角礫岩コン 含 富 岩片 同位体 代学研究
横 山 立 憲
総合研究大学院大学
複 合 科 学 研 究 科
極 域 科 学 専 攻
成 24 度
(2012)
目次
第 1 章 じ ... 1
1.1. 惑星物質研究 重要性 ... 1
1.2. 石 分類 ... 1
1.3. 太陽系 元素分別過程 ... 4
1.3.1. 揮発性 分別 気相–固相 ... 4
1.3.2. 原始太陽系星雲 け 凝縮過程 ... 6
1.3.3. 小 惑星下 元素分別 固相–液相 ... 9
1.3.4. 惑星物質 認 中程度 揮発性元素 損失 ... 9
1.4. 元素 富 岩片 ... 11
1.5. 研究背景 ... 11
1.6. 研究目的 ... 12
1.6.1. 角礫岩コン 研究 位置づけ ... 12
1.7. 分析値 取 扱い ... 18
第 2 章 富 岩片 岩石鉱物学的研究 ... 19
2.1. 試料 ... 19
2.2. 研究手法 ... 19
2.3. 結果 ... 30
2.3.1. 元素 富 岩片 組織 ... 30
2.3.2. 元素 富 岩片 バ 組成 ... 40
2.4. 議論 ... 40
2.4.1. 富 岩片 ホ 関係性 ... 40
2.4.2. 富 岩片 形成過程 ... 40
2.4.2. 富 岩片 起源物質 ... 42
2.5. 結論 ... 42
第 3 章 富 岩片 同定 ... 43
3.1. 研究目的 ... 43
3.2. 行研究 ... 43
3.3. ー ン プ ー (IP) 原理 ... 43
3.4. 背景放射 遮蔽 必要性 ... 43
3.5. 手法 ... 45
3.6. 結果 ... 45
3.6.1. ー ン プ ー 感 ... 45
3.6.2. 定量分析 ... 45
3.7. 議論 ... 49
3.7.1. 試料 同定 ... 49
3.7.2. 感 期間 検出限界 予備実験結果 ... 49
3.8. 結論 ... 50
第 4 章 同位体 代学的研究 ... 52
4.1. Rb–Sr 同位体系 ... 52
4.1.1. ソ ン法(Rb–Sr 同位体系) 代測定 原理 ... 52
4.2. 40K–40Ca同位体系 ... 54
4.2.1. ソ ン法(40K–40Ca同位体系) 代測定 原理 ... 56
4.3. 同位体希釈法 ... 57
4.4. 試料 ... 61
4.5. 化学分離操作 ... 61
4.5.1. 目的元素 単離 ... 61
4.7.取 結果 ... 65
4.7.1.取 K–Rb–Ca–Sr 存在度 ... 65
4.7.2.取 Rb–Sr 代 ... 70
4.7.3.取 K–Ca 代 ... 70
4.8.取 議論 ... 77
4.8.1.取 行研究 の比較 ... 77
4.8.2.取 ゚イソェロンの検証 ... 77
4.8.3.取 起源物質の化学的特徴の推定 ... 79
4.8.4.取 前期゚ャカモ元素分別(4568~4429 Ma) ... 83
4.8.5.取 後期゚ャカモ元素分別 ... 91
4.8.6.取 ゚ャカモ元素に富 凝縮物の 離および輸送 ... 95
4.8.7.取 Rb–Sr, K–Ca, Ar–Ar 同位体系 ら た゚ャカモに富 岩片の熱履歴 .... 96
4.8.8.取 混合過程 ... 96
4.8.9.取 中程度揮発性元素の凝縮過程 ... 96
4.8.10.取 元素分別への更 る制約 ... 97
4.9.取 結論 ... 99
第 5 章取 結論 総合 ... 100
付録 A取 標準試料分析 ... 102
付録 B取 カラムェロマトエラフィー ... 105
B.1.取 陽イアン交換樹脂カラムェロマトエラフィー ... 105
B.2.取 Sr spec. 溶媒抽出 カラムェロマトエラフィー ... 105
B.3.取 TODGA 溶媒抽出 カラムェロマトエラフィー ... 106
謝辞... 113
引用文献 ... 114
第 1 章
1.1. 惑昙物質 究 重要性
々 現在地球 手 る る主 地球外物質 し 大気圏を通過し
地表へ 落 した隕石 地球 空 航空機 より回 れた し 極氷床 よび
極 雪 ら採取 れた微隕石 挙 られる サンハャモターン より たら れた試料
し 暻試料 ゚フロ計画 ャヂ計画 彗昙塵 ケタージケダ計画 小惑昙表
ヤガモケ試料 や 計画 ある 1969 日曓 極観測隊 より 極隕石 発見
れ 以来 多 隕石 極氷床 回 れ いる 近 隕石 サデメ砂漠 代表
れる世界各地 砂漠地帯 採取 れ いる れ 隕石や微隕石 地球外物
質 物質科学的 究を通し 陽系形成過程 解 明 れ た
1.2. 隕石 分類
隕石 分類を表 1.1 示 隕石 主 Fe–Ni 合金 よびォ゜酸塩鉱物 ら構成
れ り そ 量比 より鉄隕石 隕鉄 石鉄隕石 よび石質隕石 大別 れる
石質隕石 岩石組織 よび化学的特徴を基 コンチメ゜ダ ゠コンチメ゜ダ 細分
れる コンチメ゜ダ 全岩 元素組成 揮発性元素を除い 陽系 均組成 類似
し り 曑分化 始原的 母天体を起源 る隕石 ある 一方 ゠コンチメ゜ダ 大
規模分化を経験した母天体を起源 る分化隕石 ある 近 岩石組織 よび化
学的特徴 基 分類 酸素 ェロヘ チタン ッッォャ 同 体組成 基
いた新た 分類法 提唱 れ いる(Warren, 2011)(図 1.1) 曓論 始原的隕石 分類 れる LL コンチメ゜ダを使用した
表 1.1 隕石の分類
形態に基づく分類 隕石の種類 始原性による分類
鉄隕石 Hexahedrite
Octahedrite
Iron meteorites Ataxite
石鉄隕石 Pallasite
Mesosiderite Stony-iron meteorite Siderophyre
Aubrite
Ureilite
Brachinite
Angrite
HED 隕石 HED meteorites
Howardite 分化隕石 Differentiated
meteorites
Diogenite
Eucrite
エコン イ
Achondrites 火星起源隕石 Martian meteorites
Shergottite
Nakhlite
Chassignite
ALH-84001
月起源隕石
Lunar meteorites
Anorthositic breccia
Basaltic breccia
Diabase-Gabbro
始原的エコン イ
Primitive achondrite
Acaplucoite
Lodranite
石質隕石
Stony meteorites
Winonite エンスタタイ コン イ
Enstatite chondrites
EH
EL
普通コン イ
Ordinary chondrites
H
L
LL
CI
始原的隕石 Primitive meteorites コン イ
Chondrites
CM
炭素質コン イ
Carboneceous chondrites
CK
CO
CV
CR
CH
CB
ム チ群 R
ン 群 K
Brealey and Jones (1998) 分類を一部改変
図 1.1 隕石 分類
A), B) それ れ Krot et al.(2004), Weisberg et al. (2006) より纏 られた主要元素組成 よび組織 基 隕石分類 C) Warren (2011) よ 纏 られた 酸素 ェロヘ チタ
ン ッッォャ 同 体組成 基 いた隕石分類
Warren (2011)
1.3. 陽系 元素分別過程
始原的 隕石 あるコンチメ゜ダ隕石 陽系 元素組成をよ 保存し いる 中
Ivuna, Orgueil 代表 れる CI(C1)コンチメ゜ダ 天文学的観測を基 得られる
陽 光球 組成 揮発性 高い水素 よびバモウヘ 親気元素 損失を除い そ
全岩化学組成 等し (Lodders et al., 2009 ) 陽系 元素組成 よび同 体 組成を最 よ 保持し いる 考えられ いる そ た CI コンチメ゜ダ 元素組成を
基準 し 地球物質を含 惑昙物質 元素組成 よび元素分別 議論 れ た経緯
ある CI コンチメ゜ダ以外 惑昙物質 何ら 元素分別過程を経験し り 母天
体 熱変成を ん い い CI を除 他 炭素質コンチメ゜ダ そ 例外
い 中 陽系 側(inner solar system) 惑昙物質 認 られる揮発性元素 よび
中程度揮発性元素 損失 分別 過程 い 長 渡り議論 れ た 晘通コンチ
メ゜ダ 中程度揮発性元素 損失を図 1. 2a 示 一般 陽系 側 微 惑昙を
形成した材料物質 CI コンチメ゜ダ 同様 元素組成を持 いた 考えられ いる
微 惑昙形成過程 い 挙 るよう 元素分別過程を経験し いる
1.3.1. 揮発性 よる分別 気相－固相
元素 揮発性 違い 物質 蒸発 し 凝縮 る際 分別 起 る 隕石中 含
れる代表的 元素を揮発性 細分 る よう る T50 全 10-4 bar い それ れ 元素 50% 凝縮 る温度を示し いる(Palme, 2001; Lodders, 2003)
揮発性元素(T50 = 1850–1400 K):
金族元素(PGE), Zr, Hf, Nb, Ta, Sc, Al, Ca, 希土類元素(REE), Y, V, U, Th, Ba, and Sr
ィャクウヘ(Ca),゚ャプッウヘ(Al) 酸化物 よび れら 付 る希土類元素(REE), グャコッウヘ(Zr), デネッウヘ(Hf), ケィングウヘ(Sc) 微量元素 陽系昙雲イケ ら最 凝縮 る タンエケゾン(W), アケプウヘ(Os), ゜モグウヘ(Ir)
金属(metal) し 凝縮 る 揮発性元素 凝縮物 全凝縮物 約 5%を占 る れ いる(Grossman and Larimer, 1974)
主要元素(T50 = 1350–1250 K): Fe, Mg, Si, Cr, Li, Ni, Co, Pd
凝縮物 大半を占 る元素 中 ォ゜素(Si), ブエヅクウヘ(Mg), 鉄(Fe) 酸化
物 存在度 最 高い 還元的 環境 鉄 金属鉄 し 凝縮し Mg, Si 土 ん
らん石(forsterite; Mg2SiO4) し 凝縮 る た forsterite 温 SiO イケ 反応し 頑火輝石(enstatite; MgSiO3) 生成 れる 惑昙物質 認 られる Mg/Si 比 変動
図 1.2取 中程度揮発性元素の分別パターン
a. 普通コンチライト変成度別の中程度揮発性元素存在度
b. 普通コンチライト および地球全岩の中程度揮発性元素存在度
普通コンチライト(H, L, LL); Kallemeyn et al. (1989), Bulk Silicate Earth; Kargel and Lewis (1993)による
Moderately Volatile Elements
Mg Cr Mn K Na
group/CI & Mg norm alized
1 mean H3
mean H4 mean H5 mean H6 mean L3 mean L4 mean L5 mean L6 mean LL3 mean LL4 mean LL5 mean LL6
1.1
0.7
Moderately Volatile Elements
Mg Cr Mn K Na
group/CI & M g normalized
0.1 1
mean H mean L mean LL
Bulk Silicate Earth
a.
