衝撃変成作用を受けた隕石に関する物質科学的研究
新原取 隆史
博士 理学
総 合 研 究 大 学 院 大 学
複 合 科 学 研 究 科
極 域 科 学 専 攻
成 度
要 旨
隕石試料 、母天体上での様々な地質学的イベント(たとえ 衝撃変成作用、熱変成、大規模溶融な )を記 録している。隕石に残された記録を、岩石・鉱物学的、宇 化学的に読み取ることにより、 陽系固体物質の 形成・進化過程に関する多くの知見を得ることができる。
隕石の岩石組織、化学組成および同位体組成 、程度の違い あるが、衝撃変成作用により初生の状態から 変化している。隕石母天体の形成、進化過程を考える上で、衝撃変成作用が岩石に与える影響を明らかにする こと 重要である。
衝撃を受けた隕石の年代 、K-Ar (Ar-Ar), Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf, U-Th-Pb同位体系を用いて決定されてきた。 しかしながら、衝撃変成度(岩石・鉱物学的特徴)と同位体年代が持つ地質学的意味について 、これまでも議 論されてきたが、不明な点も残されていた。
衝撃変成作用が岩石・鉱物の組織、化学組成に及ぼす影響を明らかにするために、衝撃溶融した H コンド ライトの物質科学的研究をおこない、形成環境を明らかにした(第1章)。
Y-791088 、衝撃変成作用により構成相の約 60%が溶融し、衝撃溶融により生 たメルトからかんらん石
および輝石が晶出していた。LAP 02240 構成相の90%が溶融していた。Y-791088において 、コンドルー ルの形態を保持したまま溶融した シュードモルフコンドルール が確認された。一方、LAP 02240において 認められたコンドルール 、変形したものであった。このことから、衝撃を受けた後、Y-791088 静的環
境 、LAP 02240 動的環境 において形成したと解釈された。
これまでに報告されていたY-791088およびLAP 02240の同位体系 、衝撃溶融をもたらした衝撃現象によ って乱されていたことが明らかとなった。
現在、衝撃を受けた火星隕石 シャーゴッタイト から求められた同位体年代が示している地質学的意味に ついて、議論が行われている。これまでに報告されたシャーゴッタイトのRb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf, U-Th-Pb同位 体系の年代(~200 Ma) 、シャーゴッタイトの結晶化年代とみなされてきた。近年、シャーゴッタイトのPb-Pb
年代(~4.1 Ga)を報告したグループ 、水質変成もしく 衝撃変成により同位体系がリセットした年代が~200
Ma であると解釈した。レーザアノレーションを併用した誘 結合プラゲマ質量分析計(LA-ICP-MS)もしく
二次イオン質量分析計(SHRIMP II)を用いて、シャーゴッタイトに含まれるバデレアイトのU-Pb同位体年代測 定が試みられていたが、衝撃変成による高圧・高温環境下における、バデレアイト中でのU-Pb同位体の挙動 について 不明な点が多かった。バデレアイトから求められるU-Pb年代が持つ地質学的意味を理解するため
に、年代既知のバデレアイトを用いた衝撃圧縮実験および加熱実験によりU-Pb同位体系への影響を評価した (第2章)。
実験による衝撃圧~59 GPaおよび高温(1300 °C)環境下で 、バデレアイトの高圧・高温相への相転移 認め られなかった。周囲を取り囲む玄武岩が全溶融した条件下においても、バデレアイト 全溶融せず、U-Pb 同 位体系がリセットするような変化 認められなかった。このことから、バデレアイトのU-Pb同位体系 、周 囲が全溶融する環境においても結晶化年代を保持していることが示唆された。
シャーゴッタイトに含まれているバデレアイトから報告されたU-Pb年代 、(1)バデレアイトの粒径が さ い、(2)バデレアイト中のU 濃度が低いことから、正確な年代データと いえなかった。シャーゴッタイトが 経験した衝撃変成度を明らかにするとともに、結晶化年代を求めることを目的として、衝撃を受けた火星隕石 の物質科学的研究を行なった(第3章)。
レルザライト質シャーゴッタイトであるRoberts Massif (RBT) 04261において 、構成鉱物が破 され、斜 長石がマスケリナイト化し、メルトポケットが散在していたが、高圧鉱物 確認できなかった。このことから、 本研究で用いたRBT 04261の研磨試料の領域で 、30 GPaを超える衝撃圧を受けていないと結論された。
粒径~10 μmのバデレアイトから、U-Pbコンコーディア年代(~200 Ma)が得られた。このバデレアイトから求
められたU-Pb年代(~200 Ma) 、ペアのRBT 04262から求められたRb-Sr, Sm-Nd年代とよく一致しており、
岩石・鉱物学的特徴を考慮すると、RBT 04261の形成(結晶化)年代を示していると結論された。
隕石母天体上において、岩石・鉱物が溶融するような衝撃現象を経験した場合に 、同位体系が乱され、 さらに完全に同位体系が均質化される。閉鎖温度が高く、衝撃による高温・高圧環境下でも溶融しない鉱物(ジ ルコンやバデレアイト)において 、同位体系 容易に解放系にならず、結晶化年代を保持する。したがって、 ジルコンやバデレアイトといった衝撃変成に対して耐性を持つ鉱物を用いることにより、隕石の結晶化年代を
目 次
序章 隕石の分類と衝撃変成作用
惑星物質研究の重要性--- 隕石の分類--- 衝撃変成作用--- 引用文献---
1 章 衝撃変成を受けた H コンドライトの岩石・鉱物学的研究
1 緒言--- 1.1 コンドライトの分類--- 1.2 母天体の進化過程--- 1.3 衝撃変成作用--- 1.4これまでに行われたコンドライトの衝撃溶融岩研究--- 1.5 研究の目的--- 2 試料--- 3 分析手法--- 4 結果--- 4.1 Y-791088--- 4.2 LAP 02240--- 5 議論--- 5.1 Y-791088; 静的環境下で形成した衝撃溶融Hコンドライト--- 5.2 LAP 02240; 動的環境下で形成した衝撃溶融Hコンドライト--- 5.3 Y-791088とLAP 02240の比較--- 5.4 地質学的セッティング--- 5.5 Y-791088 およびLAP 02240の熱史--- 6 結論--- 7 引用文献 ---
2 章 衝撃変成によるバデレアイト中の U-Pb 同位体系への影響評価
1 緒言--- 1.1 衝撃変成を受けた隕石の年代学研究--- 1.2. バデレアイトの結晶構造--- 1.3 火星隕石中に含まれるバデレアイトのU-Pb同位体系--- 1.4 衝撃変成によるジルコン ZrSiO4 のU-Pb同位体系の挙動---
1 1 1 4
6 6 6 7 7 9 10 14 15 15 34 40 40 41 42 43 45 46 47
51 51 55 55 57
1.5 研究の目的--- 2 実験試料と実験方法--- 2.1 実験試料--- 2.2 実験試料の調整--- 2.3 衝撃圧縮実験--- 2.4 加熱実験--- 3 分析手法--- 4 結果--- 4.1 衝撃圧縮実験--- 4.2 加熱実験--- 4.3 ラマンスペクトル--- 4.4 化学組成--- 4.5 U-Pb同位体の変化--- 5 議論--- 5.1 衝撃圧縮および加熱による岩石組織への影響--- 5.2 バデレアイトの結晶構造--- 5.3 U-Pb同位体系--- 5.4 バデレアイト中のU, Pb拡散--- 5.5 火星隕石への適用--- 6 結論--- 7 引用文献---
3 章 火星表層物質 シャーゴッタイト の形成年代
1 緒言--- 1.1 火星隕石--- 1.2 シャーゴッタイトの岩石学的特徴--- 1.3 衝撃変成作用--- 1.4 これまでに行われたシャーゴッタイトの同位体年代学的研究--- 1.5 シャーゴッタイトの形成過程--- 1.6 研究の目的--- 1.7 SHRIMP IIを用いたバデレアイトの年代測定の利点と問題点--- 2 試料--- 3 分析手法--- 4 結果--- 4.1 RBT 04261の岩石鉱物学的観察---
58 59 58 59 63 68 71 73 73 73 79 79 84 95 95 95 96 97 98 101 102
107 107 107 109 110 112 113 113 116 117 118 118
5 議論--- 5.1 RBT 04261の形成環境--- 5.2 衝撃変成作用によるバデレアイトへの影響--- 5.3 バデレアイトのU-Pb年代--- 6 結論--- 7 引用文献---
終章 衝撃変成と同位体系
衝撃変成と同位体系--- 引用文献---
付録--- 謝辞---
