R6: Plutonic rocks, volcanic rocks and subduction factory

[R6-12] Zirconium minerals in ultramafic rocks

「招待講演」

*Hikaru Sawada^1,2, Ryosuke Oyanagi^3,2 (1. University of Toyama, 2. JAMSTEC, 3. Kokushikan University)

Keywords:Serpentinite, Peridotite, Zircon, Baddeleyite

ジルコニウムは代表的な液相濃集元素の1つであり、超苦鉄質岩の中では各種鉱物中の微量成分として含まれるに過ぎず、ジルコンなどの鉱物種を成しての産出は多くの場合において珪長質の岩石に限られる。しかし、ここ10年ほどの間に様々な構造場のかんらん岩や蛇紋岩、クロミタイトなど超苦鉄質岩からジルコンやバデレアイトの報告が相次いでいる。それらの共生関係は、苦土カンラン石±ジルコン±バデレアイトやアンチゴライト±ジルコン±バデレアイトといった様々なパターンが報告されている。本発表では、発表者らが近年報告した事例も含めて、超苦鉄質岩中のジルコニウム鉱物の産出についてレビューし、それらを活用した研究の展望に付いて議論する。超苦鉄質岩中のジルコニウム鉱物は火成起源、変質起源、さらにそれらが変成や変質を被ったものの3通りに分類できる。火成起源ものは主に沈積岩体で生じ、局所的なマグマ分化やマグマ混合によって晶出したと考えられる。変質起源のものは超苦鉄質岩そのものの中ではなくロディン岩やヒスイ輝石岩など蛇紋岩化作用に伴って生じる変質岩の中で流体から晶出するものが多い。ただし、これらの変質岩はミリメートル以下の細脈として超苦鉄質岩の中に生じたり、二次的な変形で超苦鉄質岩と機械的に混合することも多いため、あたかも超苦鉄質岩の中で直接晶出したかのように見えるものも存在する。最後に、火成起源や変質起源のジルコニウム鉱物がさらに変成・変質作用を被ることがある。Xiang et al. (2022)は超苦鉄質岩の主要構成鉱物とジルコニウム鉱物の間の熱力学的安定関係を計算した。その結果、シリカ活動度などの条件にも依存するが、おおよそ500～1200 ℃あたりの温度領域では苦土カンラン石+ジルコンが共存し、それ以上の温度では頑火輝石+バデレアイトに変化し、逆に400-500℃以下で蛇紋岩化作用が進むとアンチゴライト+バデレアイトに変化しうることを示している。実際、天然試料においてもこのようなジルコニウム鉱物の変成過程を捉えている例が見られる。ジルコニウム鉱物は閉鎖温度が高く風化や変質に耐えるためウラン鉛年代測定に用いられる鉱物であるという印象が強いが、超苦鉄質岩の中においてはその限りではない。逆に、超苦鉄質岩の中におけるジルコニウム鉱物は、その年代測定や微量成分分析によって変質作用の時期と組成の詳細を明らかにするためのツールとしての活用が期待できる。
Xiang, H. et al. (2022). Sci. China Earth Sci., 1-17.