鮮 肖
eMILO7440(]日 ヒ6)
■OY980702(R6)■ ●Pt皿]L11207{R6) OY980703(R6)
、
{卜LAPO3639(R3.皿 一4,R5)
■唱臣PCA91002(Rよ8‑6)
、
0.1
LaCePrNd(Pm)SmEuGdTbDyHoErTmYbLuThU
図3.5Rコ ン ド ラ イ ト第 二 溶 出 相 中 の 希 土 類 元 素 及 び ト リ ウ ム 、 ウ ラ ン 存 在 度 パ タ ー ン
表3.5 第 二 溶 出 相 中 の元 素 同 士 の 相 関 係 数lrl
Mg Al P CaFe Ni Sc Ti V Mn Co Cu Zn Sr Ba La Sm Eu Lu Th u
晦 N P 鉱 恥 .M 翫 咀 V ㎞ ㏄ α 血 翫 悦 肱 ㎞ 恥 ㎞ n U
193061496669296076884916602036978472075314036042390023501353100000000000000000000 185041437460234729604448159829981245900941580358843369977821300000000000000000000 981072067259469986329425173915661782788705134166310465478751800000000000000000000 351899491907186675411420829408304183879138310457945059866722200000000000000000000 000855452421813840676850552264321374824560401253164530023167500000000000000000000 647959959161580974006118547212528796059603142124509233333321100000000000000000000 112959391097547498840572541957422553160045655217543345377682600000000000000000000 440449341736407516612939271167454136883828673471915478888841500000000000000000000 936955948373704803410894229121471419121938391559136159876831200000000000000000000 677129118704664304663210615623925734128294146041310124500364200000000000000000000 642941073783552441566958427713151663148403054935601345444431200000000000000000000 665026937088274102409963354449180006858303405234113142344324500000000000000000000 909711763438101776657860222572588960799326653347524416678731700000000000000000000 224185547652176121828114182415108284059639590358945261977922300000000000000000000 936818400657075373044271375147609298726159480338854369166802300000000000000000000 649630774424165266787488795313606897142707762378704477619960700000000000000000000 079689458341713285472523463694360487234517863378604487691961800000000000000000000 728747910040727687990978801811187071297738771368834379899130600000000000000000000 696504863412613657467087256822459524399952526284363232066313600000000000000000000 863460864654680749405089490318889962479531127121141412201031400000000000000000000 8021704116605248796039715608924336175795138251652225733786641000000000000000000004.考 察
4.1.Rコ ン ド ラ イ ト と 普 通 コ ン ド ラ イ トの 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の 比 較
先 行 研 究 に お い て(CurtisandSchmitt,1979;EbiharaandHonda,1983)、 鉱 物 分 離 とEDTAに よ る 溶 出 実 験 を 用 い て 普 通 コ ン ド ラ イ トの 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 が 決 定 され た 。 そ の 先 行 研 究 で の 結 果 と 本 研 究 で の 結 果 を 比 較 し 、 図4.1に 示 し た 。Rコ ン ドラ イ トで は 変 成 度 毎 の 平 均 存 在 度 を プ ロ ッ ト し た 。 こ の 図 よ り、Rコ ン ド ラ イ
ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は 普 通 コ ン ド ラ イ トの 場 合 と 同 様 の 範 囲 を と っ て お り 、 同 様 の 負 のEu異 常 を も つ 右 下 が りの パ タ ー ン で あ る こ と が 分 か る 。 し か し な が ら 、 次 に 挙 げ る よ う な 違 い が 見 られ る;(i)Rコ ン ド ラ イ トの い く つ か の 試 料 で は 普 通 コ ン ドラ イ トよ り も 特 に 軽 希 土 類 元 素 で 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を 保 有 し て い る 、(ii)Rコ ン ド ラ イ トで の 負 のEu異 常 の 程 度 は 普 通 コ ン ド ラ イ ト よ り小 さ い 、(iii)Rコ ン ドラ イ ト全 岩 Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 のEuを 除 く軽 希 土 類 元 素 か ら 重 希 土 類 元 素 の 分 別 は 普 通 コ ン ドラ イ ト よ り も 大 き い 。Rコ ン ド ラ イ トで の 中 ・重 希 土 類 元 素 と も に 、そ の 存 在 度 は 普 通 コ ン ド ラ イ