137 137 138 138 142 143
150 151
152 172
図一覧
1 章 衝撃変成を受けた H コンドライトの岩石・鉱物学的研究
第1-1図 Y-791088の光学顕微鏡写真--- 第1-2図 LAP 02240の光学顕微鏡写真--- 第1-3図 Y-790964およびY-790519の光学顕微鏡写真--- 第1-4図 Y-791088に含まれるかんらん石の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)--- 第1-5図 Y-791088に含まれるかんらん石の組成--- 第1-6図 Y-791088に含まれる輝石の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)--- 第1-7図 Y-791088およびLAP 02240に含まれる輝石の組成---
第1-8図 Y-791088に含まれるFe-Ni合金、トロイライト、クロム鉄鉱、メリライトの電子顕微鏡
写真(後方散乱電子像)--- 第1-9図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるFe-Ni合金の組成--- 第1-10図 Y-791088に含まれるガラス質相の光学顕微鏡写真--- 第1-11図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるガラス質相の組成 原子比 --- 第1-12図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるガラス質相のラマンスペクトル---
第1-13図 LAP 02240に含まれるかんらん石、輝石、コンドルールの電子顕微鏡写真 後方散乱電
子像 --- 第1-14図 LAP 02240に含まれるかんらん石の組成---
第1-15図 LAP 02240に含まれるFe-Ni合金、クロム鉄鉱、メリライトの電子顕微鏡写真(後方散乱
電子像)--- 第1-16図 普通コンドライトの衝撃溶融岩の地質学的モデル---
2 章 衝撃変成によるバデレアイト中の U-Pb 同位体系への影響評価
第2-1図 コンコーディアダイアグラム--- 第2-2図 ジルコニア(ZrO2)の相図 (Ohtaka et al., 2001) --- 第2-3図 実験試料準備のフローチャート--- 第2-4図 S690-7aおよびSUS 304のPb同位体組成--- 第2-5図 一段式火薬銃の断面図--- 第2-6図 衝撃圧縮実験用のサンプルホルダー断面図--- 第2-7図 衝撃圧縮実験で得られた衝撃圧--- 第2-8図 縦型電気炉の断面図--- 第2-9図 ハワイ産玄武岩、S690-7aの電子顕微鏡写真 後方散乱電子像 --- 第2-10図 衝撃圧縮実験により衝撃圧を加えた試料の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)---
11 12 13 17 18 20 21
23 24 28 29 31
35 36
38 44
54 56 60 62 64 65 67 69 74 75
第2-12図 加熱実験により熱した試料の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)--- 第2-13図 出発物質の玄武岩および1000 °Cで加熱した試料に含まれるかんらん石の光学顕微鏡写
真--- 第2-14図 加熱実験により熱した試料のカソードルミネッセンス像--- 第2-15図 衝撃圧縮実験にて衝撃圧を加えたバデレアイトおよび加熱実験により熱したバデレアイ
トのラマンスペクトル--- 第2-16図 衝撃圧縮実験にて衝撃圧を加えたかんらん石および加熱実験により熱したかんらん石の
化学累帯構造--- 第2-17図 衝撃圧縮実験にて衝撃圧を加えた輝石の化学組成--- 第2-18図 衝撃圧縮実験にて衝撃圧を加えた斜長石(マスケリナイト)の化学組成--- 第2-19図 FC1バデレアイト(Duluth complex)のU Pb同位体--- 第2-20図 衝撃圧縮実験により衝撃圧を加えたバデレアイトのU-Pb同位体--- 第2-21図 衝撃圧縮実験後に加熱したバデレアイトのU-Pb同位体--- 第2-22図 鉱物中の元素の拡散(アレニウスプロット)---
3 章 火星表層物質 シャーゴッタイト の形成年代
第3-1図 RBT 04261の後方散乱電子像--- 第3-2図 RBT 04261に含まれるかんらん石の組成--- 第3-3図 RBT 04261に含まれるかんらん石の化学累帯構造--- 第3-4図 RBT 04261に含まれる輝石の組成--- 第3-5図 RBT 04261に含まれる斜長石 マスケリナイト の組成--- 第3-6図 RBT 04261に含まれるバデレアイトの産状--- 第3-7図 RBT 04261に含まれるバデレアイトのラマンスペクトル--- 第3-8図 RBT 04261に含まれるCr-スピネルの組成--- 第3-9図 FC1バデレアイト Duluth complex のT-Wコンコーディア図---
第3-10図 RBT 04261に含まれるバデレアイトのU-Pb同位体データ(コモンPbの補正なし)---
第3-11図 RBT 04261に含まれるバデレアイトのU-Pb年代--- 77
78 80
81
82 86 88 91 93 94 99
119 120 122 123 126 128 129 131 133 134 136
表一覧
序章 隕石の分類と衝撃変成作用
第I-1表 隕石の分類---
1 章 衝撃変成を受けた H コンドライトの岩石・鉱物学的研究
第1-1表 衝撃変成ステージ (Stoffler et al. 1991) --- 第1-2表 かんらん石の化学組成 (wt.%)--- 第1-3表 輝石の組成 (wt.%)--- 第1-4表 Fe-Ni 合金およびトロイライトの組成(wt.%)--- 第1-5表 ガラス質相の化学組成 (wt.%)--- 第1-6表 クロム鉄鉱およびメリライトの化学組成 (wt.%)---
2 章 衝撃変成によるバデレアイト中の U-Pb 同位体系への影響評価
第2-1表 S690-7aおよび玄武岩質シャーゴッタイトの全岩化学組成 wt.%)--- 第2-2表 衝撃実験の実験条件--- 第2-3表 加熱実験の実験条件---
第2-4表 S690-7a中のかんらん石および衝撃を加えたかんらん石の化学組成(wt.%)---
第2-5表 加熱したかんらん石の化学組成 (wt.%)--- 第2-6表 輝石の組成 (wt.%)--- 第2-7表 斜長石 マスケリナイト の組成 (wt.%)--- 第2-8表 バデレアイトの化学組成 (wt.%)---
3 章 火星表層物質 シャーゴッタイト の形成年代
第3-1表 シャーゴッタイトの分類--- 第3-2表 かんらん石の組成(wt.%)--- 第3-3表 輝石の化学組成 (wt.%)--- 第3-4表 斜長石 マスケリナイト およびリン酸塩鉱物の化学組成 (wt.%)--- 第3-5表 バデレアイト，Cr-スピネル，イルメナイトの化学組成 (wt.%)--- 第3-6表 RBT 04261中のバデレアイトのU-Pb 同位体組成--- 2
8 19 22 25 30 32
61 66 70 83 85 87 89 90
108 121 124 127 130 135
付録一覧
付録1 FC1バデレアイトのU-Pb同位体データ O2
–
ビーム --- 付録2 衝撃圧を加えたバデレアイトのU-Pb同位体データ--- 付録3 加熱したバデレアイトのU-Pb同位体データ--- 付録4 SHRIMP用新型メガマウントホルダーの開発--- 付録4-1 新型メガマウントホルダーの設計図--- 付録4-2 新型メガマウントホルダーの側面写真--- 付録4-3 新型メガマウントホルダー用の樹脂マウント作成器具--- 付録4-4 新型メガマウントホルダーの試験マウント--- 付録4-5 新型メガマウントホルダー試験に用いたFC1ジルコンのU-Pb同位体データ--- 付録4-6 試験マウントに埋めたFC1ジルコンT-Wコンコーディア図--- 引用文献--- 付録5 FC1バデレアイトのU-Pb同位体データ O
–
ビーム --- 152 153 156 159 161 162 163 164 166 169 170 171
序章取 隕石の分類と衝撃変成作用
惑星物質研究の重要性