b.
forsterite 凝縮 Si 凝縮 よ 説明付 られ いる 金属鉄 forsterite 同 温度 凝縮し そ 序列 力 依存 る(Grossman and Larimer, 1974)
中程度揮発性元素(T50 = 1230–640 K):
Mn, P, Na, Rb, K, F, Zn, Au, Cu, Ag, Ga, Sb, Ge, Sn, Se, Te, S
中程度揮発性元素 中 最 存在度 高い 硫黄(S) ある S 710 K い
S イケ 固相 Fe 反応 力 依存 る 凝縮 る 他 中程度揮発
性元素 主要元素 共 固溶体 し 取り込 れる 中程度揮発性元素 硫化物 ォ゜
酸塩 よび金属それ れ 分配 れる
揮発性元素(T50 <640 K):
B, Cl, Br, I, Cs, Tl, C, O, 希イケ, In, Bi, Pb, Hg, N, H
硫化鉄(FeS)より 凝縮温度 回る元素 揮発性元素 よび中程度揮発性元素 分
類 れる元素 う い 完全 凝縮し ら 最 揮発性元素 富
Orgueil (CI コンチメ゜ダ) い 損失 認 られる(Anders and Grevesse, 1989 )
1.3.2. 原始 陽系昙雲 る凝縮過程
原始 陽系昙雲 る元素 凝縮過程 詳細 Lodders (2003) 纏 られ いる Lodders (2003) 従い 元素 揮発性 化学的特徴 親鉄元素 親銅元素 親石元素
凝縮過程を記述 る よう る(各元素 陽組成イケ；全 10-4 bar 50 % 凝縮温度(T50) Lodders (2003) 基 )
主要元素: Al,Ca, Mg, Si, Fe (T50 = 1800– 1650 K)
原始 陽系昙雲 主要凝縮物 中 最 揮発性 ある Ca-Al-Ti を含 化合 物 あり 隕石中 ら Ca-Al-rich inclusion (CAIs) し る 温度 伴い 初期 Ca, Al 富 相(corundum; Al2O3, hibonite; CaAl12O19, grossite; CaAl4O7) melilite (Ca2Al2SiO7-Ca2MgSi2O7) 端成分 ある gehlenite 転換 れる anorthite (CaAl2Si2O8)
spinel (MgAl2O4) 形成 れる Si, Mg を含 凝縮物 最 凝縮 る それ れ gehlenite, melilite, spinel ある 昙雲イケ ら Si, Mg 凝縮を最
forsterite (Mg2SiO4) enstatite (MgSiO3) ある 金属鉄 凝縮温度 forsterite 近い 岩石を構成 る元素 中 最 存在度 高い Mg, Si, Fe 凝縮 100 K 程度 い温 度領域 起 る Si, Mg, Fe “common elements” 呼 れ れら 元素 た そ 凝
縮温度 揮発性元素 よび揮発性元素を決 る指標 いる わ Si, Mg,
Fe より 高温 凝縮 る 揮発性元素 呼 れ より 温 凝縮 る 揮発性
元素 呼 れる
揮発性微量元素:W, Re, Os, Ir, Mo, Pt, Rh, Ru, Zr, Hf (T50 = 1800– 1650 K)
移金属 ある W, Re, Os, Ir, Mo, Pt, Ru, Ru 金属鉄 凝縮(Tc = 1334 K)より 高温 凝縮 る 揮発性金属 小塊 “直接凝縮したヂオッダ(fremdlinge)” し 知られ
り 隕石中 揮発性包有物中 認 られる た れら S を含 昙雲イケ よる変
質を いる Zr, Hf, Y, Sc 主要元素(Fe, Mg ) 酸化物より 高温 酸化物 し 凝縮 る 揮発性親石元素 ある
親石元素(Ca Titanates, Hiboniteへ 凝縮): Ba, Sr, Sc, Y, V, Nb, Ta, Th, U,希土類元素 (REE ) (T50 = 1650– 1400 K)
Ba, Sr, Sc, Y, V, Nb, Ta, Th, U,希土類元素(REE) ィャクウヘチタン酸塩(Ca Titanates; ヒロノケィ゜ダ(CaTiO3), Ca4Ti3O10) よびィャクウペャプン酸塩 あるナピヂ゜ダ (hibonite)を主要相 し 凝縮 る ナピヂ゜ダ 凝縮 後 れら 元素 う より 揮 発性 ある元素(Sc, Y, Th, U, 重希土) 50 % ヒロノケィ゜ダ 凝縮より 前 ナピヂ
゜ダへ凝縮 る V, Nb, Ta, 軽希土類元素 ヒロノケィ゜ダ し 他 ィャクウヘチタ
ン酸塩へ凝縮 る 元素群 う 最 揮発性 高い元素 Eu Eu2+ し 長石
へ 凝縮 る
親石元素(Meliliteへ 凝縮): Be (T50 ~ 1450 K)
Be T50 = 1421 K ベモメ゜ダ(Melilite; gehlenite (Ca2Al(AlSi)O7) åkermanite (Ca2MgSi2O7)を端成分 る固溶体)を主要相 し 凝縮 る
親石元素( んらん石; Forsterite 輝石; Enstatiteへ 凝縮): Cd, Li, Mn, Zn (T50 = 1150– 650 K)
Li, Mn, Zn,Cd ブエヅクウヘォ゜酸塩 取り込 れるた forsterite, enstatite を主要 相 し 凝縮 る forsterite 凝縮 Li, Mn, Zn, Cd 凝縮 始 り 温 い forsterite (Mg2SiO4) enstatite (MgSiO3)へ 転換 起 る 引 続 enstatite へ 凝縮
る Cd れら エャーハ う 最 揮発性 高 化学的特徴 Zn 近い より
親銅元素的 る いを る 微量 Cd 輝石へ 凝縮 る 大半 より 温 ダロ
゜メ゜ダ(troilite; FeS)へ 凝縮 る
親石元素(長石; Feldsperへ 凝縮): B, Cs, Ga, K, Na, Rb (T50 = 1000– 800 K)
Na, K, Rb, Cs, B, よび Ga 一部 anorthite (CaAl2Si2O8), albite (NaAlSi3O8), orthoclase (KAlSi3O8)を主要相 し 凝縮 る 長石 凝縮 anorthite 凝縮(1387 K) ら始 る K, Na 凝縮 anorthite 凝縮温度より それ れ~400 K, ~440 K い温度領域 起 る Rb, Cs 化学的 K 挙動 従い KAl3SiO3構 中 ィモウヘォ゜酸塩 同様 挙動
を る 考えられ そ 凝縮温度 それ れ T50 = 800 , 799 K れ いる B 長石 格子 い Al 置換し そ 凝縮温度 T50 = 908 K れ いる Ga B 同様 Al
置換 る 親鉄元素 特徴 あるた 長石 よび金属鉄へ 凝縮 る
親鉄元素(Fe合金へ 凝縮): Ag, As, Au, Bi, Co, Cr, Cu, Ge, Ni, P, Pb, Pd, Sb, Sn, Te (T50 = 1350– 700 K)
純粋 金属鉄(Fe) 1357 K 凝縮を始 る Fe 凝縮自身 より 揮発性 金 属合金 形成時 起 る し し ら Fe より 揮発性 親鉄元素 存在度 Fe 比 そ 金属合金 組成 Fe 凝縮温度(1357 K)付近 決 られる 金属 Co, Ni, Pd 凝縮 1300 K 以 起 る P, Cr 凝縮温度 1200–1300 K 温度領域 起 る P 凝縮 より schreibersite ((Fe,Ni)3P) 形成 れ 隕石中 金属 共存し る Cr, P 主要相 し chromite (FeCr2O4), whitlockite (Ca3(PO4)2) 隕石中 認 られる
れら 凝縮 Cr, P 金属へ 凝縮 対峙し 起 る可能性 ある れ いる し し chromite, whitlockite 形成 schreibersite 形成や Cr 鉄合金へ 凝縮より 温
起 る酸化過程 関 しいる Cu, As, Au 1100–1000 K 金属合金へ取り込 れる Ag, Bi, Ge, Pb, Sb, Sn, Te れら 元素群 中 最 揮発性 高 そ 凝縮温度 FeS (troilite) 凝縮温度 ある 704 K 近い
親銅元素(Troiliteへ 凝縮): Cd, Hg, In, Se, Tl (T50 = 700–250 ? K)
Troilite 凝縮 鉄合金 H2S イケ よ 腐食を る T50 = 704 K ら始 る Fe 存在度 S 存在度 2 倍程度 あり Fe よそ半分 FeS へ 転換 れる Troilite Se, In, Tl, Cd 凝縮 る主要相 あり コンチメ゜ダ中 晘 的 認 られる 親銅元
素 親和性 強い元素 大半 親鉄元素 あり S 存在し い場合 親銅元素 金属へ
凝縮 る Te, Pb, Ag troilite へ凝縮 る れら 凝縮温度 FeS より 高 Te, Pb 金属合金へ 凝縮 後 Fe 硫化 始 る troilite へ再分配 れる 金属 凝縮温度
全 伴い る 対し troilite 凝縮温度 全 無関 ある
Hg 252 K 温 troilite 凝縮 る