ト と 同 様 、 も し く は そ れ 以 下 で あ る 。 全 岩Rコ ン ドラ イ ト と 普 通 コ ン ド ラ イ ト中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は ほ と ん ど 等 し い が(Khanetal.,2015)、 鉱 物 観 察 に よ る とRコ ン ド ラ イ ト中 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の モ ー ド比(約0.4wt.%;Bischoffetal,2011)は 普 通 コ ン ド ラ イ トの モ ー ド比(約0.6wt.%;VanSchmus,1969)よ り も や や 低 い 。 こ の こ と か ら 、Rコ ン ドラ イ ト中 の 軽 希 土 類 元 素 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 へ の 分 配 は 普 通 コ ン ド ラ イ ト と 類 似 し て い る が 、 中 希 土 類 元 素 と 重 希 土 類 元 素 の 分 配 は 異 な り 、こ れ ら の 元 素 はCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 以 外 の 鉱 物 中 に も 多 く 分 配 さ れ て い る こ と が 示 唆 され る 。 ま た 、 ト リ ウ ム と ウ ラ ン の 存 在 度 やTh/U比 に も 違 い が 見 ら れ る が 、 普 通 コ ン ドラ イ トの デ ー タ が 限 ら れ て い る た め 、 詳 し く は 言 及 で き な い 。 た だ 、Th/U比 の 違 い は メ リ ラ イ ト と リ ン 灰 石 の モ ー ド比 の 違 い に よ る も の と 考 え ら れ 、 全 岩Rコ ン ドラ イ ト と 普 通 コ ン ド ラ イ トの ト リ ウ ム 、 ウ ラ ン の 存 在 度 は ほ と ん ど 等 し い こ と か ら 、 こ れ ら の 元 素 の 鉱 物 相 問 の 分 布 は 中 ・重 希 土 類 元 素 と 同 様 にRコ ン ド ラ イ ト と 普 通 コ ン ド ラ イ トで 大 き く異 な る と示 唆 さ れ る 。
㈲2儒且6且山9当3﹄ε㊨①り壽唱導鷲唱還罵目﹂︒〒弓 600
100
10
「含R3(r4)
◆R4(n=3)
・■}R5(n=1) {卜R6(n=5)
十R(brecciated)(n=2)
■()■Alfiallello(1 .6) ()■Colby(L6)
一()一 皿妻五一/[〔1:
.t五一丑1Liil]1〔1̲:6)
‑C卜St
.s6verin(LL6)
7
LaCePrNd(Pm)SmEuGdTbDyHoErTmYbLuThULaCePrNd(Pm)SmEuGdTbDyHoErTmYbLuThU
図4.1Rコ ン ド ラ イ ト と 普 通 コ ン ド ラ イ ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 及 び ト リ ウ ム 、 ウ ラ ン 存 在 度 パ タ ー ン の 比 較
Alfianello(L6)とColby(L6)の 値 はCurtisandSchmitt(1979)、Bruderheim(L6)とSt.S6verin(LL6)の 値 はEbiharaandHonda(1983)よ り
引 用 。St.S6verinで の ト リ ウ ム 、 ウ ラ ン の 値 はCrozaz(1974)のSt.S6verin中 の リ ン 灰 石 と メ リ ラ イ ト の ト リ ウ ム 、 ウ ラ ン 存 在 度 とEbihara
andHonda(1983)のSt.S6verin中 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の リ ン 灰 石/メ リ ラ イ トの 比 よ り 算 出 し た 。
4.1.1.Rコ ン ドラ イ ト 中 の 希 土 類 元 素 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 へ の 分 配 過 程
局 所 分 析 に よ っ て 、 普 通 コ ン ド ラ イ トの メ リ ラ イ ト 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は リ ン 灰 石 中 の 存 在 度 よ り も 非 常 に 高 い こ と が 分 か っ て い る(Jonesetal.,2014;Wardetal,2016)。R
コ ン ド ラ イ ト中 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 で は 塩 素 リ ン灰 石 が 支 配 的 で あ り 、メ リ ラ イ トは ほ と ん ど のRコ ン ド ラ イ トで は 検 出 さ れ て い な い(Bischoffetal,2011)。 し た が っ て 、Rコ ン ド ラ イ ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 の 存 在 度 が 約600×CIと い う よ う な 高 い 存 在 度 は 、 そ の 試 料 中 に は メ リ ラ イ トが 存 在 し 、 そ の 寄 与 が 大 き い た め に そ の よ う な 高 い 存 在 度 を 保 有 し た こ と が 示 唆 さ れ る 。 そ し て 、 相 対 存 在 度 が 約200‑600と い う よ う な 全 岩Ca一
リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 変 動 は 、Rコ ン ドラ イ ト母 天 体 上 で メ リ ラ イ トが 不 均 一 に 分 布 し て お り 、 メ リ ラ イ トを 含 む 試 料 は 希 土 類 元 素 存 在 度 が 比 較 的 高 く 、 メ リ ラ イ ト を 含 ま な い 試 料 は 希 土 類 元 素 存 在 度 が 比 較 的 低 く な っ て し ま っ た こ と が 原 因 と 考 え ら れ る 。
普 通 コ ン ドラ イ ト中 の メ リ ラ イ トは し ば し ば 希 土 類 元 素 の 存 在 度 が300×CIを 超 え る 存 在 度 を 保 有 す る こ と が 報 告 さ れ て い る(EbiharaandHonda,1983;TeradaandSano,
2003;Wardetal.,2016)。 し か し な が ら 、 普 通 コ ン ドラ イ トで は 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 や メ リ ラ イ トの 平 均 希 土i類 元 素 存 在 度 が 約300×CIを 超 え る と い う例 は こ れ ま で に 報 告 さ れ て い な い(e.g.,CurtisandSchmitt,1979;EbiharaandHonda,
1983;Wardetal,2016)。EbiharaandHonda(1983)で は 、 そ の 阻 石 中 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の 約90%が メ リ ラ イ トで 構 成 さ れ 、 メ リ ラ イ トの 寄 与 が 大 き い 普 通 コ ン ド ラ イ ト(St.
