T4［トピック］変成岩とテクトニクス

学生優秀発表賞エントリーECS: Early Career Scientist

[T4-P-19] 三波川変成帯長瀞地域における石英脈中の集合体ザクロ石

*加藤 将人¹、乾 睦子¹、道林 克禎² (1. 国士舘大学、2. 名古屋大学)

キーワード：

三波川変成帯、長瀞、ザクロ石、変成岩、スペッサルティン

　ザクロ石は幅広い温度圧力で安定なため、変成岩に広く出現していることが知られている。再結晶した条件を化学組成の累帯構造として残すことから沈み込み帯の温度圧力条件の変化を読み取る研究が多く行われている。近年長瀞地域の三波川変成岩の石英脈中にMnに非常に富んだザクロ石を新たに発見し、EBSDによる結晶方位解析の結果このザクロ石は微小な結晶からなる集合体だと分かった。本研究ではこれらのザクロ石の詳細な化学組成累帯構造の測定と、ラマン分光分析による包有石英の残留圧力の計測を行ったので報告する。
対象地域である長瀞の三波川変成帯は、その大部分が泥質および砂質堆積岩起源の結晶片岩からなり、少量の苦鉄質片岩、石英片岩を伴い、数か所に蛇紋岩体が分布している。石墨を含む泥質~砂質片岩の鉱物組み合わせおよび石墨化度の値に基づいて変成温度の低い方から第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ帯に分帯されている（橋本ら,1992）。サンプル採集地点は第Ｉ帯とされる地域にあるが、泥質片岩層に局所的にザクロ石が出現する露頭の一つとして知られる。対象の露頭は厚さ5m程度の淡緑色の砂質片岩層であり、見かけ上位に黒色の泥質片岩、下位にアルバイトスポットが発達した緑色片岩が見られる。上位の泥質片岩層との境界は面構造に平行で、その泥質片岩中の炭質物のラマン分光分析により変成温度のピークは約400～460 ℃とされている（Inui et al. , 2017）。本サンプルは白雲母、緑泥石が定向配列し、主に石英からなる層と交互に片理を形成していた。各石英層の厚さは約 1.2 mm であり、石英粒子は片理と平行に伸長し長さは 100～200 μm程、幅は 40 μm程であった。厚さが異なる複数の低角な石英脈が無数に見られ、そのような石英脈中の石英は直径 200～300 μm程で角張った不定形であり、母岩中の石英層とは厚さも結晶の大きさ、形状も異なっていた。このような石英脈中に黄色みがかった直径1～2 mm 程の角ばったザクロ石が点在していた。現在のところこのザクロ石は一枚の石英脈のみから距離数mの範囲で見つかっていて、同露頭の他の石英脈には見られない。
SEM-EBSDを用いた結晶方位の測定から、このザクロ石は大きさ5～10 μm程の微小な結晶からなる集合体だと分かっている。SEM-EDSによるマッピング分析の結果をEBSDの結果と照合したところ、集合体をなす細粒ザクロ石の各粒子はFeに富みAlに乏しい部分[A]を核として、Mn端成分が約80 mol%を占める化学組成[B]のザクロ石からなる主要部分が成長していた。集合体ザクロ石の外周にはCa端成分が多い自形成長部分[C]が見られた。集合体ザクロ石はしばしばいくつかに割れたような産状を示し、その割れ口には[C]の成長がある場合とない場合が見られた。
集合体ザクロ石付近にだけ直径20 μm程の自形ザクロ石が分布しており、それらのコア、リムの化学組成はそれぞれ［Ｂ］、［Ｃ］と一致した。更にこの外側には部分的にFeに富む部分[D]が見られ、過去に同露頭で産出した泥質片岩中にみられるザクロ石のマントル部分と化学組成が似ていた（Inui et al. , 2020）。
ラマン分光分析によって自形の細粒ザクロ石に包有されている石英の残留圧力を測定した結果、石英のピークシフト量は-0.08～0.04 cm^-1であった。これを弾性理論モデルに基づき換算すると、捕獲時の圧力は 150～200 MPaと推定された。
集合体ザクロ石は石英脈中にあることから何らかの流体が関与した可能性があるが、それらの石英脈が片岩全体の著しい塑性変形に追随して褶曲していることから、この低角石英脈の形成は塑性変形より後ではなかったことが分かる。自形細粒ザクロ石が[C]を持つことから、これらは集合体から分離した細粒ザクロ石の縁に、集合体と同じように[C]が成長したことによってできたことが分かった。さらにその外側に成長した[D]が上位の泥質片岩中のザクロ石と同じ化学組成だったことからも、この集合体ザクロ石はこの地域の変成ピーク時までにはここに到達し、周囲の岩石と共に三波川変成作用で再成長したと考えられる。また、石英ラマン圧力計の残留圧力が低圧を示したことから何らかの理由で陰圧に近い環境になった可能性がある。
参考文献
橋本光男ら. 地質学雑誌. 1992, 98, 953-965
Inui et al.Minerals. 2020, 10, 292-305.
Inui et al.国士舘大学理工学部紀要. 2017, 11, 55-60.