デロオン: F, Cl, Br, I (T50 = 940–550 K)
デロオン 凝縮温度 曑 よ わ い い デロオン 隕石中 ネッ化 し 塩化 apatite (Ca5(PO4)3(F, Cl)) し る Br, I troilite 中 ら 検出 れる Cl apatite より 高温 凝縮 る sodalite (Na4(Al3Si3O12)Cl)中 存在 る Sodalite 凝
縮過程 い し 隕石母天体 分解 れるた Cl を含 apatite 形成 れ
る 考えられ いる
1.3.3. 小 惑昙 元素分別 固相－液相
惑昙 大規模分化 伴い コ゚形成 起 る 親鉄元素 コ゚ 濃集 親銅ン
親石元素 ブンダャ よび地殻 濃集 固相–液相反応 支配的 元素分別 起 る
分化天体 い 岩石 部分溶融作用 よるブエブ 発生や ブエブ 分別結晶 際
゜アン半 大 し 価数 大 い より鉱物中 陽゜アン し 固相 入
り い元素 ブエブ 濃集 る よう 陽゜アン 置 合わ い元素 適合元
素 た 液相濃集元素 呼 れる 適合元素 K, Rb, Cs, Sr, Ba, 希土類元素 Th, U
゜アン半 大 いた 固相 入り い LIL (Large-Ion-Lithophile)元素 Zr, Nb, Hf, Ta ゜アン価 大 固相 入り い HFS(High-field-Strength)元素 ある
コンチメ゜ダ 分化し い い 小 惑昙を起源 れ 一般 よう 元素分別
経験し い い 考えられ いる
1.3.4. 惑昙物質 認 られる 中程度 揮発性元素 損失
揮発性元素 よび中程度揮発性元素 損失 主 原始 陽系昙雲中 蒸発–凝
縮過程 い 中程度 揮発性物質 高温 気相 分配 れ 取り去られた 原
因 考えられ いる(Larimer and Anders, 1967; Grossman and Larimer, 1974; Wasson and Chou, 1974; Palme et al. 1988 ) [( れを一般 完全 凝縮(incomplete condensation) 呼 )]
揮発性元素 存在度 隕石エャーハ 異 る コンチメ゜ダ 特 炭素質コンチメ゜
ダ 揮発性元素 乏した化学的特徴を説明 るた Anders (1964) 揮発性元素を保
持した CI コンチメ゜ダ物質 完全 凝縮を経験し揮発性元素を失 た物質 2 成
分混合ペタャを提唱した 2 成分 混合比 隕石エャーハ 固有 あ た
れ コンチメ゜ダ隕石 揮発性元素存在度をう 説明 る 主張した れ 対
し Wai and Wasson (1977) 揮発性元素 損失パターン 凝縮温度 存在度 相関 強
認 られる ら 揮発性元素 凝縮過程 い 気相 し 固相へ分配 れた
起因 る 主張した Anders (1977) れ 強 反発し 揮発性元素存在度 パター
ン ネメッダ あり 気相–固相間 元素分別 れを説明 る
い 反論した Yin (2005) 陽系昙雲を形成 る以前 昙間分子雲中 い 材
料物質 元素分別 既 起 り 惑昙物質 認 られる揮発性元素 分別や同 体異
常 そ 残 ある 主張し いる
原始 陽系昙雲中 る元素 凝縮温度 い 1930 代 ら現在
数多 究 れ た Wildt (1933), よび Russell (1934) より凝縮を考慮した
陽系 熱化学的 計算 われ Lord (1965) よ 陽系昙雲中 イケ組成や
元素 よび元素 ら る合成物 凝縮温度 議論 れ 以来 陽系昙雲中 元素
凝縮 い 様々 究 れ た(Larimer, 1967; Larimer, 1973; Grossman, 1972; Grossman and Larimer, 1974; Boynton, 1975; Wai and Wasson, 1977; Sears, 1978; Fegley and Lewis, 1980; Saxena and Eriksson, 1983; Wasson, 1985; Fegley and Palme, 1985; Kornacki and Fegley, 1986; Palme and Fegley, 1990; Lodders and Fegley, 1998; Lodders, 2003; Lodders et al.,
2009) 近 陽系昙雲 イケ–ジケダ比 異 る状況を考慮した 元素 よび合
成物 凝縮過程 い 詳細 究 われ いる(Ebel and Grossman, 2000) 衡
凝縮を仮定した元素 凝縮温度 計算 われ た 非 衡 凝縮過程を想定し
た 原始 陽系昙雲中 元素 凝縮過程 理解 曑 充分 ある
地球を含 分化天体 コンチメ゜ダ隕石を構成 る物質 衝突 合体 分裂を繰り
返し 成長 る より 形成 れた 考えられ いる そ た 分化した天体 全
岩組成 強い揮発性を示 元素 水素 希イケ を除い コンチメ゜ダ的 組成
る 期 れる し し ら コンチメ゜ダ隕石 比較し 地球全岩 ゚ャ
ィモ元素 乏 Gast (1960) よる゚ャィモ元素存在度 測定 よび Rb/Sr 同 体 究 よ 指摘 れた 地球 地殻 部ブンダャ中 元素存在度 分析(Kargel and Lewis, 1993) ら 地球 ゚ャィモ元素を含 中程度揮発性元素 存在度 CI コンチメ゜ダ組成
比 乏しい 報告 れ り 図 1.2 中程度揮発性元素 損失 分別 地球
化 学 い 長 わ た り 問 題 れ た (Urey, 1955; Hurley, 1957; Gast, 1960; Wasserburg et al., 1964) Wasserburg et al. (1964) よれ 地球 K/U 比 104程度 あり
晘通コンチメ゜ダ 1/8 程度 ある ゚ャィモ元素 損失 天体 成長過程 い 固
相 ォ゜酸塩相 取り込 れ そ 高い揮発性 ら損失 分別した 考えられ いる
還元的原始地球 天体 分化過程 い コ゚ 濃集し 実際 損失し い い る
説(Lodders, 1995) 提唱 れ いる
惑昙物質 揮発性元素 よび゚ャィモ元素を含 中程度揮発性元素 損失 報告
れ いる一方 よう 元素 富 惑昙物質 報告例 極 少 た そ 元
素分別過程 理解 充分 ある
1.4 ゚ャィモ元素 富 岩片
惑昙物質 ゚ャィモ元素 損失 報告 れ いる一方 い 角礫岩コンチメ
゜ダ中 ら 著し ゚ャィモ元素 富 岩片 報告 れ いる
゚ャィモ元素 親石元素 し 分類 れる た ゜アン半 大 いた 結晶
分化作用 い 液相 濃集 る元素 ある た 主 中程度揮発性元素 Cs 揮発性
元素 分類 れ 凝縮過程 固相–気相反応 比較的 温領域(~1000 K) 気相 分配 れる 凝縮過程 るホケダネゟーゲ 斜 長石 ある れ いる(Lodders, 2003) 角礫岩コンチメ゜ダ 含 れる゚ャィモ元素 富 岩片 物質科学的 究 原始
陽系 る元素分別 解明 よび惑昙分化過程 熱 解明 い 重要 役割を
た 考えられる
1.5. 究背晙
始原的 隕石 ある Bhola (LL3–6) (Fredriksson et al., 1974; Noonan et al., 1978) 図 1.3 , Krähenberg (LL5) (Rath, 1869; Wahl, 1950; Kempe and Müller, 1969) 図 1.4 , Acfer 111 (H3–6) (Wlotzka et al., 1992) 図 1.5 , Siena (LL5) (Fodor and Keil, 1978) 図 1.6 , Yamato-74442 (Y-74442) (LL4) (Yanai et al., 1978; Ikeda and Takeda. 1979) 図 1.7 ら 著し ゚ャィモ
元素 富 岩片 報告 れ いる れら 隕石 様々 岩片 鉱物片 コンチモュー
ャ 片 を含ん いわゆる角礫岩 ある 中 Bhola Krähenberg 中 数 cm 大
を持 ゚ャィモ元素 富 岩片 報告 れ いる 岩片 重い゚ャィモ元素
存在度 高 Bhola, Krähenberg 岩片 ゚ャィモ元素存在度 LL コンチメ゜ダ 比較 し Na 約 0.5 倍 K 約 12 倍 Rb 45 倍 Cs 約 70 倍 あ た(Wlotzka et al., 1983) Y-74442 岩石鉱物学 究 ら ゚ャィモ元素 富 岩片 火成活動 より形成 れた可 能性 示唆 れ いた(Ikeda and Takada, 1979) た Bhola Krähenberg 含 れる岩片
い 微量元素を含 たトャェ組成分析 行われ 岩片中 希土類元素存在度 Eu
負 異常を除い コンチメ゜ダ的 組成を持 ら 岩片 ゚ャィモ元素
濃集 分別 長石間 気相を した元素 ヂダモウヘ ィモウヘ 交換反応(Orville, 1963; Fournier, 1976) よ 起 た 結論 れ いる(Wlotzka et al., 1983) た Krähenberg 岩片 Rb–Sr 同 体系 ら得られた形成 代 岩片 4662±28 Ma (Kempe and Müller, 1969) (壊変定数 (87Rb)= 1.402×10-11year-1を用い 再計算 Ma = 100 万 前) あり極 い 報告 れ いる た Krähenberg 岩片 初生 Sr 同 体比
