[2oral401-10] T13［Topic Session］Subduction zones and on-land accretionary complexes

[T13-O-3] Rock-Fluid interaction in a cataclastic zone with slip zones: The Cretaceous Shimanto Belt, Yokonami melange

*Yoshitaka Hashimoto¹, Mako Kawaji¹, Tsuyoshi Ishikawa², Yohei Hamada² (1. Kochi University, 2. JAMSTEC Kochi)

Keywords:Accretionary complex, cataclastic zone, slip zone, rock-fluid interaction

♦はじめに：沈み込みプレート境界においてスロー地震と通常地震の多様なすべり挙動が観測されており、そのメカニズムを物質科学的に理解することが重要である。地質学的には変形岩の変形機構を観察によって同定することにより、定性的に遅い塑性変形と高速な摩擦溶融などで異なるすべり速度を制約できる。よりすべり挙動を定量的に制約するために変形時の熱イベントを捉えることが一つの手法として使われる。この過去の断層岩から熱の記録を復元する手法として、輝炭反射率、動的再結晶粒子の認定、岩石磁気特性、岩石化学的改変などが挙げられる。本研究では、この複数の熱記録復元手法が実施された陸上付加体における破砕帯に着目し、岩石化学的改変に基づく岩石流体間反応の記録を示すとともに、形成メカニズムを議論する。♦地質概説：対象の断層は,四国白亜系四万十帯に属する横浪メランジュの北縁断層である五色ノ浜断層で(Hashimoto et al., 2012),およそ２mの断層帯である。個々の断層は厚さ約20 ㎝の破砕帯と、破砕帯中の厚さ約1 ㎜のスリップゾーン（SZ）とからなる。破砕帯は後の塑性変形が重複している。また、母岩のメランジュの過去の最高被熱温度はビトリナイト反射率によって約250 ℃と報告されている(Sakaguchi 1999)。♦手法：母岩であるメランジュ（下盤）と砂岩（上盤）、破砕帯、SZの試料を対象に、XRD分析による構成鉱物の同定、XRF分析による主要元素濃度の測定、ICP-MS分析による微量元素濃度の測定、 TIMS分析によるSr同位体比の測定を行った。♦結果：砂岩ブロック以外では粘土鉱物が卓越していることから破砕帯、SZの原岩はメランジュであるといえる。各岩相の主要元素および微量元素の比較から、1)母岩のメランジュに対して破砕帯、SZで若干のSiの濃集がみられる、2)破砕帯では流体不動性元素であるTiO₂，Laなどの濃度がメランジュとよく一致した一方、高温流体で動きやすいLi，Csなどの濃度は変化している、3)SZはTiO₂やCrに富むが母岩トレンドの延長上にプロットされる一方、Rb，K₂Oなどの組成は母岩トレンドから大きく乖離している、といった特徴がみられた。また、Rb-Sr同位体比のアイソクロン図では、母岩が最も傾きが大きく、SZで最も傾きの小さい直線的なトレンドがみられた。破砕帯はその間に分布し、比較的ばらついていた。♦議論：破砕帯において、流体の影響を受けやすい微量元素の濃度の変動がみられることは、破砕帯で岩石流体間反応が起きたことを示している。Ishikawa et al. (2008) の手法に基づいて、反応した流体の温度を見積もったところ、250–300˚Cが適当であり350˚Cでは高すぎると言える。これは石英が塑性変形していることと、岩石磁気学的に得られた300–360˚Cの発熱イベントとも調和的な結果である。また、SZの粘土鉱物を選択的に溶融させるシュードタキライトの反応とは完全に一致せず、SZはシュードタイキライトを形成しなかったと言える。一方、シュードタキライトと異なる元素の挙動はSZが母岩から緑泥石成分が付加されるトレンドにある。350–400˚Cの岩石流体間反応(Ishikawa et al., 2008; Mishima et al., 2006)が示されている台湾チェルンプ断層では緑泥石の選択的な分解が報告されており(Hirono et al., 2008)、本研究のSZも同様の温度での鉱物分解が関係した元素移動を経験した可能性がある。このことは、破砕帯とSZで異なる温度を記録した変形が共存していることを示している。最後に、Rb-Sr同位体データを年代に換算すると母岩でおよそ117Ma、SZでおよそ36Ma相当の値が得られる。破砕帯のデータは直線性が不良であることから年代を示すとは考えず、両者の混合したものと捉えるべきかもしれない。年代値そのものについても議論の余地がある。とは言え、SZが最後に破砕帯を切断しており、少なくともSZの活動が３つの中で最も若いことと調和的である。また、破砕帯とSZの形成のタイミングについては、破砕帯はSZと同時期かそれより古いと言える。♦引用文献：Sakaguchi, A., 1999, Earth and Planetary Science Letters; Hashimoto et al., 2012, Island Arc; Ishikawa et al., 2008, Nature Geoscience; Mishima, T., 2006, Geophysical research letters; Hirono, T., 2008, Geophysical Research Letters