S6verin:LL6)の 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 を 決 定 し た が 、 そ れ で も 普 通 コ ン ド ラ イ トで は 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 が 約300×CIを 超 え る こ と は な か っ た 。 し た が っ て 、 メ リ ラ イ トの 寄 与 だ け で はRコ ン ド ラ イ ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を 説 明 す る の は 困 難 で あ る 。 炭 素 質 コ ン ド ラ イ ト(Allende:
CV3)の 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 も 決 定 さ れ て い る が 、そ の 存 在 度 も 最 大 で 約100×CIほ ど で あ っ た(EbiharaandHonda,1987)。 こ れ ら の こ と か ら 、 コ ン ドラ イ ト中 で 相 対 存 在 度 が300を 超 え る よ う な 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を も つ 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 は こ れ ま で に 発 見 さ れ て い な い と 言 え る 。 し か し な が ら 、 驚 く べ き こ と に 、 本 研 究 で はRコ ン ド ラ イ ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は300×CIを 超 え る こ と が 発 見 さ れ た 。 ま た 、 全 岩Rコ ン ド ラ イ ト と普 通 コ ン ドラ イ ト 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は ほ と ん ど 等 し い が 、 鉱 物 観 察 に よ る とRコ ン ド ラ イ ト中 のCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の モ ー ド比 は 普 通 コ ン ドラ イ トで の 場 合 よ り も や や 低 い 。 以 上 の 観 測 事 実 か ら 、Rコ ン ドラ イ ト全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 の 原 因 に 対 し て 、2つ の 可 能 性 が 考 え ら れ る 。 通 常 、 コ ン ド ラ イ トは 分 化 を し て な い た め 、コ ン ド ラ イ ト中 の 希 土 類 元 素 は 単 純 にCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 に 分 配 さ れ た と 考 え ら れ て い る 。 そ の た め 、Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の モ ー ド比 に 違 い が 見 ら れ て も 、希 土 類 元 素 の 分 配 係 数 と 全 岩 の 希 土 類 元 素 存 在 度 が 同 じで あ り 、単 純 にCa一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 に 分 配 さ れ た と 考 え る と 、全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は 等 し く な る は ず で あ る 。 し か し な が ら 、Rコ ン ドラ イ ト と普 通 コ ン ド ラ イ トの 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は 異 な っ て い た 。 こ の こ と か ら 、 原 因 の1つ と し て 、Rコ ン ド ラ イ トで の 軽 希 土 類 元 素 の 分 配 係 数 が 普 通 コ ン ドラ イ トの 場 合 と 同 じ とす る と 、Rコ ン ドラ イ ト中 の
希 土 類 元 素 は 複 数 の 段 階 を経 てCa一 リン 酸 塩 鉱 物 中 に 分 配 され た こ とが 示 唆 され る。こ れ に よ り、全 岩 の 希 土 類 元 素 存 在 度 が 同 じで も、他 の鉱 物 中 の希 土 類 元 素 がCa一 リ ン酸 塩 鉱 物 中 に 再 分 配 され 、Rコ ン ドラ イ ト全 岩Ca一 リ ン酸 塩 鉱 物 が 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を保 有 した と 考 え られ る 。 あ る い は 、2つ め の 原 因 と して 、Rコ ン ドライ ト中 の 希 土 類 元 素 が 普 通 コ ン ド ラ イ トな ど と同様 に 単 純 に 分 配 され た とす る と、Rコ ン ドラ イ トで の 希 土類 元 素 の 分 配 係 数 が 普 通 コ ン ドラ イ トの 場 合 と は 異 な っ て い た こ と が 示 唆 され る 。 分 配 過 程 で の 温 度 ・圧 力 等 の 環 境 の 違 い に よ り、希 土 類 元 素 のCa一 リン酸 塩 鉱 物 へ の分 配 係 数 が 高 く な り、普 通 コ ン ドライ トに 比 べ て よ りCa一 リン 酸 塩 鉱 物 へ 分 配 され や す く な っ た 。そ の た め 、普 通 コ ン ドラ イ トよ りCa一 リン 酸 塩 鉱 物 の モ ー ド比 が 低 い 分 、普 通 コ ン ドライ トと比 べ て あ る種"余 っ た"
