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岩石学とテクトニクス


岩石学という学問
2020.3.8
 偏光顕微鏡による岩石記載学、全岩化学分析・EPMA極小部化学組成分析・同位体分析等の岩石化学、高圧・高温実験による相律図等を駆使した岩石成因論からなる。
 対象岩石は、火成岩(火山岩、半深成岩(岩脈、岩床)、深成岩)、堆積岩(火山砕屑岩を含む)、変成岩がある。

オフィオライト
2020.3.8
 超塩基性岩(橄欖岩、輝石岩)、高圧変成岩(角閃岩等)、ドレライト(粗粒玄武岩)岩脈群、枕状玄武岩質溶岩、チャートや石灰岩等の海底堆積物が一連に上載する地質ユニットを、総称してオフィオライトという。
 オフィオライトは、一般的には、海洋地殻が、プレートテクトニクスで収束し、大陸地殻に付加して陸化したものと考えられている。
 Robert.G.Coleman "Ophiolites" Ancient Oceanic Lithosphere?
 Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork,1977.
    

変成岩研究の進展と展望
 地質学雑誌 第123巻第9号「125周年記念特集:日本の変成岩研究の最近の進展と将来展望(その1)」, 2017年9月
 榎並正樹・平島崇男,2017,高圧−超高圧変成岩研究25年,地質学雑誌,123,661-675
(Enami,M. and Hirajima,T.,2017,Progress on Petrology of high- and ultrahight pressure metamorphic rocks:25years.Jour.Geol.Soc.Japan,123,661-675)
 本論文では主に1990年代以降に印刷公表された研究成果をもとに,沈み込み帯や大陸衝突深部で起こっているダイナミクスや物質相互作用を記録した高圧−超高圧変成岩の研究を概観している。そして,その内容は,世界の超高圧変成帯のうち日本の研究者が岩石学的分野において重要な貢献をした地域と、日本の高圧変成地域(三波川変成帯や蓮華帯・黒瀬川帯・長崎変成岩・神居古潭帯)のエクロジャイトおよびそれに関連する岩相に焦点を当てたものである。
 日本人研究者が貢献した世界の変成帯、すなわち中国東部・大別山−蘇魯(Dabie Shan−Sulu)超高圧変成帯,カザフスタン・コクチェタフ山塊,チェコ・ボヘミア山塊,キルギス・天山山脈,西アルプス,スカンジナビア半島カレドニア造山帯においては,3GPa(100km以深)や5-6GPa(深さ約200km)の高圧、超高圧下で形成されたコース石や変成マイクロ・ダイヤモンドが報告されている。

 地質学雑誌 第123巻第9号「125周年記念特集:日本の変成岩研究の最近の進展と将来展望(その1)」, 2017年9月
青矢睦月・遠藤俊祐,2017,初期三波川変成作用の認識,及び後期白亜紀三波川沈み込み帯の描像,地質学雑誌,Vol.123,No.9,p.677-698
(Aoyama,M. and Endo,S.,2017,Recognition of the 'early' Sambagawa metamorphism and a schematic cross-section of the Late Cretacaous Sambagawa subduction Zone:25years.Jour.Geol.Soc.Japan,123,677-698)
 近年の四国三波川帯に関する研究から,テクトニックブロックと認識されてきた粗粒の含エクロジャイト岩体群に前期白亜紀(約116Ma)の初期三波川変成作用が記録されていることが判明した。すなわち、エクロジャイト片岩の発見によって、もともと海洋地殻の表層部をなしていた苦鉄質片岩や泥質片岩の変成条件がエクロジャイト相に達していたことが確実となった。
 一方、後期白亜紀(約89〜85Ma)の主たる三波川変成作用については,海嶺の海溝への接近というテクトニックな状況,蛇紋岩化したマントルウェッジの存在,またスラブとマントル対流の結合深度(約65km)や上盤側大陸地殻の厚さ(約30〜35km)が認識され,当時の沈み込み帯の模式断面図がかなり具体的に描けるようになった。
 同時に散在する超苦鉄質岩類が上盤側マントルウェッジ起源であることも判明し,三波川帯は「深部沈み込み境界の化石」として再認識された。深部低周波微動やスロースリップなど,現世沈み込み帯で観測される注目すべき地質現象の解釈に当たり,物質科学的な情報を提供しうるフィールドとして期待がかかる。

