講演情報
[R8-05]チェコ共和国ボヘミア山塊のザクロ石輝石岩に見られる多相固体包有物の二酸化炭素濃度制約
*苗村 康輔1、阿部 梨1、萩原 雄貴2 (1. 岩手大学、2. 海洋開発研究機構)
キーワード：
多相固体包有物、超高圧変成作用、ザクロ石輝石岩、二酸化炭素、ヒーティングステージ
高圧〜超高圧変成岩には、深部プレート収束帯（深度50～200 km）で生成され、ガーネットなどの高圧鉱物に閉じ込められたメルトや超臨界流体が含まれている可能性がある。これらのメルトや超臨界流体は冷却・結晶化し、多相固体包有物として観察される。元になったメルトの化学組成を復元し、造山運動後の超ポタシック火山活動との関係に焦点を当てた研究がいくつか行われている（例：Borghini et al., 2019）。これらの研究により、メルトや超臨界流体には1,000-10,000 ppmの二酸化炭素が含まれていることが示された（Borghini et al., 2023）。先行研究において、我々はボヘミア山塊のザクロ石角閃石岩の多相固体包有物について均質化実験を行い、メルトの化学組成を以下のように求めた： SiO₂=70～74 wt%、Al₂O₃≃12 wt%、MgO=0.3～2.0 wt%、CaO=1.1～1.8 wt%、K₂O=6.0～6.5 wt%。溶融物の総質量が87 wt%であることから、溶融物中の流体成分の質量は10数wt%前後と推定される。本研究では、Linkam加熱ステージを用いて多相固体包有物の加熱実験を行った。試行錯誤を重ねた結果、溶融包有物を1,100度で10分間保持すると、ほとんどの包有物はデクリピテートしたが、一部の生き残った包有物中では、均質化されたメルト中に気泡が形成された。急冷後、ラマン分光法を用いて気泡を分析した結果、最大密度が 0.23 g/cm³ の二酸化炭素で構成されることが判明した。ここでは、気泡とガラスをそれぞれ直径5および20 μmの球体であると仮定する。さらに大気圧下でのメルト（ガラス）中のCO₂濃度をゼロと仮定する。この仮定に基づき、MS包有物を形成した元メルト中のCO₂濃度は最大で1,360 ppmと推定した。この推定値は、先行研究においてSIMS法によって決定された、超高圧（UHP）岩石中の多相固体包有物の均質化ガラスにおけるCO₂濃度と同等である。ボヘミア地塊では、ガーネットペリドタイト内にカーボナタイトメルトが発見されており、その起源についてはさまざまな説が提唱されている。Kotkova et al. (2021）は、ケイ酸塩メルトがザクロ石輝石岩を結晶化させた際に、残液としてカーボナタイトメルトが形成されたと結論しているのに対し、Naemura et al. (2018）は、少量のカーボナタイトが初生メルトとしてマントル内に存在していたと示唆している。ガーネット輝石岩やその他の超高圧変成岩で観測されたメルトの二酸化炭素濃度および母岩の性質を手がかりとして、これらの仮説のうちどちらがより妥当であるかについて考察したい。