[P-PS22] 太陽系における惑星物質の形成と進化

[PPS22-13] アエンデ隕石Type C CAIの酸素同位体分布と加熱溶融のAl-Mg年代

*川崎 教行¹、加藤 千図²、伊藤 正一³、若木 重行⁴、伊藤 元雄⁴、圦本 尚義¹ (1.北海道大学、2.IPGP、3.京都大学、4.海洋研究開発機構)

隕石に含まれるCAI (Ca-Al-rich inclusion)は，初期太陽系星雲中で何度も加熱溶融を経験し形成したとされている(e.g., Yurimoto et al., 1998)。このことは，初期太陽系で過渡加熱イベントが繰り返し起きていたことを示す。CAI中には，半減期73万年で²⁶Mgへと壊変する消滅核種，²⁶Alの痕跡が見つかっている (e.g., MacPherson et al., 1995)。よってAl-Mg相対年代系を用いることでCAI加熱イベントの年代測定が可能だが，そのためには，CAI加熱溶融履歴の詳細な理解が必要である。本研究では，アエンデ隕石のType C CAI，EK1-04-2の岩石学的研究と酸素同位体分析による加熱溶融履歴の評価を行った。それに基づき，異なる溶融履歴を経た鉱物それぞれに対してAl-Mg年代測定を行い，CAIの加熱溶融年代を求めた。
試料の観察と元素分析，結晶方位解析はFE-SEM-EDS-EBSDシステム (JEOL JSM-7000F; Oxford X-Max 150; Oxford HKL)を用いて行った。酸素・Al-Mg同位体分析はSIMS (Cameca ims-1270, ims-1280HR)で行った。
EK1-04-2は約2 mmの大きさのCAI破砕片で，主にスピネル，アノーサイト，オリビン，ディオプサイドから成る。EK1-04-2は，構成鉱物の量比と化学組成の違いによりコア部とマントル部に分けられる。コア部では，自形のスピネルが他鉱物の結晶に囲まれている。アノーサイトは自形から半自形を示す。オリビンは半自形から他形を示し，自形のアノーサイト，スピネルと接する。ディオプサイドは他形を示し，スピネル，オリビンを囲む。したがってコア部の構成鉱物の結晶化順序は，スピネル，アノーサイト，オリビン，ディオプサイドの順となる。マントル部はコア部と同じ鉱物組み合わせだが，コア部が部分溶融，再結晶化した組織をもつ。
鉱物の酸素同位体組成は，CCAMライン上で分布し（δ¹⁸O = -44から+9‰），EK1-04-2が化学的に非平衡であることを示している。スピネルは¹⁶Oに富む組成（δ¹⁸O ~ -43‰）をもち，一方でアノーサイトは¹⁶Oに乏しい組成（δ¹⁸O ~ +8‰）をもつ。コア部のオリビンとパイロキシンは均一な酸素同位体組成（δ¹⁸O ~ -15‰）をもつ。マントル部のオリビンとパイロキシンは，コア部の同鉱物に比べて¹⁶Oに乏しい組成（δ¹⁸O = -13から-4‰）をもつ。鉱物のAl-Mg同位体分析の結果，スピネルは(²⁶Al/²⁷Al)₀ = (3.5±0.2) x 10^-5，アノーサイトは(-1±5) x 10^-7，コア部のオリビンとパイロキシンは(-1±7) x 10^-6のライン上にプロットされた。マントル部のオリビンとパイロキシンは，コア部の同鉱物よりも低いδ²⁶Mg*値を示した。
同位体的非平衡と岩石学的特徴から，EK1-04-2の形成過程は以下のように考察される。前駆CAIは，太陽系誕生から43万年後に形成した。その少なくとも160万年後に，CAIは部分溶融し，部分溶融メルトと周囲の¹⁶Oに乏しい星雲ガスとの間で酸素同位体交換が起こった。¹⁶Oに乏しいコア部のオリビンとパイロキシンはこの部分溶融メルトから結晶化した。その後，Al-richコンドリュールがCAIに付着し，再び部分溶融が起こり，マントル部を形成した。最後に，アノーサイトの酸素・マグネシウム同位体は，アエンデ隕石母天体上での変成作用中に固体中の原子拡散により再分配された。本研究から，EK1-04-2は初期太陽系円盤を少なくとも160万年以上漂い，その間に二度の加熱溶融を経験したことがわかった。また，母天体上での変成作用により，CAIの酸素同位体と²⁶Al-Mg系は，結晶サイズによって部分的に撹乱されていることが示された。