[S-MP26] 変形岩・変成岩とテクトニクス

[SMP26-P09] 幌満かんらん岩体上部のかんらん岩とマフィック岩からなる対称性がよい露頭の鉱物化学組成に記録されるマントルの再肥沃化

*栗原 圭佑¹、川本 竜彦¹、日原 彩¹、田阪 美樹¹、谷内 元² (1.静岡大学理学部地球科学科、2.国立研究開発法人産業技術総合研究所)

キーワード：再肥沃化、かんらん岩、マフィック岩、対称性

幌満かんらん岩体は北海道の日高変成帯の南端に露出する、上部マントルを起源とする超苦鉄質岩からなる。その岩石はほとんど蛇紋岩化作用を受けておらず、多様な岩相を示し昔からよく調べられてきた。岩体の特徴のひとつに、大小2種類の対称構造が観察されることが挙げられる。数100メートルのスケールの対称構造の形成には、メルト貫入部分からの距離によって、壁岩の枯渇度が段階的に変化するモデルが提案されている (Takahashi, 1991, Nature) 。レルゾライト－ハルツバージャイト－ダナイトの対称構造は温度勾配を表しているかもしれない。すなわち、最高温度のところがダナイトで離れると低温になり部分溶融度と共に枯渇度が下がるのかもしれない。一方、露頭で観察できる数メートルのスケールでの対称性は、2種類の岩石からなる地層の引き伸ばしと折り畳みを繰り返す変形によるというモデルが提案されている。本研究では、一つのかんらん岩層を中心として上下に対称構造が観察されるアポイ岳の北尾根に露出するかんらん岩とマフィック岩の互層からなる露頭 (寅丸, 1997, 地質学論集) より岩石試料を採取し、鉱物化学組成を測定した。

　かんらん岩とマフィック岩は、粒度や鉱物組み合わせが異なる。かんらん岩は比較的粗粒 (~250 µm)で、オリビンや輝石で主に構成される。マフィック岩は比較的細粒 (~150 µm)で、斜長石や角閃石を含む特徴を持つ。マフィック岩は、鉱物組み合わせや化学組成の後述する特徴からタイプⅠ (塩谷・新井田, 1997, 地質学論集; Takazawa et al., 1999, J. Petrol.) に分類される。

　かんらん岩層中のオリビンのFo値と輝石のMg#は、それぞれの層内では、±1の範囲内で均質であるが、層ごとに異なり88 ~ 92の多様性を示す。この中で、88 ~ 90の低い値を持つものは、薄い層厚で上下をマフィック岩に挟まれるものに限られ、対称中心の層もこの組成を持つ。また、それらのかんらん岩層中の単斜輝石リムのTiO₂含有量とAl₂O₃含有量はともに高い値を示す。これらのかんらん岩は「マフィック岩の化学的特徴を持つもの」と混合したものと推測する。

　マフィック岩層中のオリビンのFo値や輝石のMg# は、各層ごとに 84 ~ 88の多様性を持ち、かんらん岩よりも低い値を持つ。マフィック岩層中の単斜輝石リムのTiO₂含有量とAl₂O₃含有量はかんらん岩よりもともに高く、角閃石はTiに富むパーガス閃石～ケルスート閃石である。分析した試料の中には、91Foや91Mg#のかんらん岩層とほとんど同じオリビンのFo値、輝石のMg# を示すマフィック岩層も存在し、それらはTiO₂ とAl₂O₃含有量がともに低く、角閃石も含まない。これは斜長石を含むが、ほかのマフィック岩とは異なり、含斜長石ハルツバージャイトと呼びたくなるような岩石である。

　本露頭には、微細な層が細かく互層する部分があり、オリビンのFo値や輝石のMg# は91 ~ 92の値を示した。互層部分を斜長石レルゾライトとする解釈もあるが、典型的な斜長石レルゾライトと比べTiO₂含有量などが高く、かんらん岩層とマフィック岩層が細かく互層して化学組成はそれらの中間になったものと解釈する。仮に互層はかんらん岩層とマフィック岩層の引き伸ばしと折り畳みによるとすれば、互層はかんらん岩のマフィック岩による再肥沃化の途中を表していると解釈できる。

　マフィック岩層の単斜輝石では、顕著なTiやAlの累帯構造が存在する。Alは多くがコアで高く、Tiはリムで高い。Tiのゾーニングは、タイプⅠマフィック岩を作ったと推察される中央海嶺玄武岩と反応した痕跡を残していると考えられる。Alのゾーニング形成要因は不明だが、圧力の変化を記録している可能性がある。

　アポイ岳北尾根露頭の対称構造は、寅丸 (1997, 地質学論集) が提案した地層の引き伸ばしと折り畳みによって形成されたのだろう。私たちは、かんらん岩とマフィック岩が機械的に混合することでかんらん岩が再肥沃化する過程を観ている可能性を考えている。マフィック岩層の形成と、かんらん岩層との混合過程はどのタイミングで起きたのか分かると面白いだろう。本研究で調べた露頭の鉱物化学組成は、マフィック岩との混合によるかんらん岩の再肥沃化を記録していると結論する。