分 の 希 土 類 元 素 がCa一 リン 酸 塩 鉱 物 へ 分 配 され た こ と に よ り、Rコ ン ドライ ト全 岩Ca一 リン 酸 塩 鉱 物 の 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を生 ん だ と考 え られ る。 以 上 よ り、 これ ら2っ の 可 能 性 の うち の ど ち らか に よ り、Rコ ン ドラ イ ト全 岩Ca一 リン 酸 塩 鉱 物 が 高 い 希 土 類 元 素 存 在 度 を 保 有 した の で あ ろ う。 も し、 この 原 因 が 前 者 だ とす る と、Rコ ン ドライ トのCa一 リ ン酸 塩 鉱 物 以 外 の鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 は 普 通 コ ン ドラ イ トに 場 合 に 比 べ て 低 くな っ て い る は ず で あ る。
現 状 で は ま だ ど ち ら が 原 因 な の か 結 論 づ け る こ と は で き な い が 、 今 後 、SIMSや LA‑ICP‑MSな ど を用 い た 局 所 分 析 に よ っ て 、Rコ ン ドライ ト構 成 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 を決 定 で きれ ば 、 ど ち らが 原 因 な の か を結 論 づ け られ る だ ろ う。 ま た 、Rコ ン ドライ ト全 岩Ca一 リン酸 塩 鉱 物 中 の 希 土 類 元 素 の 存 在 度 が 約600×CIと い うよ うな 高 い 存 在 度 で あ る 原 因 が 、本 当 に メ リラ イ トの 寄 与 に よ る も の な の か ど うか も 、Rコ ン ドラ イ トの メ リラ イ ト
と塩 素 リン灰 石 中 の 希 土 類 元 素 存 在 度 の 決 定 に よ り、 明 らか に で き る。
4.1.2.Rコ ン ドラ イ ト母 天 体 上 で の 変 成 作 用
通 常 、 希 土 類 元 素 は3価 の 陽 イ オ ン と し て 分 配 さ れ る が 、Euは 還 元 的 環 境 下 で2価 の 陽 イ オ ン に な りや す い 。 ま た 、Eu2+は 、 鉱 物 問 で は 斜 長 石 に 分 配 さ れ や す い こ と が 知 ら れ て い る た め 、 基 本 的 に 斜 長 石 の 希 土 類 元 素 存 在 度 パ タ ー ン に は 正 のEu異 常 が 見 ら れ 、Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 を 含 め 他 の 鉱 物 の 希 土 類 元 素 存 在 度 パ タ ー ン に は 負 のEu異 常 が 見 ら れ る (e.g.,CurtisandSchmitt,1979)。 本 研 究 に よ り 、Rコ ン ド ラ イ ト中 の 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の 希 土 類 元 素 存 在 度 パ タ ー ン は 上 述 の 事 柄 と 同 様 に 、 ほ ぼ 一 様 に 負 のEu異 常 (Eu/Eu*=0.346‑0.907;平 均,0.540)を 示 し た が 、 そ の 程 度 は 普 通 コ ン ド ラ イ トの 場 合 (Eu/Eu*=0.127‑0.195;平 均,0.176)よ り も 小 さ か っ た 。 斜 長 石 が 正 のEu異 常 を も っ て い る た め 、第 一 溶 出 相 中 に 溶 け だ し た と 考 え られ る 斜 長 石 の 影 響 に よ っ て 、Rコ ン ドラ イ ト 中 の 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の 負 のEu異 常 の 程 度 が 小 さ く な っ た と も 考 え られ る が 、3.3.1.
に 記 述 し た 通 り、 第 一 溶 出 相 中 で 得 ら れ たAlはEuと で さ え 相 関 を 示 さ な か っ た 。 し た が っ て 、Rコ ン ド ラ イ ト中 の 全 岩Ca一 リ ン 酸 塩 鉱 物 の こ の 小 さ な 負 のEu異 常 は 、 元 々 持 っ て い るRコ ン ド ラ イ トの 特 徴 で あ る と 考 え られ る 。 ま た 、 普 通 コ ン ドラ イ トで は タ イ プ6の