 地質学雑誌 第123巻第10号 907-919ページ 「125周年記念特集:日本の変成岩研究の最近の進展と将来展望(その2)」, 2017年10月
 前川寛和・村田恵子,2017,マリアナ前弧域直下の蛇紋岩化作用と低温高圧型変成作用,地質雑,123,907-919.
(Maekawa, H. and Murata, K., 2017, Serpentinization and blue-
schist-facies metamorphism beneath the Mariana forearc. Jour. Geol. Soc. Japan,123,
907-919.)
 (当サイト前置き;北海道神居古潭帯や千葉県峰岡帯などの脆弱な蛇紋岩を掘削するトンネル工事は、しばしば大きな塑性地圧や大規模な断層群に苦しめられる難工事で、近年は多重支保構造の適用によっていわゆる後荷を生じる膨張性地圧に打ち勝ってきた。)
 近年の海洋調査船による海底での地質学・岩石学的研究が進展し、例えば日本列島南方海域のマリアナ前弧には蛇紋岩海山が数多く存在し,巨大な海山群を形成していることが分かってきた。
 これらの海山を構成する蛇紋岩化したかんらん岩に含まれる蛇紋石鉱物は,クリソタイル/リザダイトを主体とするが,より高温粂件下で安定なアンティゴライトを含む鉱物共生をもつものもあり,それらは特徴的にcleavable olivineを伴う。また,アンティゴライトの形成前後に形成されたクリソタイル/リザダイト脈が共に認められ,沈み込み帯内部における蛇紋岩化作用時のテクトニックな下降・上昇過程を示唆していると考えられる。
 これまでにマリアナ前弧のコニカル海山,ツインピークス海山,南チャモロ海山から低温高圧型変成岩類が発見されており,それらは青色片岩相の低温部の変成作用を受けたと推定される。これらの中には角閃岩が再度変成作用を受けたものがあり,その角閃岩の初期の鉱物組合せから青色片岩相の変成作用に先立つ緑簾石-角閃岩相当の変成作用の存在を示唆している。

 小山内康人・中野伸彦・足立達朗,2017,島弧一大陸地殻深部現象の研究進展:超高温変成作用の精密解析.地質雑,123, 879-906. COsanai, Y., Nakano, N. and Adachi, T.,2017,Recent progress in lower crustal process: precise analyses on ultrahigh-temperature metamorphism. Jour. Geol. Soc. Japan, 123, 879-906.)
 超高温変成作用とは,およそ1GPa以下の比較的低温条件下で900℃以上のグラニュライト相の中でも特に高温な変成温度条件を示す変成作用と定義される。超高温変成作用は地殻内で起こりうる高温限界で生じる変成作用であり,一般に特異な鉱物共生と様々な変成ステージで形成されたシンプレクタイトなどの複雑な組織を保持する場合が多い。このような超高温変成岩の精密解析から得られる温度−圧力−時間履歴は,地殻内における物理・化学現象,ひいては地球創生期からの造山運動や大陸地殻成長プロセスの解明に重要な意味を持ち、様々な意見があるもののプレート境界域(収束型および発散型)で生じるマントルに由来するマグマ活動との関連が指摘されている。
 地質学会創立100周年以降現在までの25年間において,日本の地球科学者によって多くの新たな超高温・変成岩の発見とその形成過程の解析,加えて多くの超高温実験も実施されてきた。本論では,過去25年間における日本人研究者による超高温変成岩の研究について概括し,主に著者らが行ってきた太古代末期〜白亜紀における超高温変成岩体の研究と実験岩石学的研究について,新たに取得したデータを交えつつ紹介する。研究事例は,1)東南極・ナビア岩体,2)スリランカ・ハイランド岩体,3)ベトナム・コンツム地塊,4)肥後変成岩体,5)フッ素含有Btの脱水溶融実験である。

2020.4.29
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