われわれ 現 手にする と きる地球外物質とし 天体より飛来し地表 と落 した隕石試料 深海底や氷床から された微隕石や宇 塵 アフュ計画やャナ計画により暻から持 った岩石試料 彗星より したスタージスダ試料 惑星探査機 やぶさ した試料 挙 られる。1969 に日本 極地域観測隊により 極隕石 発見され 以来 多くの試料 極氷床におい され い る。近 極の らず砂漠からも多くの隕石 され いる。隕石試料 試料数 多様性 といった面におい 他の地球外物質試料を圧倒し おり の物質科学的研究を通し 陽系の歴 史 解き明かされ きた。隕石 母天体 の様々 地質学的イパンダ(たとえ 衝撃変成作用 熱変成 大規模溶融 )を記録し いる とから の記録を岩石ン鉱物学 宇 化学の見地から詳 に読 る とにより 陽系固体物質の形成ン進化過程に関する多くの知見を得る と きる。
隕石の分類
隕石の分類を第I-1表に示す。隕石 Fe-Ni合金および珪酸塩鉱物を主要構成物とし 含ん おり れらの量比により鉄隕石 石鉄隕石 石質隕石に分類され いる。岩石組織および化学的特徴を基に 石質隕石 さらに コンチメイダと゠コンチメイダに 分され いる。隕石の内部組織 の隕石 経験した形成過程を反昚し いる。岩石の成因を考慮し 分類すると 分化隕石 と 始原的(未分化) 隕石 に分けられる。本論 使用したHコンチメイダ 始原的隕石に分類され 火星隕石 分化隕石に 分類される。
衝撃変成作用
衝撃変成作用 隕石母天体 の天体衝突による 高温 高圧環境 生 る現象 ある。衝突現 象により 母天体の表層に ェレーター構 形成される。地球の表層地殻にも隕石衝突によるェレー ター 報告され おり インドェダェレータから された岩石に 衝撃変成作用の痕跡 残され いる(たとえ Riesェレーター(チイゼ) Barringerェレーター(アベリカ) )。ほとん の隕石試料
始原性によ
る分類
HexahedriteOctahedrite Ataxite Pallasite Mesosiderite Siderophyre Aubrite Ureilite Brachinite Angrite Howardite
HED隕石 Diogenite
Eucrite Shergottite 火星起源隕石 Nakhlite Martian meteorites Chassignite
ALH-84001
Anorthositic breccia Basaltic breccia Diabase-Gabbro Acapulcoite Lodranite Winonite エンスタタイトコンドライト EH
Enstatite chondrites EL H L LL CI CM CK 炭素質コンドライト CO Carbonaceous chondrites CV CR CH CB
ルムルチ群 R
カカンガリ群 K
第 I-1 表 隕石の分類。
分化隕石 Differentiated
meteorites
始原的隕石 Primitive meteorites コンドライト
Chondrites エコンドライト
Achondrites
形態に基づく分類 隕石の種類
鉄隕石 Iron meteorites
石質隕石 Stony meteorites
石鉄隕石 Stony-iron meteorites
普通コンドライト Ordinary chondrites 始原的エコンドライト
Primitive achondrites 月起源隕石 Lunar meteorites
考える 隕石 経験した衝撃変成の 歴および岩石に えられた影響を正しく評価する と 重要 ある。 れ に衝撃変成をうけた地表ェレーター岩石の鉱物学的研究 衝撃圧縮実験 隕石試料の 岩石ン鉱物学的研究 され きた(Kieffer et al., 1976; Schaal and Hörz, 1977; Stöffler et al., 1986; Stöffler et al., 1991; Schmitt, 2000)。
衝撃をうけた隕石に い K-Ar (Ar-Ar) Rb-Sr Sm-Nd Lu-Hf U-Th-Pb 代 報告され いる(例 え Nakamura and Okano, 1985; Fujimaki et al, 1992, Swindle et al., 2009)。しかし ら 衝撃変成度(岩 石ン鉱物学的特徴)と同位体 代 持 地質学的意味に い 明 点も残され いた。本論 衝 撃を受けた隕石の岩石ン鉱物学的特徴と同位体 代の関係を明らかにするために 以 の研究を行った。
衝撃を受けたHコンチメイダ あるYamato-791088から 1024 MaのRb-Sr 代 報告され 衝撃を 受けた 代 あると解釈された(Fujimaki et al., 1993) 詳 岩石ン鉱物学的記載 され い かった。 本論 衝撃変成作用による岩石学的変化 化学的変化を明らかにするために 第1章 衝撃溶融し たHコンチメイダの物質科学的研究をお い 形成環境を明らかにした。
現 衝撃を受けた火星隕石 クホーガッタイダ の同位体 代に関し のよう 地質学的イパ ンダに対応するのか議論され いる(Bouvier et al., 2005, 2008, 2009; Nyquist et al., 2009; Lapen et al., 2010;
Shih et al., 2011)。岩石組織を破壊 ずに同位体分析 きる レーギアノレークョンを併用した誘 結合
ハメゲブ質量分析計(LA-ICP-MS)もしく 二次イアン質量分析計(SHRIMP II)を用い クホーガッタイ ダに含 れるバタレアイダのU-Pb同位体 代測定 試 られた(Herd et al., 2007; Misawa and Yamaguchi,
2007)。しかし バタレアイダ中のUおよびPb同位体 衝撃変成による高圧ン高温環境 のよう
挙動を示すのかに い 明らかに っ い かった。 のため 第2章 衝撃圧縮実験および加 熱実験によりバタレアイダのU-Pb同位体系 の影響を評価した。
れ に火星隕石に含 れ いるバタレアイダに い 正確 代タータ 得られ い かった。 クホーガッタイダ 経験した衝撃変成度を明らかにし クホーガッタイダの結晶化 代を決定 するために 第3章におい 衝撃を受けた火星隕石の物質科学的研究を行 った。
引用文献
Bouvier, A., Blichert-Toft, J., Vervoort, J.D., Albarède, F., 2005. The age of SNC meteorites and the antiquity of the Martian surface. Earth Planet. Sci. Lett. 240, 221–233.
Bouvier, A., Blichert-Toft, J., Vervoort, J.D., Gillet, P., Albarède, F., 2008. The case for old basaltic shergottites. Earth Planet. Sci. Lett. 266, 105–124.
Bouvier, A., Blichert-Toft, J., Albarède, F., 2009. Martian meteorite chronology and the evolution of the interior of Mars. Earth Planet. Sci. Lett. 280, 285–295.
Fujimaki, H., Ishikawa, K., Aoki, K., 1992. Rb-Sr features of the impact melted LL-chondrites from Antarctica: Yamato-790723 and Yamato-790528. Proc. NIPR Symp. Ant. Met. 5, 290–297.
Fujimaki, H., Ishikawa, K., Kojima, H., Yanai, K., Aoki, K., 1993. Rb-Sr age of an impact event recorded in Yamato–791088 H chondrite. Proc. NIPR Symp. Antarct.Meteorites 6, 364–373.
Herd, C.D.K., Simonetti, A., Peterson, N.D., 2007. In situ U-Pb geochronology of martian baddeleyite by laser ablation MC-ICP-MS. Lunar Planet. Sci. XXXVIII, A1664.
Kieffer, S.W., Schaal, R.B., Gibbons, R., Hörz, F., Milton, D.J., Dube, A., 1976. Shocked basalt from Lonar impact crater, India, and experimental analogues. Proc. Lunar Sci. Conf. 7th, 1391–1412.
