韓国・錦山地域・沃川帯の古原生代・花崗片麻岩のジルコンU–Pb年代
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(2) 122. 2021―2. 岩水 健一郎ほか. 地 質 概 説. に伴って貫入した 790–760 Ma の火山岩が共通して存在す .沃川変成帯 るため,両者は対比できる (Kim et al., 2006). 韓国の先カンブリア時代の基盤岩類は主に北部の京畿地塊. では,沃川累層群に中生代の花崗岩が大量に貫入しているた. と南部の嶺南地塊に分布し,両者の境界に沿って沃川帯が分. め,基盤の露頭はほとんど見られない.しかし Cho et al.(2004)は,沃川累層群内に巨礫として存在する花崗片麻 岩のジルコン U–Pb 年代を測定し,約 1.87 Ga のマグマ固 結年代と約 290 Ma の変成年代を報告した.また Horie et al.(2009)は,沃川変成帯北東端の婦山片麻岩類から,2233 Ma の堆積岩が 1937 Ma に部分溶融することにより形成さ れ,約 290 Ma に再度変成作用を受けたミグマタイトを報 告した.両者に共通する約 290 Ma の変成年代は,沃川累 層群が受けた中圧型変成作用 (沃川造山運動)の時期 (Cho and Kim, 2005)と一致する事から,両者共に京畿地塊南部. .一方,北朝鮮の基盤岩類は主に狼林地 布する (小林, 1930) 塊に分布し,韓国の京畿地塊との境界には臨津江帯 (海成の デボン系や石炭系を含む) が分布する.臨津江帯は,韓国と 北朝鮮の軍事境界線をまたいで分布する. 京畿地塊南西部の古生代の被覆層 (泰安層) は,900 Ma 付 近に砕屑性ジルコン年代分布の極大値を持つ (Cho et al.,. 2010).この極大値は,南中国地塊における新原生代の広域 .一方,京畿地 火成活動の時期と一致する (勝部ほか, 2011) 塊北西部には前述のトーナル岩質ミグマタイトが分布し,そ の年代は TTG を多産する北中国地塊の新太古代の広域火成. .また新太古代の TTG 活動と一致する (Cho et al., 2008) は,北朝鮮の狼林地塊でも報告されている (Zhao et al.,. 2006).よって京畿地塊の南部には南中国地塊の要素が分布. し,北部は狼林地塊と共に北中国地塊に属すると考えられ る.京畿地塊西部の洪城地域には,南北中国地塊の衝突の痕 (Oh et 跡である約 230 Ma のエクロジャイトが存在する al., 2005).. に由来すると考えられる. 以上より,嶺南地塊を北中国地塊の要素と見なす場合,北 中国地塊と南中国地塊の要素の境界は沃川帯内部を横断する (South Korean Tectonic と考えられ,この境界を SKTL Line)と呼ぶ(Chough et al., 2000; Chough, 2013).SKTL. の漢字表記は,Kang et al. (2012) のハングル表記を基に再 現すると 「南韓地構線」 となる.. 今回研究対象とした錦山地域の地質図を Fig. 1 に示す.. 嶺南地塊南西部は,北中国地塊を特徴づける古原生代の斜. ジュラ紀の右横ずれ淳昌剪断帯 (湖南剪断帯の一部)を挟ん. ,北東部は, 長岩を構成要素とし (Lee et al., 2014, 2017) 北中国地塊の古生界と層序・年代が類似する太白山帯の古生. で,本地域の北西側に沃川帯,南東側に嶺南地塊がそれぞれ. 界 (後述) を伴う.一方,嶺南地塊からは,北中国地塊に特徴. た沃川帯において,南韓地構線を挟んで北西側に沃川変成. 的な新太古代の TTG が報告されていないため,北中国地塊. 