87Sr/86Sr = 0.6989±0.0010 あり 陽系最 物質 ある Ca–and Al–rich inclusions (CAIs) 同等 い値を持 報告 れ いる Minster and Allègre (1981) Kempe and Müller (1969) た測定 い 1) Rb 同 体測定 い 同 体質量分別を考 慮し い い 2) ケパ゜ェ補正 問題 ある を指摘した Bhola, Krähenberg 含 れる岩片 Ar–Ar 代 共 約 4200 Ma を示し Ar 脱イケ 部分的 脱イケ を引
起 衝撃作用 約 4200 Ma あ た 示唆 れ いる(Trieloff et al., 1994) た Y-74442 高温域 ケヒェダャを含 た全岩 Ar–Ar 代 約 4200 Ma ある 報 告 れ いる(Kaneoka and Nagao, 1993) 温域 ハメダー ら得られた 代 4600 Ma
を示し いる 原因 中性子照射 際 反跳 よる39Ar 再分配 モコ゜ャ 影
響 考察 れ り 正確 代 求 られ い い
惑昙形成過程 い 質量 違い 反映 る蒸発–凝縮過程 物理的過程
よ 質量依存性 同 体分別 起 る 考えられる Humayun and Clayton (1995) 惑昙物質(Krähenberg ゚ャィモ 富 岩片を含 )中 ィモウヘ 同 体組成分析を行い
ん 試料 質量依存性 ィモウヘ 同 体分別 認 られ い を報告した
れ ゚ャィモ元素 ィモウヘ 高い揮発性を持 元素 同 体分別 陽系
形成 極 初期 段 起 り そ 後 蒸発–凝縮過程 よる質量分別 た
を示唆し いる れ 対し Davis and Richter (2003) 惑昙物質 ィモウヘ同 体
均質性 蒸発 よび凝縮過程 熱力学的 衡 環境 起 た う 指標 あ
り 蒸発–凝縮過程 有無を決 る い 批 した し し ら 同 体質量
分別を伴わ い 体的 熱変成過程 ろ明確 い
1.6. 究目的
始原的隕石 含 れる゚ャィモ元素 富 岩片 究 陽系形成 微 惑昙形
成過程 い ゚ャィモ元素 い よう 過程 分別した た 惑昙 認
られる゚ャィモ元素損失 解明 い 重要 制約を え得る
曓論 (1) Bhola, Krähenberg, Yamato-74442 含 れる゚ャィモ 富 岩片 組織
観察 主要元素化学組成分析 基 い 岩片 形成過程 解明を目指した た
(2)Rb–Sr よび K–Ca 同 体系を用いた 代学 究を通し ゚ャィモ元素 富 岩片
形成 代 岩片 起源物質 化学的特徴 い 考察し ゚ャィモ元素分別過程
解明 ら 陽系形成 る元素分別過程へ新た 制約を える を目的 した
1.6.1. 角礫岩コンチメ゜ダ 究 置
晘通コンチメ゜ダ 一 岩石中 複数 岩石組織 られる ある
よう コンチメ゜ダを角礫岩コンチメ゜ダ 呼 角礫岩コンチメ゜ダ 中 母天体
表 陽風 よ 希イケをたた 込 れ 岩石中 そ 痕跡を残し いる あり
(Wasson, 1974; Keil, 1982; Bunch and Rajan, 1988) れら 母天体表 砂礫 ヤガモケ
衝突 よる変成作用 固化した 考えられ 特 ヤガモケ角礫岩 呼 れる 角礫岩コ
ンチメ゜ダ 同 エャーハ コンチメ゜ダ岩片 よび衝撃溶融物 を含 ペテ
プェダ角礫岩 同 化学的エャーハ 岩石学的タ゜ハ 異 るコンチメ゜ダ岩片 ら成る
オテプェダ角礫岩 よび異 る化学的エャーハ 岩片を含 フモプェダ角礫岩 ある
(Hutchison, 2004) そ 大半 オテプェダ角礫岩 ある 角礫岩コンチメ
図 1.3 Bhola USNM 1806 実体顕微鏡写真
赤破線部 ゚ャィモ 富 岩片(~1 × 1 cm) 写真 部 ネューグョンェメケダ 認 られる 暗色 岩片 数
mm–1 cm 複数確認 れる 肉眼 同定 る゚ャィモ 富 岩片 赤破線部 ある 球状 産状を
残したコンチモューャ 複数認 られる
図 1.4 Krähenberg ケメ゜ケ 写真
赤破線部 ら左部分 暗色岩片 ゚ャィモ 富 岩片(~1 × 3 cm) ある 右 1/3 を占 る暗色部 ネューグ
ョンェメケダ ある コンチモューャ り 確認 い
図 1.5 含 れる゚ャィモ 富 岩片 元素存在度
Acfer 111 含 れる゚ャィモ 富 岩片 ゚ャィモ元素 よび希土類元素存在度 Bhola, Krähenberg 岩片 元素存在度(Wlotzka et al., 1983) 同様 パターンを示 縦軸 岩片 元素存在度を H コンチメ゜ダ クモォ゜
ダ 元素存在度 均値 規格化した
Wlotzka et al. (1992)
S ampl e / H -c h on d rite
Bulk analysis (wt. %) Glass (to microcrystalline) SiO2 62.6
Al2O3 10.3 Cr2O3 0.23 FeO 4.7 MnO 0.10 MgO 6.7 CaO 7.3 Na2O 2.3 K2O 5.4 Total 99.63
図 1.6 Siena (LL5) 含 れる゚ャィモ 富 岩片 イメケ質石基 化学組成
Siena 含 れる゚ャィモ 富 岩片 んらん石 イメケ質石基 ら り Yamato–74442, Bhola, Krähenberg 岩片 組織 よ 似 いる
0.5 mm
Fordor and Keil (1978)
図 1.7 Yamato-74442 全体写真 拡大写真 a. Yamato–74442 全体写真
b. a. 写真赤線部 拡大写真 球状 コンチモューャ 認 られる Bhola, Krähenberg 異 り 肉眼 同定
る 大 ゚ャィモ 富 岩片 認 られ い 写真 表面 風化し いる様確認 れる 部
風化 進ん い い(Yanai,1981) a
Yanai (1981)
1 cm
b
゜ダ 構成物 一 母天体 あるい 同様 化学組成を持 母天体を起源 し いる
を示唆し いる
角礫岩コンチメ゜ダ 含 れる岩片 衝撃変成作用 特 母天体形成 熱
い 情報を保持し り 母天体 熱変成や物質 混合過程 い
知見を得る る 曓論 角礫岩コンチメ゜ダ中 認 られる ゚ャィモ元素
富 岩片 着目し 陽系形成 る元素分別過程 解明を目指した
1.7. 分析値 取り扱い
曓論 特 注釈を用い い限り CI コンチメ゜ダ的 ある を コンチメ゜ダ
的 表現 る た CI コンチメ゜ダ 化学組成 Anders and Grevesse (1989) よび Lodders (2009) 値を用いた
第 4 章 議論 る同 体 代学的 究 い 代計算 Isoplot/Ex program version 4.15 (Ludwig, 2009)を用いた 87Rb 壊変定数 (87Rb) = 0.01402 Ga-1 (Minster et al., 1982)を 40K 壊変定数 (40K) =0.5543 Ga-1 (Steiger and Jäger. 1977)をそれ れ用い 計算
を い 引用した 代タータ 全 壊変定数を用い 再計算した ある Sr
よび Ca 同 体比 機器的質量分別 補正 88Sr/86Sr = 8.375209 (Nier, 1938), よび
42Ca/44Ca = 0.31221 (Russell et al., 1978)をそれ れ用い 指数則(exponential law) 従 た Rb い 87Rb/85Rb 比を用い 定量を い 標準試料 87Rb/85Rb 比を87Rb/85Rb = 2.59265 (Catanzaro et al., 1969) 規格化した ケパ゜ェを加えた試料 Sr 同 体比 機器的質量分別補正 質量分別補正 数 (Russell et al., 1978)を用いた た 各 究室 分析機器 異 る測定値を補正 るた NBS 987, NBS 915 をそれ れ Sr 標準試料 Ca 標準試料 し 用い 87Sr/86Sr 比 よび40Ca/44Ca 比をそれ れ87Sr/86Sr
= 0.710250 (Nyquist et al., 1994), 40Ca/44Ca = 47.16223 (Caro et al., 2010) 規格化し タータ を統一したうえ 比較した
第 2 章 ゚ャィモ 富 岩片 岩石鉱物学的 究
2.1. 試料
岩 石 鉱 物 学 究 あ た 国 立 極 地 究 所 Y-74442 薄 片 試 料 3 枚 (PTS ,101-2 ,101-3 ,101-4), ケプソッ゚ン自然 博物館(Smithsonian National Museum of Natural History) Bhola 薄片試料 6 枚(USNM 1806-1, -2, -3, USNM 1805-4, -5, -6), ゴンォ ンパャエ自然博物館(Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt) Bhola, よび Krähenberg 薄片それ れ 1 枚(Bhola; MPK 3042L, Krähenberg; sectionA)を使用した Y-74442, Bhola, Krähenberg 岩石学的タ゜ハ それ れ LL4, (Yanai et al. 1978; Ikeda and Takeda, 1979; Yanai and Kojima, 1995), LL3–6 (Noonan et al., 1978), LL5 (Kempe and Müller, 1969) 分類 れ り い れ 角礫岩コンチメ゜ダ ある
