初期地球における高度変成岩の形成プロセスと酸化還元状態

早期地球强变质岩的形成过程和氧化还原状态

• 批准号: 06740413
• 负责人: 角替 敏昭
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Shimane University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740413/
• 关键词: チャノッカイト; グラニュライト; 酸素分圧; リンポポ帯; 始生代; ジンバブエ

本研究は南部アフリカ・リンポポ帯北縁部の変成作用における酸化還元状態を決定し、変成作用に関与した流体組成を推定することを目的とした。リンポポ帯は世界最古の高度変成帯(グラニュライト帯)であり、初期地球の地殻(特に下部地殻)形成プロセスを解明する上で重要な変成帯である。初期の高度変成帯にはチャノッカイト(斜方輝石を含む花崗岩質片麻岩)が存在し、初期地球とそれ以降の時代との違いを明らかにする大きな鍵を握っていると思われる。流体組成の推定には、安定な鉱物組合わせの選定など問題点があるため、本研究では岩石中の酸素分圧を決定し、変成作用における酸化還元状態を明らかにした。補助金によって購入したパソコン及びメモリーを用い、酸素分圧計算のためコンピュータープログラムを作成した。このプログラムにより化学分析によって得られた分析データを保存し、これらを用いて酸素分圧をルーチンで迅速に計算することが可能となった。このプログラムにより磁鉄鉱-チタン鉄鉱組合せおよび磁鉄鉱-斜方輝石-石英組合せの両方から酸素分圧を求めることができる。分析および計算の結果、チャノッカイトの酸素分圧は高く(QFMバッファー以上)酸化的条件を示し、斜方輝石を含まない岩石はやや還元的である。一方、ペグマタイト的チャノッカイト(おそらく脱水溶融で形成されたメルトの固結物)はさらに還元的であり、グラファイトの安定領域付近にある。しかしこの岩石にはグラファイトが見られないため、多量のCO_2が存在した証拠はない。つまりCO_2の浸透によるモデル以外のプロセスによってリンポポ帯北縁部のチャノッカイトは形成されたと考えるべきであろう。

本研究的目的是确定南部非洲林波波带北缘变质作用过程中的氧化还原状态，并估计变质作用中涉及的流体成分。林波波带是世界上最古老的高度变质带（麻粒岩带），是阐明早期地壳（特别是下地壳）形成过程的重要变质带。辉岩岩（一种含有斜方辉石的花岗片麻岩）存在于早期高级变质带中，被认为是澄清地球早期和晚期之间差异的关键。估计流体成分存在选择稳定的矿物组合等问题，因此在本研究中，我们确定了岩石中的氧分压并阐明了变质过程中的氧化还原状态。使用通过赠款购买的计算机和内存，创建了一个计算机程序来计算氧分压。该程序可以保存从化学分析中获得的分析数据，并使用它们定期快速计算氧分压。该程序可以测定磁铁矿-钛矿组合和磁铁矿-斜方辉石-石英组合中的氧分压。分析和计算表明，钙镁石的氧分压较高（高于 QFM 缓冲区），表明处于氧化状态，而不含斜方辉石的岩石则具有一定程度的还原性。另一方面，伟晶岩硅钙石（可能是脱水熔融形成的熔体结核）更具还原性，位于石墨的稳定区域附近。然而，由于在该岩石中没有发现石墨，因此没有证据表明存在大量CO_2。换句话说，应该认为林波波带北缘的钙镁石是由不同于CO_2渗透模型的过程形成的。

项目成果

角替敏昭、圦本尚義: "SIMSによる太古代岩石のU-Pb年代" 月刊地球号外. 10. 62-66 (1994)

Toshiaki Kakugae、Naoyoshi Kakumoto：“使用 SIMS 确定太古宙岩石的 U-Pb 年龄”，地球月刊特刊，10. 62-66 (1994)。

Tsunogae,T.: "Compositional variation of Precambrian pelitic rocks" Memoirs of the Fac.of Ed.,Shimane Uni.28. 25-33 (1994)

Tsunogae,T.：“前寒武纪泥质岩的成分变化”回忆录 Fac.of Ed.，岛根大学 28。

Tsunogae,T.and Yurimoto,H.: "SIMS U-Pb age of zircons in Archean granulites from the Limpopo Belt,southern Africa." U.S.Geological Surver Circular. 1107. 329- (1994)

Tsunogae,T. 和 Yurimoto,H.：“南非林波波带太古代麻粒岩中锆石的 SIMS U-Pb 年龄。”

Tojo,S.,Miyano,T.,and Tsunogae,T.: "H_2O-rich fluid inclusion in quartz from charnockite near the Manjirenjidam in the Limpopo Northern Marginal Zone,Zimbabwe." Ann.Rep.,Inst.Geosci.,Univ.Tsukuba. 20(in press). (1994)

Tojo,S.、Miyano,T. 和 Tsunogae,T.：“津巴布韦林波波省北缘地区 Manjirenjidam 附近的镁钙岩石英中富含 H_2O 的流体包裹体。”