講演情報
[R6P-06]東太平洋海膨 Hess Deep の下部海洋地殻斑れい岩類に産する含 Ti 酸化鉱物の成因
*千葉 明1、星出 隆志1、近藤 恵2 (1. 秋田大学、2. キタイ設計株式会社)
キーワード：
クロムスピネル、アーマルコライト、IODP Exp. 345、Site U1415、バウンダリーレイヤーメルト、メルトーマッシュ混合
中央海嶺玄武岩質マグマから晶出する代表的な酸化鉱物は Cr-spinel，ilmenite，titanomagnetite である。一方，東太平洋海膨 Hess Deep の下部海洋地殻斑れい岩類（IODP Exp. 345, Site U1415, Hole P）には，Ti-rich chromian spinel，armalcolite，Mg-rich ilmenite，loveringite など，通常の中央海嶺斑れい岩ではまれな含 Ti 酸化鉱物が産する。本研究では，これらの含 Ti 酸化鉱物の産状と化学組成から，その晶出過程を検討した。
対象は，Multi-textured Layered Gabbro Series（MLGS）中の spinel-bearing olivine gabbro（6R-1，6R-2 section）および spinel-free gabbronorite vein（8R-1 section）である。6R section には Ti-rich chromian spinel + armalcolite + Mg-rich ilmenite + loveringite が産し，8R section には armalcolite + Mg-poor ilmenite が産する。6R section の spinel は olivine と plagioclase の粒間に産し，玄武岩質から高 Mg 安山岩質の多相包有物を含む［1］。また，一部の spinel には Mg-rich ilmenite および rutile の離溶ラメラが認められる。6R section のその他の含 Ti 酸化鉱物は，spinel 中の包有物，spinel rim の置換組織，spinel 近傍のコロナ状集合体，あるいは spinel 間の粒間充填物として産し，spinel と密接に関係する。
Spinel の TiO2 含有量と経験的な分配係数［2］に基づくと，spinel 晶出時のメルトの TiO2 含有量は約 2–3 wt% と見積もられる。この値は，armalcolite や Mg-rich ilmenite などの含 Ti 酸化鉱物が安定に晶出するために必要とされる TiO2 含有量（>3 wt% TiO2）［3］より低い。したがって，6R section の含 Ti 酸化鉱物は，spinel を晶出したメルト全体から単純に晶出したものでは説明しにくい。
Hoshide and Kondo［1］は，6R section の spinel が，troctolitic crystal mush と高 Mg 安山岩質の reactive melt の混合によって晶出したと解釈した。このようなメルト混合過程では，Irvine［4, 5］が chromitite 形成モデルで提案したように，spinel が過飽和となる可能性がある。また，spinel の過飽和は spinel の急成長を引き起こし得る［6］。結晶の急成長時には，結晶界面近傍に周囲のメルトとは組成の異なる boundary layer melt が形成され得る［7］。
以上のことから，6R section の含 Ti 酸化鉱物は，Ti に富むバルクメルトから直接晶出したものではなく，spinel 過飽和に伴う急成長と，その結晶界面近傍での局所的な Ti 濃集によって形成された可能性がある。Hess Deep の下部海洋地殻に産するまれな含 Ti 酸化鉱物は，メルトとマッシュの混合 による spinel 過飽和と，それに続く boundary layer melt の形成を記録していると考えられる。
［1］Hoshide and Kondo (2024) EGU Abstract
［2］Kamenetsky et al. (2001) Journal of Petrology
［3］Cawthorn and Biggar (1993) Contributions to Mineralogy and Petrology
［4］Irvine (1975) Carnegie Institution of Washington Yearbook
［5］Irvine (1977) Geochimica et Cosmochimica Acta
［6］Yao et al. (2020) Journal of Mineralogical and Petrological Sciences
［7］Kuzmin and Sobolev (2004) Goldschmidt Conference Abstract
対象は，Multi-textured Layered Gabbro Series（MLGS）中の spinel-bearing olivine gabbro（6R-1，6R-2 section）および spinel-free gabbronorite vein（8R-1 section）である。6R section には Ti-rich chromian spinel + armalcolite + Mg-rich ilmenite + loveringite が産し，8R section には armalcolite + Mg-poor ilmenite が産する。6R section の spinel は olivine と plagioclase の粒間に産し，玄武岩質から高 Mg 安山岩質の多相包有物を含む［1］。また，一部の spinel には Mg-rich ilmenite および rutile の離溶ラメラが認められる。6R section のその他の含 Ti 酸化鉱物は，spinel 中の包有物，spinel rim の置換組織，spinel 近傍のコロナ状集合体，あるいは spinel 間の粒間充填物として産し，spinel と密接に関係する。
Spinel の TiO2 含有量と経験的な分配係数［2］に基づくと，spinel 晶出時のメルトの TiO2 含有量は約 2–3 wt% と見積もられる。この値は，armalcolite や Mg-rich ilmenite などの含 Ti 酸化鉱物が安定に晶出するために必要とされる TiO2 含有量（>3 wt% TiO2）［3］より低い。したがって，6R section の含 Ti 酸化鉱物は，spinel を晶出したメルト全体から単純に晶出したものでは説明しにくい。
Hoshide and Kondo［1］は，6R section の spinel が，troctolitic crystal mush と高 Mg 安山岩質の reactive melt の混合によって晶出したと解釈した。このようなメルト混合過程では，Irvine［4, 5］が chromitite 形成モデルで提案したように，spinel が過飽和となる可能性がある。また，spinel の過飽和は spinel の急成長を引き起こし得る［6］。結晶の急成長時には，結晶界面近傍に周囲のメルトとは組成の異なる boundary layer melt が形成され得る［7］。
以上のことから，6R section の含 Ti 酸化鉱物は，Ti に富むバルクメルトから直接晶出したものではなく，spinel 過飽和に伴う急成長と，その結晶界面近傍での局所的な Ti 濃集によって形成された可能性がある。Hess Deep の下部海洋地殻に産するまれな含 Ti 酸化鉱物は，メルトとマッシュの混合 による spinel 過飽和と，それに続く boundary layer melt の形成を記録していると考えられる。
［1］Hoshide and Kondo (2024) EGU Abstract
［2］Kamenetsky et al. (2001) Journal of Petrology
［3］Cawthorn and Biggar (1993) Contributions to Mineralogy and Petrology
［4］Irvine (1975) Carnegie Institution of Washington Yearbook
［5］Irvine (1977) Geochimica et Cosmochimica Acta
［6］Yao et al. (2020) Journal of Mineralogical and Petrological Sciences
［7］Kuzmin and Sobolev (2004) Goldschmidt Conference Abstract