2.2. 究手法
偏光顕微鏡を用い 薄片試料 組織や鉱物 特徴を観察した 詳細 岩石組織
走査型電子顕微鏡(SEM: JEOL JSM-5900LV)を用い 観察した
X 線ブ゜ェロ゚ヂメ゜ギ(EPMA: JEOL JXA-8200)を用い 鉱物 よびイメケ 主要
元素組成 分析を た 分析条件 加 電 15 kV ハローノ電流 よびビー
ヘ 鉱物 イメケそれ れ 対し 条件を変え 鉱物 対し 9 nA 焦点(1 μm)ビー
ヘを イメケ 対し 電子ビーヘ よる試料損傷 影響 ゚ャィモ元素 損失 る を
避 るた 3 nA 5 μm ビーヘを用いた 得られた鉱物 よびイメケ タータ Bence and Albee 法(Bence and Albee, 1968) 補正を た んらん石 組成 ら を評 価 るた EPMA 分析 より求 た んらん石 鉄 ブエヅクウヘ 原子比 ら Fa# ( = Fe/(Fe+Mg) x 100)を用い 組成範 そ 均値を求 た た 組成 トメ
Percent Mean Deviation (PMD) より評価した ゚ャィモ 富 岩片 全岩組成 フ゜ン
ダィウンゾ゛ンエ法を用い 算出した 岩片組織 んらん石 イメケ質石基 同定
格子間 50 μm い イメケ質石基中 輝石 ェロブ゜ダ ダロ゜メ゜ダ FeNi
合金 詳細 同定 より細 い格子間 20 μm た
Yamato-74442
Y-74442 全岩化学組成(Yanai and Kojima, 1995) LL コンチメ゜ダ 組成範 あ た(Dodd, 1981) Y-74442 様々 タ゜ハ コンチャーャ片 コンチメ゜ダ岩片 鉱物
片 よび゚ャィモ元素 富 岩片を含ん いた コンチャーャ そ ん 原形
を ら 主 コンチャーャ片 し た 自形 んらん石 ら る斑状
んらん石コンチャーャ片 棒状 んらん石 鉱物間を埋 る輝石 構成 れる棒状 ん
らん石コンチャーャ片 透明鉱物相 モヘを覆われたコンチャーャ片 認 られた 岩
片 イメケ質相 し 極 細粒 鉱物集合体 ら る 衡 化学組成を持
んらん石 よび輝石 ら る岩片 認 られた Ikeda and Takeda (1979) 前者 岩片 を non-crystallized lithic fragments 後者を crystallized lithic fragments し 詳細 記載
よび化学組成分析を た 鉱物片 主 んらん石 輝石 斜長石 クモォ゜ダ
よび 透明鉱物(Fe–Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ) あ た ブダモェケ 主要構成相 同様
サノプェロンサ゜ゲ んらん石 輝石 透明鉱物 あ た 1 mm ゚ャィ
モ元素 富 岩片 点在し り 岩片 主要構成相 んらん石 よびイメケ質相
あ た 図2.1−2.3 ゚ャィモ元素 富 岩片 組織 よび化学組成 詳細 い 2.3.1 記載 る
Bhola
Y-74442 同様 岩片 コンチャーャ コンチャーャ片 鉱物片 ゚ャィモ元素 富 岩片 ら る コンチャーャ ブダモェケ 対 る量比 Y-74442 より やや多
た 原形を残した 形 コンチャーャ 認 られた ブダモェケ よびコンチャーャ中
含 れる んらん石 組成(Fa 27–30; Fredriksson et al. 1974) LL コンチメ゜ダ 範 (Dodd, 1981) あ た し し ら ブダモェケ中 らブエヅクウヘ 富 Fa18 ん
らん石 た 輝石 ら るコンチャーャ中 鱗ォ゜石(tridymite) 残 いる
(Fredriksson et al., 1974) ら 全岩 衡 い 考えられ り 岩石学的タ゜ハ LL3–6 分類 れた ゚ャィモ元素 富 岩片 Y-74442 同様 ~1 mm 程度 点在し り 最 大 い ~1 cm 程度 認 られた 図 2.4–2.9 組織 連続性 ら 薄片 Bhola, USNM 1806-1, -2, -3 含 れる゚ャィモ 富 岩片 同一 岩片 あり 薄片試料 連続し いた
Krähenberg
Y-74442, Bhola 同様 岩片 コンチャーャ 鉱物片 ゚ャィモ元素 富 岩片 ら る(Kempe and Müller, 1969) 岩石学的タ゜ハ LL5 分類 れ いる 主要構成相
んらん石 輝石 Fe–Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ ェロブ゜ダ あり 局所的 黄銅鉱 金属銅を含 (Kempe and Müller, 1969) Krähenberg ら ~3 cm ゚ャィモ元素 富 岩片 報告 れ いる(Kempe and Müller, 1969; Wlotzka et al., 1983) 曓論 使用した薄
片試料 全岩試料 ゚ャィモ元素 富 岩片 あ た
図 2.1 Y-74442,101-2 透過顕微鏡写真
Y-74442,101-3 コンチャーャ片(0.3–0.5 mm) 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 主 自形 ん
らん石 輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る コンチャーャ片 ブダモェケ
境界 やや 明瞭 あり 原形を いる 考えられるコンチャーャ い コンチャーャ片中 んらん
石 斑状 ある 輝石 斑状 し 放射状 ある 斑状組織を示 岩片中 んらん石 波動消光を示
認 られる 失透し 灰色 えるイメケ 自形 んらん石 ら る岩片(~0.5 mm) 存在 る ゚ャィ モ 富 岩片 組成 異 り ヂダモウヘ 富 ゚ャィモ 富 岩片 1 × 0.5 cm 薄片試料 ら 4
確認 れ 赤丸 い れ ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある
図 2.2 Y-74442,101-3 透過顕微鏡写真
Y-74442,101-3 コンチャーャ(~1 mm) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 自形
んらん石 輝石 ら る岩片 自形 んらん石 よびイメケ質 石基 ら り肉眼 灰色 える岩片 ゚
ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る 少数 境界 明瞭 コンチャーャ 中 ダロ゜メ゜ダ ら
るモヘを伴 いる 存在 る コンチャーャ片 ブダモェケ 境界 明瞭 ある コンチャーャ片中
んらん石 斑状 あり 輝石 斑状 し 放射状 ある 斑状組織を示 岩片中 んらん石 波動消
光を示 認 られる ゚ャィモ 富 岩片 2 × 1.5 cm 薄片試料 ら 4 確認 れ 赤丸 い
れ ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある
図 2.3 Y-74442,101-4 透過顕微鏡写真
Y-74442,101-4 コンチャーャ片(< 1 mm) 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 主 自形 んらん
石 輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る コンチャーャ片 ブダモェケ 境界
明瞭 ある コンチャーャ片中 んらん石 斑状 あり 輝石 斑状 し 放射状 ある んらん石
鉱物片 中 波動消光を示 ある ゚ャィモ 富 岩片 1.5 × 1.5 cm 薄片試料 ら 4 確認
れ 赤丸 い れ ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある
図 2.4 Bhola, USNM 1806-1 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1806-1) コンチャーャ(1–2 mm) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織
主 自形 んらん石 輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る コンチャーャ
ブダモェケ 境界 明瞭 あり 多 ォ゜酸塩鉱物 し ダロ゜メ゜ダ モヘを伴 いる Y–74442
比較し コンチャーャ よびコンチャーャ片 多い コンチャーャ中 んらん石 斑状 し 棒状 あり
輝石 斑状 し 放射状 ある コンチャーャ中 んらん石 よび鉱物片 波動消光を示 ある