帯,南東側に太白山帯が分布するが,南韓地構線の正確な位. (2019)に基づく.ま 分布する.淳昌剪断帯の位置は Kang. .また, との対比に懐疑的な見方もある (Kim et al., 2012) 南中国地塊の地体構造を韓国に延長し,嶺南地塊を南中国地. 置は不明である.. , 塊と対比する説もあるが (Oh, 2006; Kwon et al., 2009) 北中国地塊と対比可能な上記の事実と矛盾する.. 岩,花崗片麻岩や,時代未詳 (新原生代∼石炭紀と考えられ. 沃川帯は,北東部の太白山帯と南西部の沃川変成帯に二分. ジュラ紀の大宝花崗岩,白亜紀の火成岩類 (石英斑岩など) ,. 錦山地域の沃川帯には主に,古原生代の黒雲母片麻岩,片 ている)の沃川累層群,石炭系∼ペルム系の平安累層群,. される.太白山帯は主に古生界から成り,その一部は嶺南地. 白亜系の永同層群が分布する.淳昌剪断帯付近の沃川累層群. 塊の基盤岩類を不整合に覆う (Chough et al., 2000; Chough, 2013).太白山帯の古生界は,主に非変成∼弱変. は嶺南地塊の古原生界との識別が困難である (Kang,. と平安累層群 成の朝鮮累層群 (カンブリア系, オルドビス系). から成り (李, 1979; 徳橋, 2004; (石炭系, ペルム系, 三畳系) Oh, 2006),シルル系とデボン系はほとんど存在しない.こ. れは 「大欠層」 と呼ばれる北中国地塊の層序的特徴である (李, 1979; 石渡・辻森, 2012).また太白山帯の古生界の砕屑性 ジルコンのうち,基盤に由来するものは 2.5 Ga 付近と 1.85 Ga 付近に U–Pb 年代の極大値をもつ(Cho et al., 2020).. 2019).嶺南地塊の変成相は緑色片岩相(李, 1979)および角 である.錦山郡の町の中心地から 5 閃岩相 (Oh et al., 2013) km ほど南下した川沿いのジュラ紀花崗岩の分布域内(北緯 36.05750°, 東経 127.48278°)で,幅数 m の古原生代のも を採取 のと思われる花崗片麻岩の露頭を発見し,試料 (Gn) した.この花崗片麻岩とジュラ紀花崗岩との接触関係は確認 できなかったが,周囲の転石から,岩体の幅は少なくとも数. これらの極大値は,北中国地塊に広く分布する火成岩および. (2013) に基づく 十 m 以上はあると推定される.Kim et al. と試料採取位置は南韓地構線より北西側にあたり,沃川変成. 高温型変成岩の年代と共通する.一方,沃川変成帯を構成す. 帯に属すと想定されるが,南韓地構線の正確な位置が不明な. る沃川累層群 (変堆積岩と変火山岩を主体とする) は,砕屑性. ため断定は出来ない.. (Cho ジルコンの年代分布が約 900 Ma 付近に極大値を持つ et al., 2013)ことから,京畿地塊の泰安層(前述)と共に南中. 岩 石 記 載. 国地塊の要素と考えられる.沃川累層群は,南中国地塊の南. 採取した試料 Gn は,肉眼的には片麻状組織が顕著であ. 華リフト帯の層序との類似性などから,新原生界から古生界. り,片麻状構造に平行な弱い片理も存在する.鏡下における. ,新原生代に形成され に対比されており (Choi et al., 2012) .沃 たリフト帯を埋没する地層である (Kang et al., 2012). 斜長石,黒雲母,白雲母からなり,副成分鉱物としてジルコ. 川変成帯と南中国地塊の南華リフト帯には,リフト帯の形成. ン,ざくろ石などを含む.黒雲母と白雲母の濃集した縞状構. 写真を Fig. 2 に示す.主要造岩鉱物は石英,アルカリ長石,.
