講演情報
[T4-P-8]日高変成帯泥質グラニュライト中グラファイトへの炭質物ラマン温度計の適用
*長野 珠子1、北野 一平2 (1. 北海道大学 理学院 自然史科学専攻、2. 北海道大学 総合博物館)
キーワード：
日高変成帯、グラファイト、ラマン分光、地質温度計
炭質物は被熱温度の上昇に伴い結晶化し，非晶質な状態から結晶質なグラファイトへと不可逆的に変化する．この変化に応じてラマンスペクトルも系統的に変化するため，炭質物ラマン温度計は変成岩の最高被熱温度推定に用いられてきた（Beyssac et al., 2002）．340–655 ℃の温度範囲では1000–1800 cm-1の一次領域を用いた温度計が広く用いられ（Aoya et al., 2010；Kaneki et al., 2024），近年では，2200–3200 cm-1の二次領域のS2-shapeを用いることで，600–800 ℃の高温条件に適用可能な温度計も提案されている（Rantitsch, 2023）．そのため，グラニュライト中の複数の産状をもつグラファイトないし炭質物に適当な温度計を適用し，変成作用の熱履歴を高精度に解読できる可能性がある．本研究では，複数の産状のグラファイトを含有し特異な等圧冷却過程をもつ（北野，2024），日高変成帯のマイロナイト化した泥質グラニュライトを対象に，グラファイトの産状・組織・ラマンスペクトルの特徴とその推定温度から，グラニュライトの熱履歴の復元を試みた．
日高変成帯は北海道中央南部に分布し，西縁の日高主衝上断層に向かって非変成堆積岩類からグラニュライト相へ変成度が上昇する累進的な帯状配列を示す．最下部のグラニュライトユニット西縁部では，日高主衝上断層の影響により著しいマイロナイト化が認められる（小山内ほか，2007）．
試料は，北野（2024）で報告されたザクロ石–直方輝石–黒雲母片麻岩（T01C）およびザクロ石–菫青石–珪線石–黒雲母片麻岩（T01D）である．両試料とも優白質部を伴い，マイロナイト化を受け，T01Cでは特にマイロナイト化が顕著である．T01Cでは，グラファイトは主に基質中または斜長石中でゾイサイトとNaに富む斜長石に置換された二次的組織に伴って産する． T01Dでは主に菫青石中，斜長石中の包有物，および基質中に産する．菫青石中のグラファイトは，菫青石のピナイト化部分に沿って産する．基質中のグラファイトは，両試料で黒雲母などとともにレピドブラスティック組織を示す．
測定したグラファイトのラマンスペクトルは，いずれもG-bandを主体とし，D1-bandおよびD2-bandを伴う．T01Cの斜長石中グラファイトではD1-bandの相対強度が比較的小さく，S2-shapeも比較的明瞭であった．一方，基質中のグラファイト，ゾイサイト＋Naに富む斜長石の形成に伴うグラファイト，およびT01Dの菫青石のピナイト化部分に沿うグラファイトでは，D1-bandおよびD2-bandが相対的に発達する傾向が認められた．Rantitsch（2023），Lünsdorf et al.（2017），Kaneki et al.（2024）の各温度計を適用した結果，推定温度は温度計および産状によって大きく異なり，同一試料・計算方法でも100℃以上の幅を示した．特にT01Cの斜長石中グラファイトでは，Rantitsch（2023）による温度計が最も高い温度を示した．一方，Lünsdorf et al.（2017）およびKaneki et al.（2024）を用いた温度計では，多くの分析点でより低い温度が見積もられた．これらの推定温度の多くは，北野（2024）で示されたピーク変成条件より低く，冷却期の温度条件またはそれ以下に相当する．
これは，本研究のグラファイトの多くが，最高被熱温度を単純には保持せず，後退変成期のマイロナイト化に伴う剪断変形や流体反応により，結晶構造が二次的に改変された可能性を示す（Kirilova et al., 2018）．特に，D1-bandおよびD2-bandが発達するグラファイトほどLünsdorf et al.（2017）およびKaneki et al.（2024）の温度計で低い温度を示す傾向があり，構造的欠陥の増加による低温側への見積もりを反映する可能性がある．以上より，グラニュライト中グラファイトに炭質物ラマン温度計を適用する際には，温度計の適用範囲だけでなく，産状，欠陥指標，および後退変成・変形履歴を合わせて評価する必要がある．
引用文献：Aoya et al.（2010）J．Metamorphic．Geol；Beyssac et al.（2002）J．Metamorphic．Geol；Kaneki et al.（2024）Prog．Earth and Planet．Sci．；Kirilova et al. （2018）Solid Earth；北野一平（2024）日本地質学会講演要旨；Lünsdorf et al.（2017）Int．J．Coal Geol．；小山内ほか（2007）地質学雑誌；；Rantitsch（2023）Int．J．Coal Geol．
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