゚ャィモ 富 岩片 ~2 × 2 cm 薄片試料 ら~0.5 × 0.7 cm 1 確認 れ 破線部 ブダモェケ
他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある ゚ャィモ 富 岩片 2 mm 割れ目 あり ダロ゜メ゜ダ
埋 られ いる
図 2.5 Bhola,USNM 1806-2 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1806-2) コンチャーャ(~1 mm) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織
主 自形 んらん石 輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る ォ゜酸塩鉱物
よびイメケ ら る暗色化した隠微晶質 溶融組織 認 られる コンチャーャ ブダモェケ 境界 明瞭
あり 多 ォ゜酸塩鉱物 し ダロ゜メ゜ダ モヘを伴 いる コンチャーャ中 んらん石 斑状 し
棒状 あり 輝石 斑状 し 放射状 ある コンチャーャ中 んらん石 よび鉱物片 波動消光を
示 ある ゚ャィモ 富 岩片 ~2 × 1 cm 薄片試料 ら~0.7 × 0.7 1 確認 れ 赤破線部
ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある ゚ャィモ 富 岩片 2 mm 割れ目 あり
ダロ゜メ゜ダ 埋 られ いる
図 2.6 Bhola,USNM 1806-3 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1806-3) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 主 自形 んらん石
輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る ォ゜酸塩鉱物 よびイメケ ら る暗
色化した隠微晶質 溶融組織 2 箇所認 られ 1 緑破線部 著し 失透し いる コンチャーャ ブダ
モェケ 境界 やや 明瞭 ある コンチャーャ中 んらん石 斑状 あり 輝石 斑状 し 放射状
ある コンチャーャ中 んらん石 よび鉱物片 波動消光を示 ある ゚ャィモ 富 岩片 2 × 1 cm
薄片試料 ら~1.0 × 0.5 cm 1 確認 れ 赤破線部 ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境
界 明瞭 ある ゚ャィモ 富 岩片 5 mm 割れ目 あり ダロ゜メ゜ダ 埋 られ いる
図 2.7 Bhola,USNM 1805-4 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1805-4) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 主 自形 んらん石
輝石 ら る岩片 ゚ャィモ 富 岩片 よびブダモェケ ら る 部 岩相 緑破線中 存在 るイ
メケ やや失透し いる コンチャーャ ブダモェケ 境界 やや 明瞭 ある コンチャーャ中 んらん
石 斑状 あり 輝石 斑状 し 放射状 ある コンチャーャ中 んらん石 よび鉱物片 波動消光を
示 ある ゚ャィモ 富 岩片 ~2 × 2 cm 薄片試料 ら~0.2 × 0.2 cm 1 ~0.1 × 0.1 cm
1 確認 れ 赤破線部 ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある
図 2.8 Bhola,USNM 1805-5 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1805-5) ゚ャィモ 富 岩片 コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織
主 自形 んらん石 輝石 ら る岩片 よびブダモェケ ら る コンチャーャ ブダモェケ 境界
明瞭 ある コンチャーャ中 んらん石 よび輝石 斑状 ある ゚ャィモ 富 岩片 ~2 × 2 cm 薄片
試料 ん を占 赤破線部 ブダモェケ 他 岩片等 ホケダ 境界 明瞭 ある ゚ャィモ 富
岩片 1 cm 割れ目 あり ダロ゜メ゜ダ 埋 られ いる
図 2.9 Bhola,USNM 1805-6 透過顕微鏡写真
Bhola (USNM 1805-6) コンチャーャ片 鉱物片 Fe-Ni 合金 ダロ゜メ゜ダ 塊状組織 主 自形 んらん石
輝石 ら る岩片 よびブダモェケ ら る 細粒 クモォ゜ダ よびイメケ ら る暗色化した隠微晶質
溶融組織 1 箇所認 られ 中央 ォ゜酸塩質 岩片 著し 失透したイメケ 覆われ 溶融脈 貫入し い
る 緑破線部 コンチャーャ ブダモェケ 境界 やや 明瞭 ある コンチャーャ中 んらん石 斑状
あり 輝石 斑状 し 放射状 ある コンチャーャ よび岩片中 んらん石 波動消光を示
ある ゚ャィモ 富 岩片 確認 れ い
2.3. 結
2.3.1 ゚ャィモ元素 富 岩片 組織
Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる゚ャィモ 富 岩片 ~1 mm ら 2–3 cm 大 異 る岩片を含ん いる 組織 類似し いた 図2.10−2.13 ゚
ャィモ 富 岩片 主要構成相 自形 し 半自形 んらん石 あり 鉱物間を茶
褐色 イメケ 埋 いた ゚ャィモ 富 岩片 ホケダブダモェケ コンチモューャ
ブダモェケ よび他 岩片を含 相；以 ホケダ 境界 明瞭 あり 相互作用
痕跡 認 られ た Fe–Ni 合金 極 少 イメケ中 比較的大 ダロ゜メ
゜ダ(20 μm) 共存 る 多 た Y-74442, Krähenberg ゚ャィモ 富 岩片 ダ ロ゜メ゜ダ モヘを有 る 存在 る 図 2.11, 2.13 Bhola 岩片 モヘ られ た Y-74442, Bhola 薄片 ら 散在 る岩片 確認 れた
んらん石
んらん石 自形 よび半自形を示し 特 Bhola, Krähenberg 岩片中 い 自形 んらん石 越し いた 粒 Y-74442, Bhola, Krähenberg わ 差 ら れ それ れ 10–50 μm, 50–100 μm, 50–100 μm あ た Y-74442, Bhola, Krähenberg ゚
ャィモ 富 岩片中 んらん石 組成 それ れ Fa24–30, Fa24–29, Fa24–28 (Fa# =
Fe/(Fe+Mg) x 100) 均組成 それ れ Fa# = 27.3 ±1.2, 26.2 ± 0.8, 26.2 ± 0.5 mol% あ た 一方 Y-74442, よび Bhola Krähenberg ゚ャィモ 富 岩片 た 曑測定
ホケダ んらん石 組成 それ れ Fa26–30, Fa26–28 あり 均組成 それ れ
Fa# = 27.9 ±0.7, 27.2 ± 0.4 あ た
んらん石組成 変動 トメ Percent Mean Deviation (McSween and Grimm, 1983) よ 定 れる[PMD = (Fe
_
A.D./Fe _
Ave.) x 100, Fe _
A.D Fe 組成(wt. %) 均偏差; Fe
_
Ave. Fe 組成(wt. %) 均を表 ] ゚ャィモ 富 岩片試料 んらん石 組成 ホケ
ダ 比 ややブエヅクウヘ 富 PMD 値 やや高い 概 LL コンチメ゜ダ組成
範 (Dodd, 1981) る(図 2.14)
イメケ質石基
イメケ質石基中 樹 状 輝石(~1 μm) ェロブ゜ダ(~1 μm) よび細粒 ダロ゜ メ゜ダ(数 μm) 極微量 Fe–Ni 合金(数 μm) 認 られ急冷組織を示し いた Y-74442
含 れる岩片 中 イメケ質石基中 溶 残り 考えられる比較的大 (数 μm)
輝石を含 あ た 図 2.11 Y-74442, Bhola, Krähenberg イメケ質石基 化学組成 を SiO2, Na+K+Al 酸化物 Fe+Mg+Ca 酸化物を端成分 る 角ジ゜゚エメヘ
ハロッダ る んらん石ン輝石成分 斜長石成分 混合を示 同一直線 並び 重
り合 た(図 2.15) た Siena (LL5) 含 れる゚ャィモ 富 岩片 イメケ質石基 組 成(Fodor and Keil., 1978) 同様 組成を持 イメケ質石基 K2O 均組成 ~4 wt%
極 高 た K2O 組成 同一岩片 均質 ある 岩片 均組成 ややトメ (K2O; 3~6 wt%) 認 られた 図 2.15 中 楕 K, Al, Si 富 液相 Fe
富 液相 液相 混和 境界を示 (Roedder, 1951) Yamato–74442, Bhola, Krähenberg
゚ャィモ 富 イメケ質石基 化学組成 K, Al, Si 富 液相 領域 た
鉱物量 ペーチ 比
Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる゚ャィモ 富 岩片それ れ一 対し フ゜ンダィウンゾ゛ンエ法 より 鉱物量比 ペーチ比 を求 た Y-74442, Bhola, Krähenberg 格子間 50 μm ィウンダ点 それ れ 809 点 1530 点 1530 点 あ り 格子間 20 μm ィウンダ点 643 点 848 点 631 点 あ た Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れるい れ 岩片 んらん石 ~60 %,イメケ質石基 ~40 % あ た
イメケ質石基中 晶出し いる輝石 ペーチ比 隕石 よび同一隕石中 岩片
違い 認 られ 特 Y-74442 い(~3 %) あ た 輝石 ペーチ比 い
樹 状 輝石 支配的 ペーチ比 高い 比較的粒 大 い(数μm)溶
残り 輝石 支配的 あ た イメケ質石基中 透明鉱物 ダロ゜メ゜ダ ェロブ゜ダ
Fe–Ni 合金 ペーチ比 岩片 相違 等し た(表 2.1)
図 2.10 Yamato-74442,101-2 含 れる゚ャィモ 富 岩片 1 a. 光学顕微鏡写真, b. 反射電子像
主要構成相 んらん石 よびイメケ質石基 ある イメケ質石基中 樹 状 輝石 よびェロブ゜ダ 晶出
し いる
Ol = olivine, Chr = chromite, Tr = troilite b
a
図 2.11 Yamato-74442,101-2 含 れる゚ャィモ 富 岩片 2 a. 光学顕微鏡写真, b. 反射電子像
一部 硫化物 モヘ 存在 る 主要構成相 岩片 1 同様 んらん石 よびイメケ質石基 ある イメ
ケ質石基中 溶 残り 考えられるサノプェロンサ゜ゲ 輝石 よびェロブ゜ダ 存在 る
Ol = olivine, Px = pyroxene, Chr = chromite, Tr = troilite a
b
図 2.12 Bhola MPK 3042 L 光学顕微鏡写真 よび゚ャィモ 富 岩片 反射電子像
a. 光学顕微鏡写真全体像；゚ャィモ 富 岩片 写真左 茶色岩片 ホケダ 境界 明瞭 確認 る
b. ゚ャィモ 富 岩片 反射電子像；イメケ質石基中 Yamato-74442 岩片 1 同様 樹 状 輝石 よ びェロブ゜ダ 確認 る
Ol = olivine, Px = pyroxene, Chr = chromite b
a
図 2.13 Krähenberg section A 光学顕微鏡写真 よび゚ャィモ 富 岩片 反射電子像 a. 光学顕微鏡写真全体像；section A ゚ャィモ 富 岩片 ら る
b. ゚ャィモ 富 岩片 反射電子像；イメケ質石基中 Yamato-74442 岩片 1 よび Bhola 同様 樹
状 輝石 よびェロブ゜ダ 確認 る
Ol = olivine, Px = pyroxene, Chr = chromite, Tr = troilite b
a
図 2.14 んらん石 化学組成
Yamato-74442, よび Bhola ホケダ んらん石 よび Yamato-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる゚ャィモ 富 岩片 んらん石 化学組成 Fa# = 26–32 mol% LL コンチ メ゜ダ組成範 た Yamato-74442 岩片中 んらん石 組成 Bhola, Krähenberg 比 変動(PMD = 4.2 %) 大 た
PMD = Percent Mean Deviation
表 2.1 Yamato–74442, Krähenberg, Bhola 含 れる゚ャィモ 富 岩片 鉱物量比 ペーチ比 よび LL コン
チメ゜ダ 均鉱物量比 比較
試料 Yamato–74442 Krähenberg Bhola LL (4–6)
んらん石 59.5 59.9 63.8 ~58
イメケ 32.5 14.4 19.3 ~10
輝石 2.77 21.6 15.0 ~22
(イメケ+輝石) (35.3) (36.0) (34.3) (~32)
ダロ゜メ゜ダ 3.02 2.29 0.81 5
ェロブ゜ダ 2.14 1.84 1.11 <1
鉄ッッォャ合金 <1 <1 <1 2
鉱物量比 フ゜ンダィウンゾ゛ンエ法 より た 20 μm 比較的荒い格子を用い 岩片 んらん石
イメケ質石基を同定し 10 μm 細 い格子を用い イメケ質石基中 輝石 ダロ゜メ゜ダ ェロブ゜ダ よ
び鉄ッッォャ合金 同定を た
ィウンダ数(N=20 μm grid, n=10 μm grid): Y-74442 (NY=809, nY=643), Krähenberg (NK=1530, nK=631), Bhola (NB=1530, nB=848)
LL (4–6) タータ Dodd (1981) よび Hutchison (2004) よる
図 2.15 イメケ質石基 化学組成
Yamato-74442, Bhola, Krähenberg ゚ャィモ 富 イメケ質石基 化学組成を 角ジ゜゚ エメヘ ハロッダ る 一致 る た Siena (LL5) (Fordor and Keil, 1978) 岩 片中 イメケ質石基 組成 Yamato-74442, Bhola, Krähenberg 組成 一致 る ゚ャィ
モ 富 岩片 トャェ組成 非 衡コンチメ゜ダ中 含 れるコンチャーャ(UOC
chondrule) 組成(McSween, 1977) 比較し 大 差 認 られ い 楕 K, Al, Si 富 液相 Fe 富 液相 液相 混和 境界を示 (Roedder, 1951) Yamato-74442, Bhola, Krähenberg ゚ャィモ 富 イメケ質石基 化学組成 前者 領域 り
元素分別 液相 混和 よ 生 た可能性 示唆 れた
Na+K+Al-oxides
60 70 80 90 100
Fe+Mg+Ca-oxides
UOC chondrules Kraehenberg glass Bhola glass
Yamato-74442 glass Kraehenberg bulk Bhola bulk
Yamato-74442 bulk Siena (LL5) glass
(Fordor and Keil, 1978)
Px
Ol
SiO2
表 2.2 ゚ャィモ 富 岩片 均組成 (wt %)
Yamato–74442 Krähenberg Bhola LL (average) Ol Py + Gl Ol Px + Gl Ol Px + Gl silicate SiO2 38.23 59.62 38.50 60.23 38.38 62.66 44.0 Na2O 0.03 1.32 0.02 1.00 0.02 1.94 0.90
CaO 0.03 8.72 0.12 9.62 0.06 8.28 1.90
NiO n. a. n. a. 0.02 0.08 0.03 0.06 n. a. FeO 24.71 7.49 23.75 7.16 23.90 7.77 21.2 MgO 36.87 8.07 37.49 6.53 37.73 4.45 27.7 Al2O3 0.01 7.92 0.01 7.94 0.01 8.54 2.80 K2O 0.01 4.88 0.01 5.69 0.01 4.58 0.17 Cr2O3 0.02 0.54 0.02 0.36 0.02 0.44 0.48 MnO 0.42 0.00 n. a. n. a. n. a. n. a. 0.31 Total 100.33 98.56 99.94 98.61 100.16 98.72 99.46 Ol; olivine, Px + Gl; pyroxene + glass, n. a. = not analyzed
Y–74442, Krähenberg, Bhola 含 れる゚ャィモ 富 岩片 イメケ質石基 組成分析 電子線 よる゚ャィモ
元素 散逸を防 た 5 μm ノローチビーヘ より測定を た そ た イメケ中 晶出し いる樹
状輝石を避 られ イメケ質石基 組成 Px + Gl し 取り扱 た LL コンチメ゜ダォ゜酸塩 均組成 Fodor and Keil (1978) よる
2.3.2. ゚ャィモ元素 富 岩片 トャェ組成
んらん石 よびイメケ質石基 組成(表 2.2) 鉱物ペーチ比 ら Y-74442, Bhola, Krähenberg ゚ャィモ 富 岩片 トャェ組成を求 た そ 結 Na 損失(0.6–0.9 × CI) よび K 濃集(20–30 × CI) 確認 れた そ 他 元素組成 LL コンチメ゜ダ 均組成 一致し いた(図 2.16) 岩片 Ca 濃集 主 イメケ質石基中 存在 る 樹 状 輝石 ら 寄 あ た 岩片 Na/K 比 0.5 より CI コンチメ゜ダ Na/K 比(~9) 比較し 一桁 た SiO2, Na+K+Al 酸化物 Fe+Mg+Ca 酸化物を 端成分 る 角ジ゜゚エメヘ Y-74442, Bhola, Krähenberg 岩片 トャェ組成 よ 一致した(図 2.15) 岩片 トャェ組成 非 衡コンチメ゜ダ中 含 れるコンチモュ ーャ 組成(McSween, 1977) 比較し 差 られ た
2.4. 議論
2.4.1. ゚ャィモ 富 岩片 ホケダ 関 性
