17:15 〜 18:45
[PPS08-P16] CVコンドライト隕石中のcompact Type A CAIの形成プロセス：溶融イベント後のメリライト凝縮
キーワード：CAI、凝縮、Al-Mg、二次イオン質量分析計(SIMS)
コンドライト隕石中のCa-Al-rich Inclusion(CAI)には、前駆物質の溶融と液滴からの結晶化により形成した粗粒の火成CAIと、太陽系星雲ガスからの凝縮によって形成された凝縮CAIが存在する。これらのCAIからは半減期0.705年の短寿命放射性核種である26Alの痕跡がみつかっている。近年、二次イオン質量分析計 (SIMS)を用いた高精度Al-Mg同位体測定により、凝縮CAIと火成CAIの初期26Al/27Al比の範囲 (~5.2 × 10−5から~3.4 × 10−5) は互いに一致していることが明らかになった (e.g., Kawasaki et al., 2019, 2020)。これは、太陽系最初期に凝縮CAIと火成CAIがそれぞれ約40万年間形成し続けたことを示している。
火成CAIであるcompact Type A (CTA) CAIは、åkermanite (åk)に乏しいメリライトマントルを持つ。このマントルは主にリバースゾーニングを示すメリライト結晶から構成され、太陽系星雲ガスからの凝縮によって形成されたと推測されている(e.g., Park et al., 2012)。しかし、CTAの凝縮マントル形成の詳細なメカニズムや時期については、未だ曖昧な点が多い。そのため、上述の通り、凝縮CAIと火成CAIの形成期間はそれぞれ明らかになっているものの、一つのCAIが、火成プロセスと凝縮プロセスの両方をどの程度の時間間隔で経験したのかはよくわかっていない。そこで本研究では、Northwest Africa (NWA) 7865 CV3コンドライト中のKU-N-02 CTAに対して岩石学的観察と北海道大学設置のSIMS (Cameca ims-1280HR)を用いたその場酸素同位体分析、Al-Mg同位体測定を行い、マントルの詳細な形成プロセスを解明した。KU-N-02 CTAは、åk-poorなマントルと火成コアから構成される。コアは火成CTAの典型的な組織を示し、その詳細な鉱物学、岩石学、酸素同位体組成はSuzumura et al. (2021)で研究された。火成コアとマントルの形成メカニズムと年代学を組み合わせることで、凝縮と溶融のどちらともを経験したCTAの包括的な特徴が明らかになる。
KU-N-02 CTAのマントルはスピネル、åk-poorメリライト、ペロブスカイトから構成される。コアメリライト結晶はノーマルゾーニングを示すが、各マントルメリライト結晶は結晶粒界に向かってリバースゾーニングを示した。KU-N-02を構成する鉱物の酸素同位体組成は、3酸素同位体図上のCCAM線に沿ってプロットされる。マントルとコアのスピネルはどちらも均質に16Oに富む (Δ17O〜−23‰)。一方で、コアメリライトの均質に16Oに乏しい (Δ17O〜−2‰)酸素同位体組成とは対照的に、マントルメリライトはΔ17O＝−2‰から−9‰の範囲で酸素同位体組成の変動を示した。また、コアメリライトがほぼ一定のδ25Mg値 (δ25MgDSM-3～+2から+3‰)を示すのに対して、マントルメリライトは、様々なδ25Mg値(δ25MgDSM-3～−2から+3‰)を示した。これらの岩石学的・同位体学的特徴は、マントル鉱物がコア形成後に様々な酸素同位体組成を持つ太陽系星雲ガスからの凝縮によって形成したことを示している。また、コアとマントルのAl-Mg鉱物アイソクロンから、初生26Al/27Al比はそれぞれコアで (4.66 ± 0.15) × 10−5、マントルで (4.74 ± 0.14) × 10−5であった。マントルはコア形成後に形成したことから、これらの初期26Al/27Al比を用いて、マントル形成とコア形成の最大年代差は0.05 Myrと見積もられた。これらの結果から、一つのCTA形成中の短期間 (<0.05 Myr)の間に、様々な酸素同位体組成を持つ太陽系星雲環境下で、火成プロセスとその後の凝縮プロセスが起こったことが示された。
火成CAIであるcompact Type A (CTA) CAIは、åkermanite (åk)に乏しいメリライトマントルを持つ。このマントルは主にリバースゾーニングを示すメリライト結晶から構成され、太陽系星雲ガスからの凝縮によって形成されたと推測されている(e.g., Park et al., 2012)。しかし、CTAの凝縮マントル形成の詳細なメカニズムや時期については、未だ曖昧な点が多い。そのため、上述の通り、凝縮CAIと火成CAIの形成期間はそれぞれ明らかになっているものの、一つのCAIが、火成プロセスと凝縮プロセスの両方をどの程度の時間間隔で経験したのかはよくわかっていない。そこで本研究では、Northwest Africa (NWA) 7865 CV3コンドライト中のKU-N-02 CTAに対して岩石学的観察と北海道大学設置のSIMS (Cameca ims-1280HR)を用いたその場酸素同位体分析、Al-Mg同位体測定を行い、マントルの詳細な形成プロセスを解明した。KU-N-02 CTAは、åk-poorなマントルと火成コアから構成される。コアは火成CTAの典型的な組織を示し、その詳細な鉱物学、岩石学、酸素同位体組成はSuzumura et al. (2021)で研究された。火成コアとマントルの形成メカニズムと年代学を組み合わせることで、凝縮と溶融のどちらともを経験したCTAの包括的な特徴が明らかになる。
KU-N-02 CTAのマントルはスピネル、åk-poorメリライト、ペロブスカイトから構成される。コアメリライト結晶はノーマルゾーニングを示すが、各マントルメリライト結晶は結晶粒界に向かってリバースゾーニングを示した。KU-N-02を構成する鉱物の酸素同位体組成は、3酸素同位体図上のCCAM線に沿ってプロットされる。マントルとコアのスピネルはどちらも均質に16Oに富む (Δ17O〜−23‰)。一方で、コアメリライトの均質に16Oに乏しい (Δ17O〜−2‰)酸素同位体組成とは対照的に、マントルメリライトはΔ17O＝−2‰から−9‰の範囲で酸素同位体組成の変動を示した。また、コアメリライトがほぼ一定のδ25Mg値 (δ25MgDSM-3～+2から+3‰)を示すのに対して、マントルメリライトは、様々なδ25Mg値(δ25MgDSM-3～−2から+3‰)を示した。これらの岩石学的・同位体学的特徴は、マントル鉱物がコア形成後に様々な酸素同位体組成を持つ太陽系星雲ガスからの凝縮によって形成したことを示している。また、コアとマントルのAl-Mg鉱物アイソクロンから、初生26Al/27Al比はそれぞれコアで (4.66 ± 0.15) × 10−5、マントルで (4.74 ± 0.14) × 10−5であった。マントルはコア形成後に形成したことから、これらの初期26Al/27Al比を用いて、マントル形成とコア形成の最大年代差は0.05 Myrと見積もられた。これらの結果から、一つのCTA形成中の短期間 (<0.05 Myr)の間に、様々な酸素同位体組成を持つ太陽系星雲環境下で、火成プロセスとその後の凝縮プロセスが起こったことが示された。