成る幅 <1 mmの黒いクラックが存在する。クラックの黒雲母は塩素に富み (~0.7 wt% Cl)、母岩との反応組織内に紅柱石が産する。これは、後退変成期に紅柱石安定領域下で、塩素を含む流体が局所的に流入したことを示唆する。
また、母岩では、ザクロ石リムが菫青石と黒雲母のインターグロウスに分解する組織が観察される。分解組織内には珪線石が産し、さらに、この組織は上述のクラックに切られることから、ザクロ石分解反応が先に珪線石安定下で起きたと考えられる。その温度圧力条件は、~750 ℃、~0.3 GPa と見積もられた (cf. Spear et al., 1999 CMP)。インターグロウス中の黒雲母は~0.2-0.3 wt%の塩素を含み、菫青石にはラマン分光分析でH2OとCO2のピークが見られたことから、ザクロ石分解反応は、H2O-CO2-Cl流体の流入で起きたと考えられる。Kaindl et al. (2006 EJM) の手法を用いると、菫青石に含まれるCO2濃度は~1.3-1.7 wt% と見積もられた。さらに、インターグロウス中の黒雲母と共存する流体の塩素濃度を、メルト共存下および非共存下で見積もると、それぞれ~30 wt% Cl、~12 wt% Clを得た (Chevychelov et al., 2008 Geochem. Int; Aranovich, 2017 Petrology)。これらの値は、流体中のNaCl濃度の上限値と考えられる。これをH2O-CO2-NaCl系の相図 (Shmulovich & Graham, 2004 CMP) と比較すると、~750 ℃、~0.3 GPaの条件下では、塩素を含む流体とCO2流体が一相で存在していた可能性を示す。
さらに、本試料のマトリクスにはパーサイト組織を持つカリ長石が産する。パーレバンデ北部のピーク圧力条件より (Kawakami et al., 2017 Lithos)、圧力を0.8 -1.0 GPa と仮定し、長石温度計 (Fuhrman & Lindsey, 1988 Am. Min.; Kroll et al., 1993 CMP; Benisek et al., 2004 Am. Min.) を適用すると、800-900℃の温度条件が得られた。また、同じ露頭に産するザクロ石―黒雲母片麻岩にも、同様の温度条件を示すパーサイト組織が存在する。このザクロ石―黒雲母片麻岩中のザクロ石およびマトリクスに産するモナズ石には、部分溶融の直接的証拠であるナノ花崗岩類が包有される。
以上より、パーレバンデ南部ではピーク変成時に部分溶融が起き、その後、後退変成期に珪線石安定領域でH2O-CO2-Cl流体の流入によってザクロ石の分解反応が起きた後、紅柱石安定領域で塩素を含む流体が流入するという、複数段階の流体活動が起きていたと分かった。本露頭では、反時計回りの温度圧力履歴を支持する観察結果は得られていないが、本研究で見出された後退変成期の変成履歴は、構造的下位に位置する花崗岩類の影響を受けている可能性がある。したがって、パーレバンデ北部で見出された変成履歴と本研究試料の構造的関係性については、今後慎重に議論していく必要がある。
パーレバンデは、同山地最西部に位置する約10km規模のヌナタクであり、南部では変成岩の構造的下位に花崗岩が露出している。パーレバンデ北部からは反時計回りの温度圧力履歴と、昇温期の塩素に富む流体流入が報告されている (Kawakami et al., 2017 Lithos)。本研究では、パーレバンデ南部に産する泥質片麻岩を用いて、変成流体活動履歴の解析を試みた。
本研究試料は、ザクロ石―珪線石―黒雲母片麻岩であり、片麻状構造を切るように主に黒雲母から成る幅 <1 mmの黒いクラックが存在する。クラックの黒雲母は塩素に富み (~0.7 wt% Cl)、母岩との反応組織内に紅柱石が産する。これは、後退変成期に紅柱石安定領域下で、塩素を含む流体が局所的に流入したことを示唆する。
また、母岩では、ザクロ石リムが菫青石と黒雲母のインターグロウスに分解する組織が観察される。分解組織内には珪線石が産し、さらに、この組織は上述のクラックに切られることから、ザクロ石分解反応が先に珪線石安定下で起きたと考えられる。その温度圧力条件は、~750 ℃、~0.3 GPa と見積もられた (cf. Spear et al., 1999 CMP)。インターグロウス中の黒雲母は~0.2-0.3 wt%の塩素を含み、菫青石にはラマン分光分析でH2OとCO2のピークが見られたことから、ザクロ石分解反応は、H2O-CO2-Cl流体の流入で起きたと考えられる。Kaindl et al. (2006 EJM) の手法を用いると、菫青石に含まれるCO2濃度は~1.3-1.7 wt% と見積もられた。さらに、インターグロウス中の黒雲母と共存する流体の塩素濃度を、メルト共存下および非共存下で見積もると、それぞれ~30 wt% Cl、~12 wt% Clを得た (Chevychelov et al., 2008 Geochem. Int; Aranovich, 2017 Petrology)。これらの値は、流体中のNaCl濃度の上限値と考えられる。これをH2O-CO2-NaCl系の相図 (Shmulovich & Graham, 2004 CMP) と比較すると、~750 ℃、~0.3 GPaの条件下では、塩素を含む流体とCO2流体が一相で存在していた可能性を示す。
さらに、本試料のマトリクスにはパーサイト組織を持つカリ長石が産する。パーレバンデ北部のピーク圧力条件より (Kawakami et al., 2017 Lithos)、圧力を0.8 -1.0 GPa と仮定し、長石温度計 (Fuhrman & Lindsey, 1988 Am. Min.; Kroll et al., 1993 CMP; Benisek et al., 2004 Am. Min.) を適用すると、800-900℃の温度条件が得られた。また、同じ露頭に産するザクロ石―黒雲母片麻岩にも、同様の温度条件を示すパーサイト組織が存在する。このザクロ石―黒雲母片麻岩中のザクロ石およびマトリクスに産するモナズ石には、部分溶融の直接的証拠であるナノ花崗岩類が包有される。
以上より、パーレバンデ南部ではピーク変成時に部分溶融が起き、その後、後退変成期に珪線石安定領域でH2O-CO2-Cl流体の流入によってザクロ石の分解反応が起きた後、紅柱石安定領域で塩素を含む流体が流入するという、複数段階の流体活動が起きていたと分かった。本露頭では、反時計回りの温度圧力履歴を支持する観察結果は得られていないが、本研究で見出された後退変成期の変成履歴は、構造的下位に位置する花崗岩類の影響を受けている可能性がある。したがって、パーレバンデ北部で見出された変成履歴と本研究試料の構造的関係性については、今後慎重に議論していく必要がある。