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1 章取 衝撃変成を受けた H コンチメイダの岩石ン鉱物学的研究
1 緒言
1.1 コンチメイダの分類
コンチメイダ 全岩化学組成の いにより 普通コンチメイダ 炭素質コンチメイダ ゠ンスタタ イダコンチメイダ ャヘャス群コンチメイダ カカンイリ群コンチメイダに分類される(第I-1表)。普通 コンチメイダ 地球 の落 頻度 高く れ に された隕石試料の大部分を占め いる。普通 コンチメイダ 化学組成の いにより3 のエャーハ(H L LL)に 分される。Hコンチメイダ 金属 鉄を多く含 鉱物中の鉄成分の割合 少 い。L LLに るに れ 金属鉄の割合 少 く り 鉱 物中の鉄成分の割合 増加する。
普通コンチメイダ 母天体 の熱変成をうけ 組織の変化 構成鉱物の結晶構 の変化 化学組成 の均質化 起 る。 れらの特徴に基 き コンチメイダ 岩石学的分類 され おり 変成度の いもの 岩石学的タイハ3(非 衡コンチメイダ) 変成度 増すに れ 4~6(7)( 衡コンチメイダ)に分 類される。さらに 岩石学的タイハ3のコンチメイダ 3.1－3.9のサノタイハに分けられる。岩石学的 分類のう タイハ1および2 水質変成作用に い 用いられる 普通コンチメイダ 水質変成 の影響を受けたものの報告 少 い。
1.2 母天体の進化過程
Hコンチメイダ母天体 直径~90-200 kmの 惑星 あったと考えられ いる(Miyamoto et al., 1981;
Bennett and McSween, 1996)。 惑星 の熱変成 放射性短 核種 ある26Alの壊変 生 た熱によ
っ 起 ったとされる。Hコンチメイダに含 れ いるリン酸塩鉱物から求められたU-PbおよびPb-Pb 代 4.563–4.502 Ga (Göpel et al., 1994) あり CAI(Ca, Al-rich inclusion)の形成(4568.7±0.3 Ma: Bouvier et al., 2010)から約60Maの間にHコンチメイダ母天体 形成したとされた(Bennett and McSween, 1996)。 CAI 炭素質コンチメイダに含 れる 色の包暼物 あり 陽系 もっとも古い固体物質(~4.56 Ga に形成)と考えられ いる(Bouvier et al., 2010)。Hコンチメイダ母天体の構 に い Miyamoto et al.(1981) Bennett and McSween (1996)およびAkridge et al. (1998)ら 熱変成に関するペタャ計算に基 き アッアンクゟャ構 を持 とした。アッアンクゟャ構 母天体の中心付近に熱変成度の高い岩
石(H6) あり 表面に近 くに れ 変成度 く る構 ある。Taylor et al. (1987) Hコンチメイ
ダ中のFe-Ni合金に い 冷却 度を求め 変成度と冷却 度に相関 見られ い とから もともとH
コンチメイダ アッアンクゟャ構 持っ い かった もしく 500 °C以 に冷却する前に破壊され 再集積し アッアンクゟャ構 く角礫化した岩石 集積したメノャドイャ構 をも とした。一
方 Trieloff et al. (2003) 陽系初期の衝撃現象 Hコンチメイダ母天体のアッアンクゟャ構 破
壊されず 破瞧や再集積過程 起 ったとし も 母天体の形成から十分に時間 経過し から ある とした。
1.3 衝撃変成作用
コンチメイダ 母天体 の天体衝突による衝撃変成作用の影響を残し いる の程度 様々
ある。Stöffler et al. (1991) 地球のインドェダェレーターの岩石に残された衝撃変成作用の痕跡 およ
びコンチメイダ中に残された衝撃変成作用の痕跡を 岩石ン鉱物学的視点から とめ 衝撃変成度の分 類表を とめた(第1-1表)。 の分類表によると 衝撃変成度 主要構成鉱物 あるかんらん石や斜長 石に えられた結晶構 の損傷および高圧相 の相転移 ベャダフォッダの形成 の特徴に基 き
S1-S6および衝撃溶融に 分され いる。
1.4 れ に行われたコンチメイダの衝撃溶融岩研究
衝撃溶融を経験したコンチメイダに い れ に 岩石ン鉱物学的 地球化学的研究 さ れ きた。衝撃変成を受けたコンチメイダのう のいく か ほ 全溶融した組織を示す(Y-
790519(LL): Okano et al., 1990;Patuxent Range 91501 (L): Mittlefehldt and Lindstrom, 2001) 多くの衝撃溶 融岩 とけ残り鉱物を含 コンチメイダ的 組織を保持し いる(Hコンチメイダ: Y-791088 (Fujimaki et al., 1993); Rose City (Rubin, 1995; Yolcubal and Sack, 1997); Portales Valley (Kring et al.,
1999;Rubin et al., 2001; Ruzicka et al., 2005); Dar al Gani 896 (Folco et al., 2004); Lコンチメイダ: Cat Mountain (Kring et al., 1996); Chico (Yolucubal and Sack, 1997; Norman and Mittlefehldt, 2002); Ramsdorf (Yamaguchi et al., 1999); LLコンチメイダ: Y-790964 (Okano et al., 1984, 1990; Yamaguchi et al., 1998))。
Fujimaki et al. (1993) コンチャーャの形態を保っ いる 構成する鉱物 衝撃溶融したベャダから
結晶化し いる クューチペャネコンチャーャ をY-791088(H)におい 報告した。しかし ら
衝撃圧 衝撃後温度 最低温度上昇 かんらん石 斜長石 (GPa) (°C) (°C)
S1
衝撃を受けていない <4-5 10-20 10
S2
わずかに衝 撃を受けて いる
波動消光；不 規則な割れ目
波動消光
5-10 20-50 20
S3
弱い衝撃を 受けている面状の割れ 目；波動消 光；不規則な 割れ目
波動消光
不透明な衝撃 脈；溶融ポケッ
ト 15-20 100-150 100
S4
中程度の衝 撃を受けて いる
弱いモザイク 化；面状の割 れ目
波動消光；局 所的当方化； 面状変形組織
溶融ポケット； 溶融脈の連結；
不透明な衝撃脈 30-35 250-350 300
S5
強い衝撃を 受けている強いモザイク 化；面状の割 れ目；面状変 形組織
マスケリナイ ト化
45-35 600-850 600
S6
非常に強い 衝撃を受け ている
再結晶；組織 の汚濁；溶 融；リング ウッダイトに 転移
溶融
75-90 1500-1750 1500
衝撃溶融
第 1-1 表 衝撃変成ステージ (Stoffler et al., 1991) 。
全岩的溶融 消光位が一様；不規則な割れ
目
なし
全体に行き渡る 溶融ポケット； 脈とダイクの生 成；不透明な衝
撃脈
衝撃変成度 衝撃の程度 局所的な効果
鉱物組織への効果
8
状の組織 Y-790964 (LL) およびRamsdorf (L)から コンチャーャガースダ とし 報告された (Yamaguchi et al., 1998, 1999)。
Sato et al. (1982) Okano et al. (1990) およびYamaguchi et al. (1998) Y-790964およびヒアとされるY-
79 LL コンチメイダの詳 岩石ン鉱物学的研究を行った。Y-790964 粗粒(数 μm)のとけ残りかん
らん石や コンチャーャ片 イメス質のベャダブダリェス(自形の輝石 2種類のイメス) 規則 形態 の空隙を含ん いた(Sato et al., 1982; Okano et al., 1990)。Y-790964とヒアの隕石と考えられ いるY-
