T4[Topic] Metamorphic rocks and tectonics

entryECS: Early Career Scientist

[T4-P-5] Multiple garnet-forming metamorphism in orthopyroxene-garnet-biotite gneiss from Austhamaren, Sør Rondane Mountains, East Antarctica

*Keisuke KOJIMA¹, Tetsuo KAWAKAMI¹, Fumiko HIGASHINO¹ (1. Kyoto University)

Keywords:

UHT metamorphism,Gondwana,Granulite facies,Antarctica

　東南極セール・ロンダーネ山地（SRM）は、ゴンドワナ大陸の形成過程を理解する上で重要な、東アフリカ造山帯とクンガ造山帯の交差領域に位置する[1]。SRMではバルヒェン山の露頭から初めて超高温変成岩が報告された[2]のを端緒に、超高温変成の報告が続いている。[3]は、アウストハーマレンの変成炭酸塩岩から、ドロマイト/方解石－石墨間の炭素同位体分別を用いて、900℃近い変成ピーク温度を見積った。[4]は、ブラットニーパネから超高温変成条件を記録するルチルを報告した。SRMにおける超高温変成作用のテクトニックな意義を考えるうえで、その空間的広がりやタイミングの決定は不可欠である。そこで本研究ではアウストハーマレンに産する泥質片麻岩のP-Tパスを決定し、SRMにおける超高温変成作用の空間的広がりを検証する。
本研究で用いた試料は直方輝石-ザクロ石-黒雲母片麻岩であり、主として黒雲母からなるプレッシャーシャドウを伴う粗粒ザクロ石、直方輝石の斑状変晶、カリ長石の斑状変晶（直径10 mm）が観察される。また、カリ長石と僅かな斜長石、黒雲母からなるマトリクスにはザクロ石斑状変晶とは異なる段階で形成されたと考えられる直径約200 µmの細粒ザクロ石が多数産する。
ザクロ石斑状変晶のコア（XGrs = 0.06-0.07、XMg = 0.28-0.32）には粗粒（0.5-2 mm）な黒雲母とAn 25-28の粗粒(0.5-1 mm)な斜長石が包有される。マントル（XGrs = 0.03-0.05、XMg = 0.23-0.35）には約200 µmの細粒黒雲母とAn30-35の細粒斜長石（<100 µm）が包有される。リム（XGrs = 0.10-0.13、XMg=0.17-0.35）には石英とAn30-35の斜長石が包有される。細粒ザクロ石コアの包有物とXGrsはザクロ石斑状変晶のリムと同じだがXMg は0.14-0.30と異なる。細粒ザクロ石リムはXGrs = 0.08-0.10、XMg = 0.13-0.21である。細粒ザクロ石のリムは、An34-37の斜長石と接する。
直方輝石斑状変晶は斜長石のラメラを有する。ホストの直方輝石のAl₂O₃濃度は1.6-2.1 wt%だが、離溶前の直方輝石のAl₂O₃濃度を復元すると2.7 wt%であった。
カリ長石斑状変晶には幅約1-5 µmの一次的な斜長石ラメラと、さらに細い二次的な斜長石ラメラが産する。これらが離溶する前の三成分系長石の復元組成はAn_4.0-5.4Ab_15.4-25.6Or_69.7-80.6であった。
XGrsの値を用いてザクロ石は、(i)斑状変晶のコア、(ii)斑状変晶のマントル、(iii)斑状変晶のリムと細粒ザクロ石のコア、(iv)細粒ザクロ石のリムの四段階に分けられる。ザクロ石は、(ii)の段階では試料中に斑状変晶として産する斜長石ラメラ析出前の直方輝石及びカリ長石の他に、ザクロ石斑状変晶のマントルに包有される石英、斜長石、黒雲母、カリ長石、イルメナイトが共存していたと考えられる。(iii)の段階では、包有物として産する石英、斜長石、カリ長石、斜長石ラメラ析出後の直方輝石、イルメナイトと共存し、(iv)の段階ではザクロ石と接する斜長石、マトリクスに産する石英、カリ長石、黒雲母、イルメナイトと共存していたと考えられる。
異なる産状を持つザクロ石の形成条件を制約するために、シュードセクション解析を行った。その結果、(iii)の段階の鉱物組み合わせならびにXGrsとザクロ石に包有される斜長石のAn値のアイソプレスから、860-920℃、9-10 kbarのP-T条件が求まった。このP-T条件下ではラメラ析出後の直方輝石の組成も再現されている。また(iv)の段階のXGrsと細粒ザクロ石と接する斜長石のAn値のアイソプレス及び鉱物組み合わせから、750-860℃、6-8kbarのP-T条件が求まった。このように本試料はザクロ石斑状変晶のリムと細粒なザクロ石のコアを形成する変成ピークを経て、細粒ザクロ石のリムの形成を伴う減温・減圧の過程を経験したと考えられる。変成ピーク温度は[3]が変成炭酸塩岩から見積もった温度と調和的である。従って、アウストハーマレンはSRMにおける超高温変成岩の分布域の縁辺部に位置する可能性がある。

引用文献[1] Satish-Kumar +(2013) Precambrian Research, 234, 1–7.[2] Higashino & Kawakami (2022) JMPS, 117, 010.[3] Satish-Kumar +(2025) Geological Journal, 60, 455-483. [4] Gondo et al. (2025) The 16th Symposium on Polar Science, OGo9