講演情報
[R8P-04]東南極リュツォ・ホルム岩体における長期高温変成史―モナザイト・ウラニナイト年代からの新知見―
*佐々木 陽登1、角替 敏昭2 (1. 東大・院理、2. 筑波大・生命環境)
キーワード：
Th-U-全Pb年代測定、モナザイト、ウラニナイト、リュツォ・ホルム岩体、東南極
東南極リュツォ･ホルム岩体(LHC)は、新原生代最末期〜カンブリア紀初期(約6-5.3億年前)のゴンドワナ超大陸の形成に伴い高度変成作用を被った大陸衝突帯の一部と考えられており、変成度が北東部の角閃岩相から南西部のグラニュライト相へと連続的に上昇する(Hiroi et al., 1991)。LHCの高度変成岩類はスリランカや南インドに産出する岩石と類似した特徴を示すことから、これら一連の地域は同じ高温変成帯に属するとしてしばしば対比されてきた。
これまでの年代学的研究では、特にジルコンU–Pb年代に基づき、ピーク〜ピーク近傍の高温変成作用の時期が詳しく検討されてきた(Shiraishi et al., 1994; Tsunogae et al., 2016; Takamura et al., 2020)。その一方で、ピーク変成作用後の冷却・減圧や後退変成過程の詳細な時期と地域差については、未だ十分に制約されていない。
本研究では、LHCの後退変成作用の時期を調べるために、岩体の北東部・中部・南西部をそれぞれ代表する天文台岩、すだれ岩、アウストホブデを対象に、EPMAを用いたモナザイト・ウラニナイトのTh-U-全Pb年代測定を行った。さらに、地質温度計や相平衡モデリングを組み合わせることで、当該地域の横断的なピーク後～後退変成期の熱史を検討した。
年代分析の結果、天文台岩とすだれ岩からは、約560-520 Maの複数のモナザイト・ウラニナイト年代群が得られた。これらの年代群は、Takamura et al. (2020)においてジルコンREE組成から推定されたピーク後の減圧開始時期とおおむね調和的である。したがって、LHC北東部〜中部では、ピーク変成作用後にも高温条件下での後退変成作用が継続し、それに伴ってアクセサリー鉱物の成長・再結晶が断続的に進行したと考えられる。
一方、LHC南西部のアウストホブデでは、モナザイトから約1.8Ga、約620-530 Ma、<500 Maの複数のモナザイト年代が得られた。約620-530 Maの年代群は多段階のモナザイト成長・再結晶を示し、Hokada and Motoyoshi (2006)によりLHCのスカーレンから報告されたモナザイト年代とも調和的である。これらは、LHCが被った高温変成作用の様々な段階を記録している可能性がある。一方で、<500 Maの年代群は、LHCにおける広域的な変成作用の後の、局所的な熱・流体再活動あるいは後期再平衡を反映している可能性がある。
既存のジルコン年代、Ar–Ar/K–Ar年代、Rb–Sr年代、および本研究のモナザイト・ウラニナイト年代を統合すると、LHCのピーク後の進化は単一の単調な冷却曲線では説明できない。以上の結果は、LHCのピーク後の進化が一様な広域冷却ではなく、岩相や地域差に応じて空間的に不均一に進行し、流体・メルト活動および局所的な熱イベントの影響を受けた、長期的な高温後退過程であったことを示す。スリランカや南インドの岩体からも同時期の長期にわたる高温変成作用や後退変成期流体活動が報告されていることから、このような広域的かつ不均一なピーク後の進化は、ゴンドワナ超大陸の最終集合後の複雑な熱・流体履歴を反映している可能性がある。
引用文献
Hiroi, Y., Shiraishi, K., Motoyoshi, Y., 1991. Late Proterozoic paired metamorphic complexes in East Antarctica, with special reference to the tectonic significance of ultramafic rocks. In: Thomson, M.R.A., Crame, J.A., Thomson, J.W. (Eds.), Geological Evolution of Antarctica. Cambridge University Press, Cambridge, 83–87.
Hokada, T., Motoyoshi, Y., 2006. Electron microprobe technique for U-Th–Pb and REE chemistry of monazite, and its implications for pre-, peak- and post-metamorphic events of the Lützow-Holm Complex and the Napier Complex, East Antarctica. Polar Geoscience 19, 118–151.
Shiraishi, K., Ellis, D.J., Hiroi, Y., Fanning, C.M., Motoyoshi, Y., Nakai, Y., 1994, Cambrian orogenic belt in east Antarctica and Sri Lanka: implications for Gondwana assembly. Journal of Geology 102, 47.