(3) 地質雑 127( 2 ). 韓国・錦山地域の古原生代花崗片麻岩のジルコン U–Pb 年代. 123. Fig. 1. (a) Tectonic province map of Korea based on Oh et al. (2016). Black rectangle indicates the location of the study area. YM: Yeongnam Massif, Oz: Ogcheon metamorphic zone, Tz: Taebaeksan zone, GM: Gyeonggi Massif, IB: Imjingang Belt, NM: Nangrim Massif. (b) Geological map of the Geumsan area, South Korea, based on Hwang et al. (1996), Lee et al. (1996) and Kang (2019).. 造が観察できる (Fig. 2) .斜長石はアルカリ長石より少なく, 全体的にソーシュライト化しているが,アルバイト式双晶が 観察できる. 分析手法と結果. 1.全岩化学組成 全岩化学組成の分析は,広島大学設置の 3 kW-Rh/W dual-anode X-ray tube を備えた全自動蛍光 X 線分析装置(リ を用い,主要元素,微量元素とも,融剤 4 g ガク zsx-101e) と試料粉末 2 g を混合した低希釈率ビードの測定から,マト リクス補正を施した検量線法により求めた.分析方法,分析 条件,分析精度等の本システムの詳細は Shipboard Scien-. tific Party(2001)に記載してある. (Table 1) ,A/ 全岩の主要元素組成は SiO2 が 70.91% で 図では の領域にプロットされ peraluminous CNK-A/NK . る (Fig. 3) 2.ジルコンの内部構造と U–Pb 年代 ジルコンの U–Pb 年代測定は,広島大学設置の ICP-MS (Thermo Fisher X-Series-II)に 213 nm Nd-YAG レ ー ザー装置 (New Wave Research UP-213)を連結した LAICP-MS システムを用いて行った.本システムと分析のプ に従っており,若干 ロトコルは基本的には勝部ほか (2012) に示されたものと同 の変更点などを含め,木村ほか (2019) (Dunkl et al., 2008) 等である.データ解析には Pepi-AGE.
(4) 124. 岩水 健一郎ほか. Fig. 2. Photomicrograph of the granite gneiss sample. Scale bar is 1 mm. Qtz: quartz, Kfs: K-feldspar, Bt: biotite, Ms: muscovite. Table 1. Bulk chemical composition of the granite gneiss sample from XRF analysis.. を,統計解析と作図には Isoplot/Ex3 (Ludwig, 2003) を用 いた.また,分析に先立ち,広島大学設置の走査型電子顕微 を用いてジルコンのカソード・ルミ 鏡 (JEOL JSM 7500F) 像を取得し,結晶の成長構造を把握して分 ネッセンス (CL). 析点を選定した.後述するように,得られた年代は全て 1 Ga より古い値であった.本システムでは,1 Ga より古い (勝部ほか, 年代値は 207Pb/206Pb 年代の再現性が良いので 2012),以下の議論では全て 207Pb/206Pb 年代を用いる.な お誤差は全て 2σ である. 花崗片麻岩試料 Gn から,最大粒径 240 µm ほどの赤褐 色で丸みを帯びた多数のジルコン粒子を分離した.Fig. 4 に代表的な粒子の CL 像を示す.得られたジルコンは,コ ア,マントルの二重構造を示すものが多いが,中にはコア,. 2021―2. Fig. 3. A/CNK vs. A/NK diagram for the granite gneiss (Gn) sample. A/CNK = Al 2 O 3 /(CaO + Na 2 O + K 2 O) [mol.%], A/NK = Al2O3/(Na2O + K2O) [mol.%].. Fig. 4. Representative cathodoluminescence images of zircon grains showing measurement spots with 207Pb/206Pb ages (Ma) and Th/U ratios in parentheses. Black circles and white circles indicate core and mantle measurement spots, respectively. Laser spot sizes and scale bar are 23 µm and 100 µm, respectively.. マントル,リムの三重構造を示すものもある.コアには内部 構造のない均質なもの,セクター累帯構造や波動累帯構造を 示すものなどがある.マントルは,自形で明帯と暗帯の境界 が明瞭で典型的な波動累帯構造を示すもの (Fig. 4 の左下) と,角の取れた亜円形で,明帯と暗帯の境界が不明瞭な波動 ,両者の中間的な性質 累帯構造を示すもの (同, 左上と右上). がある.変成作用に伴って成長したと を示すもの (同, 右下). 思われる CL 発光のないリムを持つジルコンも散見される が,幅が狭いために今回測定したのは 1 点のみである..
(5) 地質雑 127( 2 ). 韓国・錦山地域の古原生代花崗片麻岩のジルコン U–Pb 年代. 125. Table 2. Zircon U–Pb data by LA-ICP-MS for the granite gneiss sample.. Table 2 と Fig. 5 に年代測定の結果を示す.測定点は全 56 点(コア 28点, マントル 27点, リム 1 点)である.TeraWasserburg コンコーディア図において,分析点の誤差楕円 がコンコーディア曲線と交わる場合をコンコーダント,交わ らない場合をディスコーダントと判断すると,Fig. 5 のデー. タは全てディスコーダントである.ディスコーダンスが 5%. 以下のデータは 2.5 Ga 付近に 3 点,1.9 Ga 付近に 2 点,. (Fig. 5a) .2.5 両者を直線で結んだ間に 2 点が存在している Ga 付近のデータは全てコアの測定値であり,1.9 Ga 付近. のデータは全てマントルの測定値である.また,1 点だけ測 定したリム (Spot Label:011.1Gn)の年代は 1874 ± 35 Ma であるが,ディスコーダンスが 11% と高い(ディスコー.