790519におい Y-790964と同様の粗粒岩相とベャダから結晶化した 粒の鉱物から る岩相 接し
観察された(Sato et al., 1982; Okano et al., 1990)。 粒のかんらん石のFa成分 い Lコンチメイダ
の組成範 に入っ いた(Sato et l., 1982)。粗粒岩相および 粒岩相 共存し いる とから Y-790519
の 2 の岩相 一の衝撃現象によっ 形成した可能性 ある。Y-790964およびY-790519の詳 岩 石ン鉱物学的研究 れ に行われ いる 2 の岩相(粗粒岩相ン 粒岩相)の関係性に い 明 点も残され いた。
1.5 研究の目的
衝撃溶融岩に分類される異 る特徴を持 2 の岩相に い 詳 岩石ン鉱物学的記載 行われ いる 2 の岩相の形成環境に い 明 点 多い。 た Hコンチメイダの衝撃溶融岩に い LLコンチメイダにおい 報告され いるよう 異 る特徴を持 岩相の詳 岩石ン鉱物学的記載 少
い。本研究 衝撃溶融を経験し 異 る特徴を持 Hコンチメイダ あるY-791088およびLAP
02240を 岩石ン鉱物学的手法を用い 詳 岩石学的記載を行い た LLコンチメイダの衝撃溶融
岩 あるY-790964およびY-790519と対比する とによっ 2 の岩相の形成過程を明らかする とを
目的とした。
2 試料
本研究 国立極地研究所およびNASA 所蔵する2 の 極隕石 Yamato (Y)-791088 (2.1 kg) およ びLaPaz Icefield (LAP) 02240 (28 g)の薄片Y-791088, 91-1(面積 78 mm2; 第1-1図)およびLAP 02240, 7(面積
104 mm2; 第1-2図)を使用した。両サンハャともHコンチメイダに分類され いる(Yanai and Kojima,
1995; Satterwhite and Righter, 2004)。Fujimaki et al. (1993) Y-791088から1024 MaのRb-Sr 代を報告し
衝撃変成 代 あるとした。Swindle et al. (2009) LAP 02240のAr-Ar 代を報告し ~3900 Maに衝撃 を受けたとした。比較試料とし LLコンチメイダ あるY-790964, 81-1およびY-790519, 73-3の薄片 試料を使用した(第1-3図)。
第1-1図 Y-791088の光学顕微鏡写真。
a: Y-791088,91-1の全体像。b: a中の領域bの拡大写真。珪酸塩鉱物 、ダークニングを起こしている。c: a中
の領域cの拡大写真。粗粒のかんらん石に 、まれにダークニングを起こしていない部分も認められる。Ol: か んらん石。
第1-2図 LAP 02240の光学顕微鏡写真。
a: LAP 02240の全体像。矢印 Fe-Ni合金およびトロイライトからなる不透明鉱物のベインを示す。不透明鉱
物のベイン 、細粒岩相と非溶融岩相の境界に存在する。b: a中の領域bの拡大写真。かんらん石 、自形も しく 骸晶状の鉱物からなる細粒基質に囲まれて存在している。ダークニング 顕著で ない。c: a中の領域 cの拡大写真．非溶融岩と細粒岩相の境界。変形したコンドルールが認められる。Ol: かんらん石。
第1-3図 Y-790964およびY-790519の光学顕微鏡写真。
a: Y-790964,81-1の全体像。B: a中の領域bの拡大写真。とけ残りのかんらん石および細粒の自形かんらん石
が存在している。Y-790964 LL 、Y-790519 LL の粗粒岩相およびY-791088 H: 第1-1図 と同様の組 織を示す。c: Y-790519,73-3の全体像。粗粒岩相と細粒岩相が接している。d: c中の領域dの拡大写真。細粒の 自形かんらん石およびFe-Ni合金が存在している。この組織 LAP 02240と似ている。Ol: かんらん石。V: 空 隙。
3 分析手法
偏光顕微鏡を用い 組織や鉱物の特徴を観察し 衝撃変成度を評価した。詳 岩石組織 走査 型電子顕微鏡(SEM: JEOL JSM-5900LV)を用い 観察した。後方散乱電子像を用い 観察を行った。
X線ブイェュアナメイギ(EPMA: JEOL JXA-8200)を用い 鉱物およびイメスの主要元素組成の分析を
行った。分析条件 加 電圧15 kV ハューノ電流およびビーヘ径 鉱物に対し れ れ9 nA 焦点ビーヘ イメスに対し 電子ビーヘによる試料損傷の影響 揮発性の高いアャカリ元素(Na )
蒸発するのを避けるため れ れ3 nA 10 μmとした。タータ Fe-Ni合金 ダュイメイダをZAF 法 れ以外の鉱物およびイメスをBence and Albee法(Bence and Albee, 1968) 補正を行った。かんらん 石の組成の ら きを評価するため EPMA分析により求めたかんらん石のFeとMgの原子比から Fa#(=Fe/(Fe+Mg)×100)を用い 組成範 をもとめ Coefficient of Variation (C.V.) (Sears and Weeks, 1983; Sears et al., 1991) を適用した。
C.V.=100(δFe
＿
/Fe
＿
)
δFe＿ Fe(wt.%)
の標準偏差 Fe
＿
Fe(wt.%)の 均を表す。C.V.の値 さいほ 均質 組成 ある。
顕微メブン分光を用い イメス質相を測定し 微 結晶の暼無を評価した。 た リン酸塩鉱物 の同定にも用いた。分析条件 色レーギー光(波長取 531.91 nm) 強度 11 mWとした。
4 結果
4.1 Y-791088
Y-791088の全岩化学組成 Hコンチメイダの組成範 内 ある(Dodd, 1981; Yanai and Kojima, 1995)。
Y-791088の主要構成相 かんらん石(39 %) 輝石(28 %) 透明鉱物(Fe-Ni合金およびダュイメイダ;
23 %) イメス質相(8 %) 空隙(2 %) ある。 のほかの微量構成相とし ェュヘ鉄鉱とベリメイダ
認められる。Y-791088の岩相 粗粒岩相(~40 %)および の隙間を埋める 粒ブダリェス(~60 %)に分け られる。
粗粒岩相(200 μm-1 mm) 他形を示すかんらん石 輝石 Fe-Ni合金 ェュヘ鉄鉱およびダュイメイ
ダから る岩石ン鉱物片により構成される。構成鉱物の多く 多結晶集合体とし 存 し いる れに 結晶とし 存 するものもある。
粒のブダリェス 自形を示すかんらん石 輝石 ェュヘ鉄鉱 およびリン酸塩鉱物(ベリメイダ)
形を示すFe-Ni合金および の周 に 形のリヘを作るダュイメイダ 鉱物の隙間を埋めるイメスによ
り構成される。 粒ブダリェスに存 する輝石に 化学組成の 帯構 認められる。詳 後に述 る。本論 鉱物およびイメス 構成されるブダリェスをベャダブダリェスと呼ぶ。ベャダブダリェ ス 岩石ン鉱物片の隙間を埋め おり 均質に混 し いる。
Y-791088に 形を示すコンチャーャ(直径100-600 μm) 認められた。長さ~100–400 μm 幅~20–30
μmの棒状かんらん石と鉱物間を埋める輝石 構成する棒状かんらん石コンチャーャ 認められる。
自形のかんらん石 輝石と間を埋めるイメス 構成される 形のコンチャーャ状の組織 観察され
た。Fujimaki et al. (1993) の組織を クューチペャネコンチャーャ とした。クューチペャネコンチ
ャーャ 粒(~10–100 μm)の自形かんらん石から る斑状かんらん石コンチャーャ およびの自形の輝
石(~10–40 μm) 構成される 粒輝石コンチャーャに分けられる。
1) 岩石ン鉱物片
粗粒岩相 粒径 200 μm–1 mm程度の他形を示すかんらん石 輝石 Fe-Ni合金 およびダュイメ イダから る岩石ン鉱物片により構成される。 れ れの鉱物の特徴を以 に示す。
かんらん石
かんらん石(粒径~1 mm) 他形を示す (第1-4a図)。結晶に 多くの割れ目 存 し の中をイメス