Y-74442, Bhola, Krähenberg い れ 隕石 い ゚ャィモ 富 岩片 ホケダ
境界 明瞭 あり 相互作用 痕跡 認 られ た た 岩片 大 様々
隕石中 散在し いた れ 岩片 ホケダ 立した過程 形成 れ そ 後 角
礫岩化作用 よ 取り込 れた を示唆 る 岩片中 んらん石 鉄–ブエヅクウ
ヘ比 LL コンチメ゜ダ組成範 た ら 岩片 ホケダ 同一
環境 酸化還元状態 形成 れた 考えられる し し ら 岩片 んらん石
ホケダ んらん石 比較し ブエヅクウヘ 富 認 られ 鉄–ブエヅクウヘ比
変動 大 完全 衡化し い い 岩片 主要元素トャェ組成 ホケダ トャ
ェ組成を比較 る ヂダモウヘ ィモウヘ 存在度を除い 一致 る ら 岩
片 材料物質 主要元素存在度 い ゚ャィモ元素分別を除い LL コンチメ゜ダ
的 あ た 考えられる
2.4.2. ゚ャィモ 富 岩片 形成過程
゚ャィモ 富 岩片 急冷組織を示し 自形 んらん石 イメケ質石基 ら る
Type IIA コンチモューャ 良 似た組織を いた 岩片 溶融温度 モゥジケ 近
よそ 1700 K あり 斜長石 晶出 れ い 急冷を た 考えられ いる
(Wlotzka et al., 1983) た 岩片 2 K/ 程度 冷却過程 自形 んらん石を晶出し そ
後 5 K/ 程度 急冷過程 より 斜 長石を晶出 る 固化した 示唆 れ
いる(Wlotzka et al., 1983) Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる岩片 組織 類似し
り 晶出し いる構成鉱物 同一 ある ら 同様 し 同一 冷却過程
あ た 示唆 れる Y-74442 特 認 られる 岩片 イメケ質石基 組成
変動 わ 冷却 度 差 よ んらん石ン輝石成分 固相 長石成分 液
相 元素 分配 れた結 ある 考えられる わ 比較的冷却 度 遅
図 2.16 ホケダ ゚ャィモ 富 岩片 主要元素存在度 比較
Yamato–74442, Krähenberg, Bhola ゚ャィモ 富 岩片 よび LL コンチメ゜ダ(Hutchison, 2004) 主要元素存在 度を CI コンチメ゜ダ 比較 る ゚ャィモ 富 岩片 Na 損失 よび K 過剰を除い LL コンチ
メ゜ダ的 元素組成を持 示 れた Na 損失 程度 各隕石間 差 られた 赤楕 部 LL 全岩
比較し ゚ャィモ 富 岩片 Ca 濃集 認 られる 青楕 部 れ イメケ質石基中 存在 る輝石
組成を反映し いる 考えられる
Si Al Fe Mg Ca Na K
sample/CI chond rite
1
10
Bhola fragment bulk
Kraehenberg fragment bulk Yamato-74442 fragment bulk LL chondrite mean
Hutchison (2004)
50
0.3
大 輝石 晶出し いる岩片 い イメケ 組成 より Na, K, Al 斜長石成分 富 組成 偏り 冷却 度 輝石 成長し い い岩片 い Fe, Mg, Ca 輝石成分 富 組成 偏 た 考えられる た Y-74442, Bhola, Krähenberg ゚ャ
ィモ 富 イメケ質石基 化学組成 K, Al, Si 富 液相組成 り 岩片 元
素分別 K, Al, Si 富 液相 Fe 富 液相 液相 混和(Roedder, 1951) よ 生 た可能性 示唆 れた
2.4.3. ゚ャィモ 富 岩片 起源物質
゚ャィモ 富 岩片 鉱物ペーチ比 Y-74442, Bhola, Krähenberg 間 良 一致し 主
要元素化学組成 一致 る ら 岩片 トャェ組成 等しい 確認 れ
た Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる岩片 同一起源 し 同様
材料物質 ら形成 れた を示唆 る し し ら 岩片 Na 存在度 隕石間
差 認 られた れら 組成 差 材料物質 組成 違いを反映し いる可能
性 ある
2.5. 結論
Y-74442, Bhola, Krähenberg 含 れる゚ャィモ 富 岩片 組織 類似し いる ら 岩片 形成 同様 過程 より形成 れ よそ 1700 K 程度 溶融した後 2 K/ 程度 冷却過程 自形 んらん石を晶出し そ 後 5 K/ 程度 急冷過程 より 斜
長石を晶出 る 固化した 考えられる Y-74442 岩片 認 られる組織
違い イメケ質石基 化学組成 変動 岩片 冷却 度 わ 差 あ た
を示唆 る K, Al, Si 富 液相 Fe 富 液相 液相 混和 領域を考慮 る イメ
ケ質石基 化学組成 前者 組成範 全 り 岩片 元素分別 液相 混
和 よ 生 た可能性 示唆 れた 岩片 主要元素化学組成隕石間 良 一致し LL
コンチメ゜ダ 均組成 比較し Na 存在度 わ 多様性 認 られる
存在度パターン 等し た れら 岩片 同一 起源物質 し
同様 材料物質を基 形成 れた を強 示唆 る 岩片 ホケダ 相互作用 認
られ Y-74442, Bhola 岩片 散在し いる様子 確認 れる ら 岩片 ホケダ
立 形成 れた後 角礫岩化作用 よ 取り込 れた わ た
第 3 章 ゚ャィモ 富 岩片 同定
3.1. 究目的
Yamato-74442 含 れる゚ャィモ元素 富 岩片 サ゜ゲ 数 mm 以 重量 数
mg 程度 微小試料 あり 実体顕微鏡を用い 色や形 基 い 識別 る 極
困 あ た Rb–Sr, よび K–Ca 同 体 代学 究を進 る ゚ャィモ 富 岩片
同定 必要 可 あり 分離した岩片試料を ら 化学処理 るた 汚染 いよ
う 留意し れ ら た 隕石中 ら゚ャィモ 富 試料を非破壊 汚染 し
容易 分離 れ 微量元素分析 同 体分析 効率化 る そ ゜ベーグ
ンエハヤーダ(IP)を用い 隕石試料中 ら゚ャィモ元素 ィモウヘ ャビグウヘ 富
岩片を汚染 る 分離 る手法 確立を目指した ら ゚ャィモ 富 岩片
中 ィモウヘ ャビグウヘ 半 定量分析を試 た
3.2. 行 究
IP X 線ネ゛ャヘ 代替品 し た 近 い 生体試料中 放射能 検
出 様々 分 用いられ いる 岩石薄片試料 ら 放射線を 直接 IP 検出 る
例 し Hareyama et al. (2000) ある ィモウヘ ウメン ダモウヘ 富 鉱物を含 花崗岩 限られ た 究例 わ 少 い Okano et al. (2011) K, Rb 含有量を推 定 るた IP を用いた Okano et al. (2011) グュメャプン製 試料ホャジーを用い
いたた グュメャプン ら 背晙放射 い 無視 い影響 あ た 背晙放射
言及 微量 ィモウヘ よびャビグウヘ 検出を う しい
3.3. ゜ベーグンエハヤーダ(IP) 原理
IP X 線ネ゛ャヘ 1000 倍 よ 感度を有 るた 極微量放射能分布測定 メ
グアエメネ゛ー 用いられ た た IP ジ゜ヂプッェヤング X 線ネ゛ャヘよ
り 2−3 桁 高 測定 る放射線゠ヅャウー範 広い X 線ネ゛ャヘ 異 り
情報 感光 をモコッダ る 繰り返し用いる る利点 ある 感光
原理を図式化した (Iwabuchi et al., 1994)を図 3.1 示
3.4. 背晙放射線 遮蔽 必要性
微量放射能 よる IP 感光を う場合 1 間 ら2−3 暻 わたる長期露光
必要 る 長時間 露光 主 40K 背晙放射線 よる潜像 蓄積 問題 る
ら 遮蔽箱を利用 る必要 あ た 曓論 東京大学宇 線 究所 地 25 m
ある微弱放射能測定設備 実験を い ら 鉛遮蔽箱を利用し 背晙放射線 影
響を最小限 抑えた 試料 固定 背晙放射線量 高い金属板 放射性元素を 純物
し 含 を避 ゚ェモャ板を加 した固定 を用い 試料ホャジー ら 背晙放射を
図 3.1 イベーグンエハヤートの構造 感光の原理
イベーグンエハヤート(IP) 特殊 蛍光体(BrFBr: Eu2+)をハラケスッェの支持板状に塗布 た放射線画像セ ンキー ある 富士フィャム製 BAS タイハの IP 250 μm 厚の PET フモエスヤンゾヤフタヤート 製支 持体に 150 μm 厚の蛍光体を塗布 さらに表面を 10 μm 厚の PET 製保護層 覆 ある 輝尽発光体(BrFBr: Eu2+)に放射線を照射 る 結晶中に電子 正孔 生成される 正孔 結晶中の発光センキー ある Eu2+
イアンに捕獲され Eu3+イアン り 電子 伝 帯に持 られる 結晶中に存在 いた格
子欠陥 ある F イアン空格子および Br イアン空格子 の電子を捕獲 準安定状態のカラーセンター を形成 る れ 潜像の記憶過程 ある F センターに吸 される He-Ne ヤーギー の PSL 励起光を照 射 る 捕獲され いた電子 再び伝 帯に励起される さらに Eu3+イアンに捕獲され いた正孔 再 結合 Eu3+イアン Eu2+イアンの励起状態 る の Eu2+イアン 励起状態 ら基底状態に戻る際に 390
nm の吸 線量に比例 た輝尽発光 発生 る IP の輝尽発光の位置および強度を計測 る によ
り 線量分布 得られる(Iwabuchi et al., 1994)