(6) 126. 2021―2. 岩水 健一郎ほか. Fig. 5. Results of zircon U–Pb age dating of the granite gneiss, based on LA-ICP-MS. (a) Tera-Wasserburg concordia diagram. Discordances of gray ellipses data are less than 5%. (b) Zircon U–Pb age vs. Th/U ratio plots. Squares, triangles, and circle represent core, mantle and rim measurements, respectively. Discordances of the black, gray and white data are less than 5%, 5%–10%, and more than 10%, respectively.. ダンスの定義は,Table 2 の †† を参照) .コンコーディア図 上では,大部分のデータが三角形状の領域に分布しており, その底辺上に位置する 22 点の 1.9–1.8 Ga のデータから ディスコーディアを計算したところ,上方交点が 1889 +. 17(–18)Ma,下方交点が 174 ± 74 Ma となった.ディス コーダンスが 10% 以下の測定点の Th/U 比は,コアの大部 が 0.3 以上と高く,マントルの大部分 (13 分 (15 点中 14 点) 点中 10 点)は 0.1 以下と低い.特に 1.9–1.8 Ga の 8 点の データは全てマントルから得られ,Th/U 比は全て 0.03 以 下と,極端に低い値を示す. 考. 察. 1.ジルコン U–Pb 年代 (28 点 コアの内部構造は様々であるが,Th/U 比の大部分. ± 74 Ma であった.上方交点は,京畿地塊と嶺南地塊の変. 成年代 (Lee and Cho, 2012)と一致する.下方交点は誤差 が大きいので判然としないが,ジュラ紀の火成活動 (大宝造 山運動) に伴う変成作用の結果,Gn の測定データは全てディ スコーダントになったと考えられる.Gn の周辺にはジュラ. ,産状とも整合 紀の大宝花崗岩が広く貫入しており (Fig. 1) 的である.仮にジュラ紀の変成作用を受けなかったとする と,2.49 Ga 付近のデータはやや左上の 2.5 Ga 付近のコン コーダントなデータとして存在するはずであるから,Gn の. マグマ固結年代は約 2.5 Ga とするのが妥当であろう.Cho et al.(2008)が京畿地塊北西部で報告した 2.58 Ga のトーナ ル岩より古くなる事はない.さらなる議論のためには,ジル コンの最外縁部の変成リムの年代を測定するなどし,中生代 の変成年代についての考察を深める必要がある.. 中 20 点)が 0.3 以上と高いことから,マグマから晶出した. 2.得られた年代の意義. Gn)の年齢は 2492 ± 29 Ma であり,コンコーディア図の. 岩石の内の 1 つである.. .ディ ものと判断される (Hoskin and Schaltegger, 2003) (Spot Label:033.1 スコーダンスが 2.2% と最も低いコア. (2016) が京 「はじめに」 で述べた通り,Gn は,Lee et al. 畿地塊で報告した花崗片麻岩と並んで韓国で 2 番目に古い. ,マグマの固結年代は約 2.5 Ga であったと推定さ (Fig. 5a) れる.一方,1.9–1.8 Ga 付近の年代のマントルは波動累帯. Kang(2019)に基づくと Gn は淳昌剪断帯より北西側の沃 (2013)に基づくと Gn 川帯に位置する.また,Kim et al. は南韓地構線 (SKTL) より北西側の沃川変成帯に位置し,沃. 構造を示す場合もあるが,角の取れた亜円形であり,内部構. 川累層群の基盤である京畿地塊に由来すると想定されるが,. このデータ付近に測定点の小さな集合が認められるので. 造も不明瞭で,かつ Th/U 比が大部分 0.03 以下と低いこと から,高温の変成作用によって元素拡散の影響を受けた部分 .このようなマントルの典 であると判断される (早坂, 2011) 型的なもののうち,ディスコーダンスが 5% 以下の 2 点. は約 1.9 Ga の年齢を示 (Spot Label:018.1Gn, 041.1Gn) し,コンコーディア図上で,そこから右下方向へ 22 点の測. 定点が 1.9–1.8 Ga の範囲内で一列に並んで分布している. 先に述べたように,これを一つのディスコーディアと仮定し (–18)Ma,下方交点は 174 た時の上方交点は 1889 + 17. 錦山地域の南韓地構線の正確な位置は不明であるため,Gn. の帰属については議論の余地がある.仮に Gn が南韓地構線 より南東側に位置する場合,Gn は太白山帯に位置し,その. 基盤である嶺南地塊に由来することになる.今後,南韓地構 線の正確な位置を決定し,Gn の帰属を明らかにする必要が ある. 謝. 辞. (Ryoo Chung韓国地質資源研究院 (KIGAM)の柳 忠烈.