粒の 透明鉱物(Fe-Ni合金) 直線状に配列し埋め おり(第1-4b図) 偏光顕微鏡 ジーェッンエ
観察される(第1-1図)。 た かんらん石 顕微鏡 波動消光を示し ペギイェ状構 弱く認め られるものも存 する。 のかんらん石の 岩石ン鉱物学的特徴(波動消光 ペギイェ状構 ) Stöffler
et al. 1991の衝撃変成度S3-S4に相当する。かんらん石中の割れ目に沿っ 1–10 μmの半自形を示すかん
らん石 認められる。岩石片のかんらん石組成 Fa 16-21 (mol %) CaO ~0.35 wt.% Cr2O3 0.1~1.0 wt.% あり(第1-5a, b図; 第1-2表) 衡Hコンチメイダの組成範 と一致する(Keil and Fredriksson, 1964)。 かんらん石の岩石ン鉱物片 C.V.= 3.7 % あり 均質 組成を示し いる。
輝石
輝石 他形を示し周 との境界 明瞭 ある。サイゲ <500 μm ある(第1-6a図)。輝石 顕微鏡 波動消光を示す。鉱物中に 多くの直線状の割れ目 行に存 し いる。割れ目に沿っ イメ
ス 粒(1 μm以 )のFe-Ni合金 埋め おり(第1-6b図) かんらん石と同様に偏光顕微鏡 ジーェッ
ンエ 観察される。鉱物の縁辺部および割れ目に沿っ 輝石の結晶成長 認められる。岩石ン鉱物片の 輝石の組成 Fs11-17Wo1-5(Cr2O3 ~1.4 wt.%; 第1-7a図; 第1-3表) あり 衡Hコンチメイダの組成範 と 一致する(Keil and Fredriksson, 1964)。
Fe-Ni 合金
Fe-Ni合金 定形を示し 粒径 200–500 μm ある(第1-8a図)。Fe-Ni合金 カブサイダ(Ni含暼
量取 5–7 wt.%)およびテーナイダ(Ni含暼量取 29–31 wt.%)から構成される(第1-9a図)。SEMによる組成像 の観察 いく か異 るコンダメスダ 観察される のほとん カブサイダ あり 一部 カブサイダ中に針状のテーナイダ(長さ10–50 μm 幅5–10 μm) 存 する(第1-8a図)。 た 粒のカブサ イダおよびテーナイダの混合 あるハレッサイダ 認められる(第1-8b図)。 の組成 カブサイダとテ ーナイダの中間 ある(1-8a図; 第1-4表)。粗粒のFe-Ni合金の多く ダュイメイダのリヘを伴う。
ダュイメイダ
ダュイメイダ 他形を示し の多く Fe-Ni合金の岩石ン鉱物片縁辺に隣接し 一部 Fe-Ni合金を 覆いリヘを形成し いる。サイゲ 50–600 μm ある。 た の他のダュイメイダの産状とし Fe- Ni合金に隣接し い いダュイメイダも確認される。 存 するダュイメイダ 長柱状を示す
第1-4図 Y-791088に含まれるかんらん石の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)。
a: とけ残りかんらん石 、不定形を示す。b: a中の領域bの拡大写真。割れ目に沿って、かんらん石のオーバ ーグロースおよび細粒のFe-Ni合金が認められる。c: 衝撃溶融岩相に見られる自形のかんらん石。自形のかん らん石 、ガラスからなる基質に囲まれている。d: とけ残っている棒状かんらん石コンドルール。円形の形 態および内部組織を保存している。Ol: かんらん石。Px: 輝石。Gl: ガラス。M: Fe-Ni合金。
第1-5図 Y-791088に含まれるかんらん石の組成。
a: 溶け残りかんらん石および細粒かんらん石のFa-CaO組成図。細粒のかんらん石 とけ残りかんらん石に比 べて、Feに富む組成を持つ。b: 溶け残りかんらん石および細粒かんらん石のFa-Cr2O3組成図。c: コンドルー
ルのFa-CaO組成図。ポーフィリティックかんらん石コンドルール 、棒状かんらん石コンドルールに比べて
Feに富む組成を持つ。d: コンドルールのFa-Cr2O3組成図。PO: ポーフィリティックかんらん石。BO: 棒状か んらん石。
SiO2 39.0 (0.2) 37.7 (0.2) 39.0 (0.2) 38.7 (0.2) 39.3 (0.2) 39.3 (0.2) 39.2 (0.2) 39.5 (0.2) TiO2 0.01 (0.01) 0.03 (0.03) 0.03 (0.03) 0.02 (0.02) 0.09 (0.04) 0.05 (0.03) 0.00 0.06 (0.03) Al2O3 0.00 0.00 0.01 (0.01) 0.01 (0.01) 0.00 0.01 (0.01) 0.00 0.01 (0.01) Cr2O3 0.17 (0.04) 0.37 (0.05) 0.31 (0.04) 0.74 (0.05) 0.00 0.06 (0.04) 0.08 (0.04) 0.02 (0.02) FeO 16.8 (0.4) 19.3 (0.4) 16.7 (0.4) 18.9 (0.4) 17.5 (0.4) 17.0 (0.4) 17.0 (0.4) 17.3 (0.4) MnO 0.45 (0.01) 0.38 (0.08) 0.43 (0.09) 0.50 (0.08) 0.60 (0.09) 0.46 (0.08) 0.37 (0.08) 0.56 (0.08) MgO 43.5 (0.2) 41.1 (0.2) 43.3 (0.3) 40.9 (0.3) 42.8 (0.2) 42.8 (0.2) 43.3 (0.2) 42.5 (0.2)
CaO 0.05 (0.05) 0.20 (0.01) 0.22 (0.01) 0.25 (0.02) 0.04 (0.01) 0.10 (0.02) 0.04 (0.01) 0.03 (0.01)
Na2O 0.00 0.01 (0.01) 0.02 (0.02) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 (0.03)
K2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 (0.01)
P2O5 0.02 (0.02) 0.95 (0.08) 0.00 0.03 (0.03) 0.02 (0.02) 0.00 0.00 0.00
Total 100.0 100.0 100.0 100.1 100.4 99.8 100.0 100.0
Fa 17.8 20.9 17.8 20.6 18.6 18.2 18.0 18.6
第 1-2 表 かんらん石の化学組成 (wt.%) 。
Y-791088 LAP 02240
PO とけ残り
メルト マトリックス
コンドルール
BO* PO
とけ残り
メルト マトリックス コンドルール
BO*
括弧内の数字 分析誤差(1σ)。
* 棒状かんらん石コンドルール (とけ残り)。
†
細粒かんらん石コンドルール (溶融)。
‡
細粒かんらん石コンドルール(非溶融岩相)。
19
第1-6図 Y-791088に含まれる輝石の電子顕微鏡写真(後方散乱電子像)。
a: とけ残り輝石 不定形である。b: a中の領域ｂの拡大写真。とけ残り輝石に 、多くの直線的な割れ目が確 認できる。割れ目に沿って、細粒のFe-Ni合金が存在している。c: 衝撃溶融岩相に見られる自形の輝石。カル シウム成分の累帯構造が確認できる。d: 細粒の自形輝石からなるシュードモルフコンドルール。コンドルー ルに似た円形の形態を示す。Ol: かんらん石。Px: 輝石。Gl: ガラス。M: Fe-Ni合金。
第1-7図 Y-791088およびLAP 02240に含まれる輝石の組成。
a: Y-791088に含まれる溶け残り輝石。組成 均質である。b: Y-791088に含まれる細粒輝石。Ca成分の累帯構