Takamura. Y., Tsunogae, T., Tsutsumi, Y., 2020. U–Pb geochronology and REE geochemistry of zircons in mafic granulites from the Lützow-Holm complex, East Antarctica: Implications for the timing and P–T path of post-peak exhumation and Antarctica–Sri Lanka correlation. Precambrian Research 348, 105850.
Tsunogae, T., Yang, Q.Y., Santosh, M., 2016. Neoarchean-Early Paleoproterozoic and Early Neoproterozoic arc magmatism in the Lützow-Holm Complex, East Antarctica: Insights from petrology, geochemistry, zircon U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopes. Lithos 263, 239-256.
これまでの年代学的研究では、特にジルコンU–Pb年代に基づき、ピーク〜ピーク近傍の高温変成作用の時期が詳しく検討されてきた(Shiraishi et al., 1994; Tsunogae et al., 2016; Takamura et al., 2020)。その一方で、ピーク変成作用後の冷却・減圧や後退変成過程の詳細な時期と地域差については、未だ十分に制約されていない。
本研究では、LHCの後退変成作用の時期を調べるために、岩体の北東部・中部・南西部をそれぞれ代表する天文台岩、すだれ岩、アウストホブデを対象に、EPMAを用いたモナザイト・ウラニナイトのTh-U-全Pb年代測定を行った。さらに、地質温度計や相平衡モデリングを組み合わせることで、当該地域の横断的なピーク後～後退変成期の熱史を検討した。
年代分析の結果、天文台岩とすだれ岩からは、約560-520 Maの複数のモナザイト・ウラニナイト年代群が得られた。これらの年代群は、Takamura et al. (2020)においてジルコンREE組成から推定されたピーク後の減圧開始時期とおおむね調和的である。したがって、LHC北東部〜中部では、ピーク変成作用後にも高温条件下での後退変成作用が継続し、それに伴ってアクセサリー鉱物の成長・再結晶が断続的に進行したと考えられる。
一方、LHC南西部のアウストホブデでは、モナザイトから約1.8Ga、約620-530 Ma、<500 Maの複数のモナザイト年代が得られた。約620-530 Maの年代群は多段階のモナザイト成長・再結晶を示し、Hokada and Motoyoshi (2006)によりLHCのスカーレンから報告されたモナザイト年代とも調和的である。これらは、LHCが被った高温変成作用の様々な段階を記録している可能性がある。一方で、<500 Maの年代群は、LHCにおける広域的な変成作用の後の、局所的な熱・流体再活動あるいは後期再平衡を反映している可能性がある。
既存のジルコン年代、Ar–Ar/K–Ar年代、Rb–Sr年代、および本研究のモナザイト・ウラニナイト年代を統合すると、LHCのピーク後の進化は単一の単調な冷却曲線では説明できない。以上の結果は、LHCのピーク後の進化が一様な広域冷却ではなく、岩相や地域差に応じて空間的に不均一に進行し、流体・メルト活動および局所的な熱イベントの影響を受けた、長期的な高温後退過程であったことを示す。スリランカや南インドの岩体からも同時期の長期にわたる高温変成作用や後退変成期流体活動が報告されていることから、このような広域的かつ不均一なピーク後の進化は、ゴンドワナ超大陸の最終集合後の複雑な熱・流体履歴を反映している可能性がある。
引用文献
Hiroi, Y., Shiraishi, K., Motoyoshi, Y., 1991. Late Proterozoic paired metamorphic complexes in East Antarctica, with special reference to the tectonic significance of ultramafic rocks. In: Thomson, M.R.A., Crame, J.A., Thomson, J.W. (Eds.), Geological Evolution of Antarctica. Cambridge University Press, Cambridge, 83–87.
Hokada, T., Motoyoshi, Y., 2006. Electron microprobe technique for U-Th–Pb and REE chemistry of monazite, and its implications for pre-, peak- and post-metamorphic events of the Lützow-Holm Complex and the Napier Complex, East Antarctica. Polar Geoscience 19, 118–151.
Shiraishi, K., Ellis, D.J., Hiroi, Y., Fanning, C.M., Motoyoshi, Y., Nakai, Y., 1994, Cambrian orogenic belt in east Antarctica and Sri Lanka: implications for Gondwana assembly. Journal of Geology 102, 47.
Takamura. Y., Tsunogae, T., Tsutsumi, Y., 2020. U–Pb geochronology and REE geochemistry of zircons in mafic granulites from the Lützow-Holm complex, East Antarctica: Implications for the timing and P–T path of post-peak exhumation and Antarctica–Sri Lanka correlation. Precambrian Research 348, 105850.
Tsunogae, T., Yang, Q.Y., Santosh, M., 2016. Neoarchean-Early Paleoproterozoic and Early Neoproterozoic arc magmatism in the Lützow-Holm Complex, East Antarctica: Insights from petrology, geochemistry, zircon U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopes. Lithos 263, 239-256.