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[T1-O-27] 巨大珪長質深成岩体周囲に形成される高温型変成帯 脊振山系雷山〜糸島半島の例
キーワード：変成岩、深成岩、領家、糸島、雷山
九州北部に分布する糸島花崗閃緑岩体は，東西約60 km, 南北約35 kmにわたる巨大珪長質深成岩体である．この岩体のルーフには，グラニュライト(大和田ほか，2005，地質雑; Adachi et al.,2012,Jour Geol. Soc. Japan)や角閃岩(大和田ほか，2000，地質学論集; Yamada et al., 2008, JMPS）などが分布し，高温型変成帯の存在が示唆される．以下では，脊振山系雷山稜線から糸島半島にかけて分布する巨大珪長質深成岩体周囲の高温型変成帯の形成について調べた結果を報告する．
[雷山ユニット]雷山周辺に分布．主に苦鉄質変成岩からなり，泥質変成岩などを伴う．本ユニットには，糸島花崗閃緑岩(ジルコンU-Pb年代: 106.1 ±0.9Ma，105.0 ±1.4Ma; 村岡，2021，地質学会要旨）が貫入する．本岩は，片麻状構造を有し，貫入境界は，変成岩及び本岩の片麻状構造に平行かわずかに斜交する．本ユニットには，東西走向のアンチフォームとシンフォームが形成され，糸島花崗閃緑岩もこの褶曲に参加する．見かけ上部から下部へ片岩，片麻岩，ミグマタイトと組織が急激に変化する．
[野北ユニット]糸島半島に分布．主に苦鉄質片岩からなり，少量の泥質片岩などを伴う．北側に北崎トーナル岩(ジルコンU-Pb年代: 111.5 ±1.3Ma；村岡，2021，地質学会要旨）が，南側に糸島花崗閃緑岩が貫入する．北崎トーナル岩と変成岩の境界には，主片理と大きく斜交する非調和貫入境界が存在する．一方，南側の糸島花崗閃緑岩との境界は両者に発達する主片理ないし片麻状構造とほぼ調和的である．
[浜ユニット]糸島半島野北付近に分布．主に泥質片岩からなる．見かけ上位の野北ユニットとの間には，強い片理が発達し，多数の珪質片岩レンズを挟む延性剪断帯が存在する．
[原岩年代]DensityPlotter (Vermeesch, 2012, Chem. Geol.)で求めた変成泥岩中の砕屑性ジルコン粒子の最若U-Pb年代成分は，浜ユニットで229.6 ±6.4Ma, 野北ユニットで376.3 ±6.6Ma，雷山ユニット下部で426.7 ±18.4Maであった.雷山ユニットと野北ユニットは，蓮華変成岩を原岩とすることと矛盾しないが，浜ユニットは周防変成岩を原岩とする可能性が指摘できる．
[変成温度圧力]Grt-Bt温度計（Hodges and Spear, 1982, Amer. Mineral.)とGPBQ圧力計(Hoisch,1990, Contrib. Mineral. Petrol.)を用いると，浜ユニットで，3.8 kbar，622 ℃，雷山ユニット上部で，3.5 kbar，679 ℃，雷山ユニット下部で，5.5kbar，710 ℃であった．
[変成年代]雷山ユニット下部の泥質ミグマタイトの変成ジルコンU-Pb年代で，126−98 Ma, 加重平均103.7±3.6Ma，MSWD=22.5であった.