造が確認できる。c: Y-791088 に含まれる棒状かんらん石コンドルールに含まれる輝石。粗粒輝石と同様に組 成 均質である。d: Y-791088 に含まれる細粒の自形輝石からなるシュードモルフコンドルール。細粒輝石と 同様にCa成分の累帯構造が存在する。e: LAP 02240に含まれる細粒の輝石。カルシウム成分の累帯構造がわ ずかに存在する。En: エンスタタイト。Di: ディオプサイド。Hd: バデンバージャイト。Fs: フゟロシライト。 Wo: ウァラストナイト。BO: 棒状かんらん石。
SiO2 56.0 (0.2) 52.6 (0.2) 56.3 (0.2) 55.7 (0.2) 52.4 (0.2) 55.8 (0.2) 55.4 (0.2) 56.7 (0.3) 55.0 (0.3) TiO2 0.14 (0.04) 0.41 (0.05) 0.04 (0.04) 0.27 (0.04) 0.42 (0.05) 0.19 (0.04) 0.10 (0.04) 0.20 (0.03) 0.28 (0.04) Al2O3 0.34 (0.03) 1.64 (0.06) 0.17 (0.03) 0.41 (0.03) 2.37 (0.06) 0.29 (0.03) 0.40 (0.03) 0.12 (0.03) 1.17 (0.05) Cr2O3 0.36 (0.04) 1.45 (0.06) 0.36 (0.04) 0.38 (0.04) 1.77 (0.06) 0.30 (0.04) 1.51 (0.07) 0.14 (0.04) 1.04 (0.06) FeO 10.9 (0.3) 7.5 (0.3) 10.3 (0.3) 10.9 (0.3) 7.2 (0.3) 10.5 (0.3) 10.8 (0.3) 10.6 (0.3) 11.0 (0.3) MnO 0.27 (0.08) 0.45 (0.08) 0.46 (0.09) 0.47 (0.08) 0.48 (0.08) 0.55 (0.08) 0.40 (0.09) 0.43 (0.08) 0.33 (0.08) MgO 31.1 (0.2) 19.9 (0.2) 31.6 (0.2) 31.2 (0.2) 19.4 (0.2) 31.7 (0.2) 29.2 (0.2) 30.9 (0.2) 29.9 (0.2) CaO 0.86 (0.03) 14.9 (0.1) 0.80 (0.02) 0.73 (0.02) 14.11 (0.09) 0.71 (0.02) 2.66 (0.04) 0.64 (0.02) 1.32 (0.03) Na2O 0.03 (0.02) 0.40 (0.03) 0.04 (0.02) 0.02 (0.02) 0.49 (0.03) 0.04 (0.02) 0.22 (0.03) 0.04 (0.02) 0.03 (0.03) K2O 0.01 (0.01) 0.00 0.00 0.02 (0.01) 0.03 (0.01) 0.00 0.02 (0.01) 0.00 0.00
P2O5 0.03 (0.03) 0.00 0.04 (0.03) 0.00 0.05 (0.04) 0.02 (0.02) 0.00 0.00 0.04 (0.04)
Total 100.0 99.3 100.1 100.1 98.7 100.1 100.7 99.8 100.1
Fs 16.1 12.0 15.2 16.1 12.0 15.4 16.3 15.9 16.7
Wo 1.6 30.7 1.5 1.4 30.2 1.3 5.2 1.2 2.6
コンドルール Y-791088
第 1-3 表 輝石の組成 (wt.%) 。
LAP 02240
とけ残り
メルトマトリクス リム
コンドルール メルトマトリクス
括弧内の数字 分析誤差(1σ)。
BO*
* 棒状かんらん石コンドルール内。
コア BO* リム コア
リム コア 細粒
22
第1-8図 Y-791088に含まれるFe-Ni合金、トロイライト、クロム鉄鉱、メリライトの電子顕微鏡写真(後方 散乱電子像)。
a: 粗粒のFe-Ni合金。不定形であり、そのほとん カマサイトである。針状のテーナイトも観察できる。b:
粗粒のプレッサイト。c: 粗粒のトロイライト。不定形を示す。d: 細粒の Fe-Ni合金。トロイライトのリムを ともなう。e: 自形のクロム鉄鉱。ガラス中に存在する。f: メリライト。Fe-Ni合金およびガラスの近くに存在
する。M: Fe-Ni合金。Tr: トロイライト。Chr: クロム鉄鉱。Merr: メリライト。Gl: ガラス。
第1-9図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるFe-Ni合金の組成。
a: Y-791088に含まれる粗粒のFe-Ni合金。カマサイト、テーナイトおよびプレッサイトからなる。b: Y-791088
に含まれる細粒のFe-Ni合金。c: LAP 02240に含まれる粗粒のFe-Ni合金。マルテンサイトとプレッサイトか
らなる。d: LAP 02240に含まれる細粒のFe-Ni合金。
Si 0.01 (0.01) 0.02 (0.01) 0.00 0.00 0.00 0.01 (0.01) 0.00 0.03 (0.01) 0.01 (0.01) Cr 0.06 (0.03) 0.05 (0.03) 0.00 0.08 (0.03) 0.01 (0.01) 0.07 (0.03) 0.04 (0.03) 0.26 (0.03) 0.21 (0.03) S 0.03 (0.01) 0.01 (0.01) 0.00 0.04 (0.01) 0.00 0.02 (0.01) 0.01 (0.01) 36.07 (0.11) 36.03 (0.11) Co 0.13 (0.02) 0.29 (0.03) 0.48 (0.04) 0.35 (0.03) 0.47 (0.04) 0.44 (0.04) 0.49 (0.04) 0.00 0.00 Fe 52.5 (0.3) 84.0 (0.4) 93.2 (0.4) 73.6 (0.4) 91.9 (0.4) 92.8 (0.4) 91.1 (0.4) 62.8 (0.4) 62.8 (0.4) Cu 0.09 (0.04) 0.08 (0.05) 0.00 0.09 (0.05) 0.05 (0.05) 0.06 (0.05) 0.00 0.11 (0.01) 0.10 (0.05) Ni 31.4 (0.2) 15.8 (0.2) 6.7 (0.1) 26.1 (0.2) 7.5 (0.1) 7.0 (0.1) 8.4 (0.1) 0.07 (0.04) 0.34 (0.04)
Total 84.2 100.3 100.4 100.3 99.9 100.4 100.0 99.3 99.5
細粒
*粗粒のFe-Ni合金中の針状テーナイト。
括弧内の数字 分析誤差(1σ)。
Niに富む* プレッサイト Niに乏しい Niに富む Niに乏しい
第 1-4 表 Fe-Ni 合金およびトロイライトの組成 (wt.%) 。
トロイライト Fe-Ni 合金
粗粒 細粒
Y-791088 LAP 02240 LAP 02240
Y-791088 粗粒
25
周 複雑に入り組 他形を示す(第1-8c図)。 のダュイメイダの内部に 多くの割れ目 存 し いる の中 イメス 埋め いる。ダュイメイダに Ni ほとん 含 れ い い(第1-4表)。
2) ベャダブダリェス
ブダリェスに 粒径1–30 μm程度の自形を示すかんらん石 輝石 形を示すFe-Ni合金 およびダ ュイメイダ 鉱物間を埋めるイメス 微量構成鉱物とし ェュヘ鉄鉱およびベリメイダ 存 する。
れ れの鉱物の特徴を以 に示す。
かんらん石
かんらん石(粒径<20 μm) 自形を示し イメス中に晶出し いる(第1-4c図)。ベャダブダリェスに存 するかんらん石の組成 Fa17-23 (mol %) C.V.= 5.2 % ある(第1-5a, b図; 第1-2表)。 粒のかんらん
石 0.10-0.35 wt.%のCa成分を持 (第1-2表)。粗粒の岩石ン鉱物片とし 存 するかんらん石よりも鉄
に富ん 組成 あり 均質 組成を示し いる。しかし ら 化学組成の 帯構 観察 き か った。
