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[BPT23-21] 地球表層の大陸地殻成長曲線
キーワード：U-Pb 年代, 砕屑性ジルコン, 世界的大不整合, 大陸地殻成長
大陸地殻の主要構成岩石である花崗岩は水惑星地球を特徴づける。地球史において大陸地殻が地球表層でいつ、どのくらい形成され、消滅したか具体的に探ることは固体地球進化のみならず、地球生命の進化にも重要である。大陸地殻の成長の研究史において、地質学、地球物理、地球化学の様々な手法からモデルが提案されてきた。熱史や化学進化のモデルによる研究は、地球史前半に大量の大陸地殻形成を示唆する(Fyfe, 1978; Armstrong, 1981)一方で、地質証拠からは堆積作用等によるリサイクルの影響を考慮しても20億年前以前に形成された大陸地殻は20%以下しか残っておらず、特に冥王代のものは例外的なごく少量のジルコンを除けば全く残っていない(川砂ジルコン法, Rino et al., 2008) 一方で、顕生代の造山帯の研究から大規模構造侵食や島弧沈み込みが明らかにされた。また地球物理の研究から第2大陸が発見され、その量は最低でも地表の大陸地殻の6倍(520-660km)、その周辺も合わせると10倍のオーダーに達すると推定されている。(Kawai et al.,2009, 2013) 本研究では、現在では失われた大陸地殻について地質証拠に基づいて議論するための方法論として世界的大不整合に注目した砕屑性ジルコンに注目して過去の大陸地殻の年代頻度分布を探ることを提案する。世界的大不整合は過去の大陸縁辺であり、その上の砂岩などの堆積岩に含まれる砕屑性ジルコンは過去の川砂ジルコンとみなすことができる。Pilbara, Kaapvaal, Zimbabwe, Wyomingの各クラトンを約2.6 Gaの世界的大不整合を挟んで覆う堆積岩に含まれる砕屑性ジルコンを分離し、LA-ICP-MS(京都大学平田研究室)によりU-Pb年代分析した。さらによりグローバルに議論するため、その他すでに報告されている砕屑性ジルコン年代のデータも含めたコンパイルを作成した。データ数は今後の充実を必要としているが、予察的にこれを2.6 Ga, 1.0 Ga, 0.6 Gaの各年代における大陸地殻の年代頻度分布として以下の様な議論を行った。 Rino et al.(2008)による現在の川砂ジルコンの年代頻度分布と、本研究で得られた2.6 Ga, 1.0 Ga, 0.6 Gaの各年代における砕屑性ジルコンの年代頻度分布を累積相対頻度分布曲線の形に表した。これらの曲線の形状から、地球史前半2.6 Ga以前には急激な大陸地殻の成長とともに、激しいマントルへの大陸地殻の沈み込みがあったこと、その後大陸地殻は成長を続けるものの1.0 Ga付近で大陸地殻の量は極大を迎え、それ以降現在まで減少していることが示唆された。このような定性的な大陸地殻の成長に関する議論に加え、海洋のSr同位体比進化(Shields and Veizer, 2002)を用い、過去の大陸地殻の存在量を見積もる計算を行った。海洋のSrは風化による大陸地殻からのフラックスと海嶺の火山活動によるマントルからのフラックスの主に2つの混合で同位体比が決まる。風化の影響を受ける海面上に露出した大陸面積と、海面下まで含めた大陸地殻の存在量は本来異なるが、大陸地殻の存在量と大陸から海洋に流入するSrのフラックスについて部分的な比例関係を仮定した。この計算による見積もりの結果、2.6 Gaには現在の約75 %にまで成長した大陸地殻が地球表層に存在し、1.0Gaには現在の大陸地殻の約1.5倍、その後現在まで大陸地殻は減少しているいう大陸地殻の成長モデルを提案した。