[M-IS13] 地質学のいま

[MIS13-P08] ジルコンU–Pb年代と微量元素組成に基づく佐渡鉱床形成時における火成活動の復元

*平田 和希¹、青木 翔吾¹、昆 慶明²、渡辺 寧¹ (1.秋田大学大学院国際資源学研究科資源地球科学専攻、2.産業技術総合研究所地圏資源環境研究部門)

キーワード：ジルコン、鉱床、U–Pb年代、微量元素組成

佐渡島には日本列島がアジア大陸と陸続きであった時代から，日本海が拡大し現在の日本列島となった時代の岩石記録が残されており，日本で二番目の産金量を誇る佐渡鉱床が分布している．先行研究では佐渡鉱床の形成年代（約25-21Maと約15-13Ma）が日本海拡大によって形成された大和海盆（佐渡島から西に200km程度）の形成年代（約23Ma）と一致することから，日本海拡大時に生じた火成活動に伴う熱水によって佐渡鉱床は形成されたと考えられている．先行研究では佐渡鉱床周辺の火成活動に着目されておらず，また既に報告されている火成岩の形成年代からは鉱床形成時の佐渡島での火成活動を特定することができなかった．そして鉱床周辺近傍の火成岩は強い熱水変質作用によって初生的な地球化学的情報は失われているため，火成活動の性質と鉱床形成との関連性を議論することが困難となっている．そこで本研究では物理化学的改変に耐性のあるジルコンのU–Pb年代と微量元素組成から，鉱床形成に関与したと考えられる火成岩の結晶化年代とテクトニクス，化学的な性質を検討した．
　分析試料は佐渡鉱床周辺に分布する，構造的下位から相川層（21102904, 22051007），真更川層(22051006, 22051002)，金北山層(22051005, 22051009, 22051004, 22051001)，貫入岩(相川層中：21102901, 金北山層中：22051008)の各岩相から試料を採取した．本研究では分離した各ジルコン粒のカソードルミネッセンス像に基づき，LA-ICP-MSによるU–Pb年代測定と微量元素組成分析を行った．
　各試料で年代測定を行った結果，以下の年代値が得られた．【相川層】21102904：27.64±0.90 Ma， 22051007：25.46±0.77 Ma．【真更川層】22051006：23.59±0.44 Ma，22051002：22.87±0.35 Ma．【金北山層】22051005：22.72±0.52 Ma，22051009：22.24±0.36 Ma，22051004：22.87±0.32 Ma，22051001：20.99±0.45 Ma．【貫入岩】21102901：25.03±0.56 Ma，22051008：21.87±0.33 Ma．本研究で得られた年代値は層序と整合的な値を示している．佐渡鉱床の形成年代の約25-21Maと分析試料の年代値は一致するが，先行研究の記載によれば貫入岩（相川層中：21102901）と相川層は鉱脈に切られていることから，鉱床形成時の火成活動は真更川層，金北山層と貫入岩（金北山層中：22051008）であると考えられる．
　ジルコン微量元素組成の特徴は3つのグループ（鉱床形成時：①，②，鉱床形成以前：③）に分類される．①：高いU/Yb比（0.2-1.5），低いSc/Yb比（0.05-0.20），低いNd/Yb比（0.001-0.003），②：高いU/Yb比（0.5-3.0），高いSc/Yb比（0.10-0.30），低いNd/Yb比（0.001-0.005），③：低いU/Yb比（0.2-0.8），高いSc/Yb比（0.15-0.30），高いNd/Yb比（0.025-0.015）．鉱床形成時と以前の微量元素組成を対比した結果，鉱床形成時のみにみられる特徴的なグループは①であった．①の特徴は鉱床形成以前と比較して，ジルコン晶出時に地殻同化（高いU/Yb比）と結晶分別作用が進んだ（低いSc/Yb比，低いNd/Yb比）マグマであったことを示しており，佐渡鉱床を形成した火成活動はこうした性質をもつマグマに関連していた可能性がある．