(7) 地質雑 127( 2 ). 韓国・錦山地域の古原生代花崗片麻岩のジルコン U–Pb 年代. Ryul)博士は,韓国での地質調査に同行して下さった.また (国立科学博物館) と編集委員の江川浩 査読者の堤 之恭 博士 (国際石油開発帝石) の助言により,本稿が改善され 輔 博士 た.以上の方々に御礼申し上げる.なお本稿は,筆頭著者の 卒業論文の一部をまとめたものである. 文. 献. Cho, D.-L., Takahashi, Y., Yi, K. and Lee, S.-R., 2012, SHRIMP U-Pb zircon ages of granite gneiss and paragneiss from Oki-Dogo island, southwest Japan, and their tectonic implications. Geophys. Res. Abstr., 14, EGU2012-1720. Cho, M., Cheong, W., Ernst, W.-G., Kim, Y. and Yi, K., 2020, U-Pb detrital zircon ages of Cambrian-Ordovician sandstones from the Taebaeksan Basin, Korea: Provenance variability in platform shelf sequences and paleogeographic implications. Geol. Soc. Am. Bull., doi: 10.1130/B35521.1. Cho, M., Cheong, W., Ernst, W.-G., Yi, K. and Kim, J., 2013, SHRIMP U-Pb ages of detrital zircons in metasedimentary rocks of the central Ogcheon fold-thrust belt, Korea: Evidence for tectonic assembly of Paleozoic sedimentary protoliths. J. Asian Earth Sci., 63, 234–249. 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(9) 地質雑 127( 2 ). 韓国・錦山地域の古原生代花崗片麻岩のジルコン U–Pb 年代. (著者プロフィール) 岩水健一郎 東京大学大学院総合文化研究科広域 (指導教員:小宮 剛) . 科学専攻修士課程 1 年生 20 年 広島大学理学部地球惑星システム学科卒業 (指導教員:早坂康隆) .学士 (理学) .研究内容: 韓国の地質年代学.本研究では,地質調査,機器 分析,原稿執筆を担当.E-mail:iwamizu-k@. g.ecc.u-tokyo.ac.jp. 早坂康隆 広島大学大学院先進理工系科学研究科 准教授.86 年 広島大学大学院理学研究科博士後 期課程修了.理学博士.15 年より現職.日本地質 学会理事・西日本支部長.研究内容:東アジアの テクトニクス.本研究では,地質調査,機器分析, 原稿執筆を担当. E-mail:[email protected]. 129. 姜 志勲 (韓国) 安東大学校自然科学大学地球環 境科学科教授.94 年 広島大学大学院理学研究科 博士後期課程修了.博士 (理学) .95 年より現職. 18 年 韓国岩石学会会長.研究内容:韓国の構造 地質学.本研究では,地質調査を担当.E-mail:. [email protected]. 木村光佑 呉工業高等専門学校非常勤講師.17 年 広島大学大学院理 学研究科博士課程後期修了.博士 (理学) .同年より広島大学大学院 理学研究科研究員.20 年より現職.研究内容:日本列島のオフィオ ライト質岩のジルコン年代学・地球化学.本研究ではジルコン分離 と機器分析を担当.E-mail:[email protected] 柴田知之 広島大学大学院先進理工系科学研究科 教授.92 年 岡山大学大学院自然科学研究科博士 課程修了.博士 (理学) .16 年より現職.研究内 容:沈み込み帯におけるマグマの起源と物質循環. 本研究では機器分析を担当. E-mail:[email protected].
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