輝石
輝石(粒径~30 μm) 自形を示し イメス中に析出し いる(第1-6c図)。輝石組成 Fs12-20Wo0.1-31 あり (第1-7図; 第1-3表) 結晶の中心から縁辺部に向かいCa成分 増加する 帯構 を示す。粗粒の鉱物片
とし 観察された輝石に比 Fe-Mgの含暼量の幅 広く Cr Feに富ん 組成を示す。
Fe-Ni 合金
Fe-Ni合金 球形を示し おり 粒径 1–30 μm ある(第1-8c図)。周 にダュイメイダのリヘを伴っ
いる。組成 均質 あり ッッォャの含暼量 幅広い分布(Ni含暼量取 7–30 wt.%)を示す(第1-9b 図; 第1-4表)。
ダュイメイダ
ベャダブダリェスに存 するダュイメイダ 粒のFe-Ni合金の周 に存 し リヘを形成し いる (第1-8d図)。ダュイメイダリヘの厚さ 1–10 μm あり 粒のFe-Ni合金の周 に 均質に存 し い る。ベャダブダリェスに存 するダュイメイダ 岩石ン鉱物片とし 存 し いるダュイメイダと同 様にNiをほとん 含 ず 鉄と硫黄 原子比 等量含 (第1-4表)。
イメス質相
イメス質相 ベャダブダリェスに存 する鉱物間を埋めるように存 し 幅1–2 μmの網状 もしく
長辺 50–100 μm 短辺 30–100 μm程度の大きさ 鉱物に れ 存 する。イメス質相 偏光
顕微鏡 無色透明相および茶褐色相に分けられる(第1-10図)。無色透明相中に 微量構成鉱物 あ るェュヘ鉄鉱およびベリメイダ 存 する。 た 茶褐色相 自形の輝石と共存する。
2 のイメス質相の化学組成 曹長石に近い(第1-5表)。2 のイメス質相 Kの含暼量 わずかに異 り 無色透明イメス Kに富 (K2O ~2 wt.%) 茶褐色イメス カリゞヘに乏しい(K2O ~0.1 wt.%)(第1- 11図 第1-5表)。2 のイメス 立し 存 し いる 一部 K成分の多い無色透明イメス中にK
成分の少 いイメスの共存 確認される。K成分に富 イメスと共存するK成分の少 いイメス 楕 形を示し 幅5 μm長さ10 μm ある。メブンスヒェダャから 茶褐色相中に 斜長石の存 確認され る(第1-12図)。
ェュヘ鉄鉱およびベリメイダ
ェュヘ鉄鉱およびベリメイダの化学組成を第1-6表に示す。ェュヘ鉄鉱 偏光顕微鏡 無色透明イメ ス中に茶褐色の自形結晶とし 存 する。SEMによる観察 イメス中に四角形の自形結晶とし 観 察 きる(第1-8e図)。鉱物の粒径 ~2 μm ある。Cr成分 Cr2O3 47–60 wt.%と幅 ある。ベリメイダ
Fe-Ni合金の近くに存 するイメス中に存 する(第1-8f図)。鉱物の大きさ 10–40 μm あり 半自
形~他形を示す。
3) コンチャーャおよびクューチペャネコンチャーャ
コンチャーャ片 長さ ~100–400 μm幅 ~20–30 μm 行に配列した棒状のかんらん石および間を埋 める輝石構成する棒状かんらん石コンチャーャ(第1-4d図) 確認される。
棒状かんらん石コンチャーャ中のかんらん石に 粒(1 μm以 )のFe-Ni合金 直線状に配列し いる。
の 粒のFe-Ni合金の並び 岩石ン鉱物片のかんらん石の産状と同 ある。棒状かんらん石コンチャ
ーャのかんらん石組成およびC.V. れ れ Fa16-20 (mol %) C.V.= 5.0 %(第1-5c, d図) ある。棒 状かんらん石コンチャーャ中の輝石 棒状のかんらん石の間を埋めるように存 する。 の輝石の組
成 Fs15-17Wo1-2 均質 ある(第1-3表)。
第1-10図 Y-791088に含まれるガラス質相の光学顕微鏡写真。
a: 無色透明相。自形のかんらん石が晶出している。b: 茶褐色相。ガラス中に自形の輝石が晶出している。Gl: ガラス。Ol: かんらん石。Px: 輝石。
第1-11図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるガラス質相の組成 原子比 。
Y-791088に含まれる無色透明相 、Kに富む組成を示し、茶褐色相 Kに乏しい。LAP 02240に含まれるガ
ラス質相 、Y-791088に含まれるガラス質相に比べて均質な組成を持つ。
SiO2 65.5 (0.5) 67.8 (0.5) 65.2 (0.5) TiO2 0.41 (0.08) 0.48 (0.08) 0.02 (0.06) Al2O3 19.7 (0.3) 17.0 (0.3) 21.3 (0.3) Cr2O3 0.00 0.10 (0.07) 0.00
FeO 1.4 (0.2) 1.5 (0.2) 1.5 (0.3)
MnO 0.00 0.00 0.00
MgO 0.36 (0.05) 0.5 (0.05) 0.49 (0.05) CaO 3.23 (0.08) 1.66 (0.06) 2.92 (0.08) Na2O 9.0 (0.3) 7.9 (0.3) 10.4 (0.3)
K2O 0.07 (0.02) 1.84 (0.06) 0.10 (0.03) P2O5 0.4 (0.2) 1.1 (0.2) 0.2 (0.1)
Total 100.1 99.9 102.1
括弧内の数字 分析誤差(1σ)。
第 1-5 表 ガラス質相の化学組成 (wt.%) 。
LAP 02240 Y-791088褐色 無色透明 無色透明
第1-12図 Y-791088およびLAP 02240に含まれるガラス質相のラマンスペクトル。
Y-791088に含まれる茶褐色相に 、斜長石が含まれている。Pl: 斜長石。
SiO2 0.06 (0.03) 0.00 0.03 (0.03) 0.00
TiO2 1.68 (0.06) 1.90 (0.08) 0.00 0.06 (0.04) Al2O3 6.3 (0.1) 6.5 (0.1) 0.05 (0.02) 0.01 (0.01) Cr2O3 58.3 (0.3) 56.4 (0.3) 0.02 (0.02) 0.00
FeO 22.7 (0.4) 27.6 (0.5) 1.6 (0.1) 0.7 (0.1) MnO 0.6 (0.1) 1.0 (0.1) 0.11 (0.06) 0.02 (0.02) MgO 7.1 (0.1) 3.38 (0.08) 3.67 (0.08) 3.68 (0.08) CaO 0.01 (0.01) 0.02 (0.01) 47.5 (0.2) 47.2 (0.2) Na2O 0.03 (0.03) 0.03 (0.03) 2.6 (0.1) 2.46 (0.09)
K2O 0.00 0.02 (0.01) 0.02 (0.01) 0.06 (0.01) P2O5 0.03 (0.03) 0.01 (0.01) 44.8 (0.6) 45.7 (0.6)
Total 96.8 96.9 100.4 99.9
括弧内の数字 分析誤差(1σ)。
第 1-6 表 クロム鉄鉱およびメリライトの化学組成
クロム鉄鉱 メリライト
Y-791088 LAP 02240 Y-791088 LAP 02240
自形のかんらん石もしく 輝石と間を埋めるイメス 構成する 形の組織 観察される(第 1-6d 図)。
Fujimaki et al. (1993) れらの組織を クューチペャネコンチャーャ とした。斑状かんらん石コンチ
ャーャ状のクューチペャネコンチャーャ 自形のかんらん石結晶の周 をイメス 埋め いる。 の コンチャーャを構成するかんらん石の組成 Fa15-22 (mol %) C.V.= 8.3 % ある(第1-5c, d図; 第1-2表)。
の組成 ベャダブダリェス中のかんらん石と同様にFeに富 傾向を持 。
粒輝石から るクューチペャネコンチャーャ ~10–40 μm の 粒の輝石 構成され 鉱物間をイメ ス 埋め いる(第1-6d図)。輝石の組成 Fs11-20Wo0-30 あり(第1-7図; 第1-3表) 結晶の中心から縁辺 部に向かい Ca成分 増加する 帯構 を示す。 の組成の 帯構 ベャダブダリェスに存 する 粒の輝石と同様の傾向 ある。