[考察]今回得られた雷山ユニット下部の温度圧力条件は，水に飽和した泥岩の固相線より高温であり，泥質ミグマタイトが分布することと調和的である．この温度圧力条件で糸島花崗閃緑岩マグマが貫入した場合，マグマの含水量を3.8wt%とすると，メルト量は約40vol％となる．温度圧力図上で，メルト量，系の自由エネルギー，流体量を見積もると，上述の温度条件から数十℃の温度低下により急激なメルトの固化，潜熱と流体の放出が起きることが示される．花崗閃緑岩マグマが周囲の高温変成岩の変成作用の熱源及び反応と変形を促進させる流体源であったことを示唆する．
雷山ユニットの温度圧力測定を行った2つの試料は，直線距離で2.6 kmしか離れていない．従って，泥質ミグマタイトが，延性変形を被りながら薄化上昇したことが示唆される．地殻深部で巨大なマグマ溜が形成されていた場合，上昇するのに十分な浮力を獲得でき，高温型変成岩上昇の駆動力となり得る．Miyazaki et al. (2018, Int. Geol. Rev.)の数値計算から類推すると，深度20kmから深度10km程度まで，数Myrで上昇できる可能性がある．北部九州では，105Ma頃の火成活動の活発化と巨大珪長質マグマ溜の形成が，地殻深部での高温型変成作用と延性変形の進行，及び高温型変成帯の上昇を促進したと考えられる．巨大珪長質マグマ溜が熱源となり，その周囲で広範囲な変成作用と延性変形が進行する点は，同時期に形成された領家変成帯の形成と共通する．即ち，原岩を別にすると，地理的位置関係から，糸島花崗閃緑岩体周囲の高温型変成岩及び変成帯は，領家変成帯の西方延長と見なすことが可能である．
[雷山ユニット]雷山周辺に分布．主に苦鉄質変成岩からなり，泥質変成岩などを伴う．本ユニットには，糸島花崗閃緑岩(ジルコンU-Pb年代: 106.1 ±0.9Ma，105.0 ±1.4Ma; 村岡，2021，地質学会要旨）が貫入する．本岩は，片麻状構造を有し，貫入境界は，変成岩及び本岩の片麻状構造に平行かわずかに斜交する．本ユニットには，東西走向のアンチフォームとシンフォームが形成され，糸島花崗閃緑岩もこの褶曲に参加する．見かけ上部から下部へ片岩，片麻岩，ミグマタイトと組織が急激に変化する．
[野北ユニット]糸島半島に分布．主に苦鉄質片岩からなり，少量の泥質片岩などを伴う．北側に北崎トーナル岩(ジルコンU-Pb年代: 111.5 ±1.3Ma；村岡，2021，地質学会要旨）が，南側に糸島花崗閃緑岩が貫入する．北崎トーナル岩と変成岩の境界には，主片理と大きく斜交する非調和貫入境界が存在する．一方，南側の糸島花崗閃緑岩との境界は両者に発達する主片理ないし片麻状構造とほぼ調和的である．
[浜ユニット]糸島半島野北付近に分布．主に泥質片岩からなる．見かけ上位の野北ユニットとの間には，強い片理が発達し，多数の珪質片岩レンズを挟む延性剪断帯が存在する．
[原岩年代]DensityPlotter (Vermeesch, 2012, Chem. Geol.)で求めた変成泥岩中の砕屑性ジルコン粒子の最若U-Pb年代成分は，浜ユニットで229.6 ±6.4Ma, 野北ユニットで376.3 ±6.6Ma，雷山ユニット下部で426.7 ±18.4Maであった.雷山ユニットと野北ユニットは，蓮華変成岩を原岩とすることと矛盾しないが，浜ユニットは周防変成岩を原岩とする可能性が指摘できる．
[変成温度圧力]Grt-Bt温度計（Hodges and Spear, 1982, Amer. Mineral.)とGPBQ圧力計(Hoisch,1990, Contrib. Mineral. Petrol.)を用いると，浜ユニットで，3.8 kbar，622 ℃，雷山ユニット上部で，3.5 kbar，679 ℃，雷山ユニット下部で，5.5kbar，710 ℃であった．
[変成年代]雷山ユニット下部の泥質ミグマタイトの変成ジルコンU-Pb年代で，126−98 Ma, 加重平均103.7±3.6Ma，MSWD=22.5であった.
[考察]今回得られた雷山ユニット下部の温度圧力条件は，水に飽和した泥岩の固相線より高温であり，泥質ミグマタイトが分布することと調和的である．この温度圧力条件で糸島花崗閃緑岩マグマが貫入した場合，マグマの含水量を3.8wt%とすると，メルト量は約40vol％となる．温度圧力図上で，メルト量，系の自由エネルギー，流体量を見積もると，上述の温度条件から数十℃の温度低下により急激なメルトの固化，潜熱と流体の放出が起きることが示される．花崗閃緑岩マグマが周囲の高温変成岩の変成作用の熱源及び反応と変形を促進させる流体源であったことを示唆する．
雷山ユニットの温度圧力測定を行った2つの試料は，直線距離で2.6 kmしか離れていない．従って，泥質ミグマタイトが，延性変形を被りながら薄化上昇したことが示唆される．地殻深部で巨大なマグマ溜が形成されていた場合，上昇するのに十分な浮力を獲得でき，高温型変成岩上昇の駆動力となり得る．Miyazaki et al. (2018, Int. Geol. Rev.)の数値計算から類推すると，深度20kmから深度10km程度まで，数Myrで上昇できる可能性がある．北部九州では，105Ma頃の火成活動の活発化と巨大珪長質マグマ溜の形成が，地殻深部での高温型変成作用と延性変形の進行，及び高温型変成帯の上昇を促進したと考えられる．巨大珪長質マグマ溜が熱源となり，その周囲で広範囲な変成作用と延性変形が進行する点は，同時期に形成された領家変成帯の形成と共通する．即ち，原岩を別にすると，地理的位置関係から，糸島花崗閃緑岩体周囲の高温型変成岩及び変成帯は，領家変成帯の西方延長と見なすことが可能である．