Presentation Information
[T2-P-3]Simultaneous determination of zircon U-Pb age, titanium concentration, and Th/U in the Shiraishino granodiorite, central Kyushu, Japan: Implication on the cooling process of the magma chamber
*Kakeru SAKAMOTO1, Ogita Yasuhiro2, Sakata Shuhei3, Imura Takumi4, Yokoyama Tatsunori2, Ohno Takeshi5, Yuguchi Takashi1 (1. Kumamoto Univ., 2. JAEA, 3. Univ. Tokyo, 4. Yamagata Univ., 5. Gakushuin Univ.)
Keywords:
Shiraishino granodiorite,cathodoluminescence image,zircon U-Pb age,Ti concentration,Th/U
花崗岩は地殻に貫入した珪長質マグマが地表に噴出することなく, 地下深部でマグマ溜りを形成し, 長い時間をかけて冷却固化した岩石である．この花崗岩質マグマの大陸地殻への付加は, 地殻の発達・進化を評価する上で重要な現象である．大陸地殻の発達・進化をもたらす火成活動は地史を通して一定ではなく, マグマが大量に生成されるイベントである“フレアアップ”が生じることが知られている(Paterson and Ducea, 2015)．フレアアップ期に生じた花崗岩質マグマの地殻浅部での冷却過程の解明は, 大陸地殻の発達・進化を知る上で重要な知見をもたらす. 本研究では白亜紀のフレアアップ期に形成された九州中部の白石野花崗閃緑岩体を研究対象とし，その冷却過程について報告する．白石野花崗閃緑岩は肥後深成岩類を構成する1岩体であり，Rb-Sr全岩アイソクロン年代は121±14 Maと報告されている(亀井ほか, 1997)．肥後深成岩類は臼杵-八代構造線の北側に位置し，肥後深成岩類の中で白石野花崗閃緑岩体は東西に伸びる帯状の分布を持つ(亀井ほか, 1997)．岩相は主にホルンブレンド-黒雲母花崗閃緑岩で構成されており(亀井ほか, 1997), アダカイトと似た特徴を有することが報告される(Kamei, 2004)．Kamei (2004)は，このアダカイト的特徴は分別結晶作用によって形成されたことを報告した．ジルコンの産出はKamei (2004)により報告されている．ジルコンは火成岩に広く観察される重鉱物であり，火成岩の歴史や成り立ちを記録している鉱物の1つである．白石野花崗閃緑岩体に産するジルコンに対してカソードルミネッセンス(CL)像に基づく内部構造の評価，ならびにレーザーアブレーション融合プラズマ質量分析装置(LA-ICP-MS)による，ジルコンU-Pb 年代，Ti濃度，Th/Uの同時定量分析を実施した．分析手法はYuguchi et al. (2020)を踏襲した．Ti濃度はTi-in-zircon 温度計を用いることで，結晶化温度の導出が可能である(Ferry and Watson, 2007)．また，Th/Uはマグマ溜り内での結晶分別の程度の指標として用いることができる(Kirkland et al., 2015)．これらを関連させることで，白石野花崗閃緑岩を形成したマグマ溜りの冷却過程を議論する．CL像観察の結果，白石野花崗閃緑岩体のジルコンは，波動累帯構造(OZ)と低輝度均質コア(LLC)からなる内部構造を有する．またジルコンU-Pb年代は122.5 ±2.8 Maから99.9 ±3.5 Maの年代幅を有し，確率頻度分布図では約107 Maに単峰性のピーク年代を有する．このことから白石野花崗閃緑岩が約107 Maを中心とした1つのイベントによって形成したことが解釈できる．サンプルごとの温度時間履歴には明瞭な相違がなく，約107 Maにマグマが800℃から650℃まで冷却したことを示す．温度とTh/Uの関係図において，広い温度の変化に対して，Th/Uの分布は限定的である．つまり温度の低下に対するTh/Uの減少は認められない．九州宮崎県の大崩山花崗岩体の温度とTh/Uの関係は温度の低下につれてTh/Uが減少しているトレンドを示す(Yuguchi et al., 2023)．Yuguchi et al. (2023)では，このトレンドは温度低下に伴う結晶分別によるものであると解釈した．白石野花崗閃緑岩体は，このようなトレンドが確認できず，800℃から650℃の温度条件下で累進的な結晶分別の傾向が認められない．このことは，白石野花崗閃緑岩体を形成したマグマは，800℃から650℃の範囲において大崩山花崗岩体よりも大きな冷却速度を持つ可能性を示唆する．本報告は経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和6年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業(JPJ007597) (地質環境長期安定性総合評価技術開発)」の成果の一部を使用している．
文献 Ferry and Watson. (2007) Contributions to Mineralogy Petrology. 亀井ほか (1997) 岩石鉱物科学. Kamei (2004) Journal of Asian Earth Sciences. Kirkland et al. (2015) Lithos. Paterson and Ducea. (2015) Elements. Yuguchi et al. (2020) Lithos. Yuguchi et al. (2023) Lithos.
文献 Ferry and Watson. (2007) Contributions to Mineralogy Petrology. 亀井ほか (1997) 岩石鉱物科学. Kamei (2004) Journal of Asian Earth Sciences. Kirkland et al. (2015) Lithos. Paterson and Ducea. (2015) Elements. Yuguchi et al. (2020) Lithos. Yuguchi et al. (2023) Lithos.