四国東部徳島県神山町周辺の秩父北帯中に産する緑色岩類

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鳴門教育大学研究紀要 (自然科学編) 第18巻 2003

四国東部徳島県神山町周辺の秩父北帯中に産する緑色岩類

平 尾 尚

村 田

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香 西

小 津 大 成 ぺ

西 村

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(キーワード:秩父北帯,緑色岩,アルカリ岩.HIMU)

はじめに

造山帯中に産する緑色岩類の中で,プレート運動に 伴って造山帯中に付加した火成岩は,過去の海洋地域の 火成活動を知るうえで重要な情報を持っている。現在の 海洋プレートの年代は 2億年以新であり,より古い時代 の火成活動を調べるためには造山帯中の緑色岩の研究が 不可欠である。日本は環太平洋造山帯に属し,日本の付 加体に含まれる緑色岩類からは過去の大平洋の火成活動 を窺い知ることができる。大平洋地域のスーパープルー ムは 700-600Maより活動していると考えられており (Maruyama, 1994). 日本の付加体からはスーパーフ ルーム起源の緑色岩 ホットスポット起源の緑色岩およ び中央海嶺起源の緑色岩が見い出される可能性がある。 四国東部秩父北帯には,みかけ状ほぼ一定の層準に小規 模超苦鉄質-苦鉄質岩体が点在しでいる。これらはチタ ンオージャイト,ケルースト閃石や黒雲母を特徴的に含 んでいる。加治ほか (1973)は南野間に分布する小岩体 について,また村田ほか (1994)は高根岩体についてそ れぞれ鉱物化学組成を記載し,アルカリ岩質マグマの活 動であるとしている。本報告では徳島県神山町周辺の秩 父北帯中に分布する緑色岩類の小岩体について,全岩化 学組成をもとにその形成場の考察を行う。

2 地質と岩石記載

調査地域は,ジュラ紀付加体である秩父北帯の北部に あたる。須鎗ほか (1982)は泥質岩・チャートより産出 するコノドントや放散虫などの微化石から得られた年代 をもとに,神山町付近に分布する秩父北帯の地層を三畳 ジュラ系に属する神山層群と定義している。今回の調 査を行ったのは A帯に区分される地域である。須鎗ほか (1982)によれば. A帯は砂質優勢砂泥互層・黒色千枚 岩・粘板岩化した凝灰質泥岩層・千枚岩質泥質優勢砂泥 互層から構成され,これらに石灰岩,チャート,緑色岩 類の岩塊が含まれるとされる。緑色岩類は,東西方向に 伸長したレンズ状岩体として産することが多く,またほ ぼ同一層準に分布している (Fig.1)。 緑色岩類の岩体を構成する岩石は,塊状溶岩,凝灰岩, ピクライト玄武岩,カンラン石集積岩,ハンレイ岩であ る。塊状溶岩は斑状あるいは無斑品質で,斑晶は,カン ラン石および、単斜輝石または単斜輝石である。カンラン 石は完全に緑泥石に置き換わっている。単斜輝石は薄桃 色を呈し,一部にはセクターゾーニングやアワーグラス 組織が見られる。凝灰岩は片状組織を示し,斑晶は単斜 輝石である。ピクライト玄武岩は高根岩体のみに見られ, 斑晶としてカンラン石および、クロムスピネルを含み,他 の初生鉱物は単斜輝石,角閃石,アパタイトである。カ ンラン石は完全に緑泥石に置き換わっている。単斜輝石 は薄桃色を呈し,セクターゾーニシグが見られる。角閃 石は赤褐色を示す。カンラン石集積岩は高根岩体のみに 見られ,集積鉱物はカンラン石およびクロムスピネル, 他に単斜輝石,角閃石,黒雲母,アパタイトを含む。カ ンラン石は自形 半白形を示し,現在は完全に蛇紋石お よび、炭酸塩鉱物に置き換わっている。単斜輝石は他形で ポイキリティック組織を示し,薄桃色でセクターゾーニ ングが見られる。角閃石は赤褐色を示す。黒雲母は単褐 色を示す。ハンレイ岩は南野間岩体にのみ見られ,単斜 輝石,角閃石,斜長石,アパタイトから構成される。角 閃石は含まれない場合もある。単斜輝石は自形 半白形, 薄桃色を呈し,セクターゾーニングが見られるものが多 い。角閃石は赤褐色で自形 半白形を示す。斜長石は完 全に変質している。斑晶晶出順序はカンラン石それに引 き続き単斜輝石である。

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全岩化学組成

野間谷,三ツ木,大中尾,高根,南野間の各岩体を構 *鳴門教育大学自然系(理科)教育講座 **徳島県立阿波高等学校 ホ**鳴門教育大学総合学習開発講座

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-29-成する緑色岩類の全岩化学組成を, XRFを用いて決定し た。分析には鳴門教育大学自然系地学教室の理学電機工 業製RIX-2000を使用した。標準試料には地質調査所発 行の岩石標準試料を用い,主成分元素の分析にはファン ダメンタルパラメタ一法を,微量成分分析には検量線法 を 用 い た 。 岩 石 粉 末 試 料 の 作 成 に あ た っ て は , 村 田 (1993) にしたがった。 主成分元素および微量成分元素の組成変化を, MgOを 横 軸 各 元 素 を 縦 軸 に と っ た グ ラ フ を 作 成 し 検 討 し た 成する緑色岩類は,ほぼポリネシアのHIMUおよび、 non -HIMUの領域に重なる (Fig.5)。 秩父北帯中の小岩体を構成する緑色岩類の微量成分元 素 をMORBで 規 格 化 し た ス パ イ ダ ー ダ イ ア グ ラ ム (Pearce, 1983) では,おおむね左上がりで Ti'"'-'Y聞が 急傾斜, P '"'-' Ti聞が左下がりという特徴を持ち,フレン チ ポ リ ネ シ ア のHIMUお よ び non-HIMUに 類 似 す る (Fig.6)。 (Fig.2, 3)。秩父北帯中の小岩体を構成する緑色岩類は

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低MgO含有量のサンプルにおいて一部の元素でばらつ 呈必‘ 露関 きが見られるが,おおむね1つのトレンドを形成する。 主成分ではMgOが減少するに従って SiOz,TiOz, Alz03,

Na20の各元素が増加する。 CaOは Mg012重量%付近ま で増加しその後減少傾向に転じる。微量成分ではMgOが 減少するに従ってCr,Niの各元素が減少し Ce,Rb, Y の各元素が増加する。 変質・変成の影響を受けにくいHFS元素である Nbと Zrは,液相濃集元素でもあり結晶分化作用の影響を受け ずに同一起源のものであればその比率が一定となること が期待される。秩父北帯中の小岩体を構成する緑色岩類 についてZr-Nb図を作成した結果 Nb/Zr比は0.16'"'-'0.26 で あ り , ハ ワ イ の ア ル カ リ 岩(BasalticVo1canism Study Project, 1981)の 0.10'"'-'0.19,フレンチポリネシアの non -HIMU (Kogiso et a,.l1997) の 0.10'"'-'0.23,フレンチボ リ ネ シ ア のHIMU (Kogiso et a,.l1 997) の 0.16'"'-' 0.31 と比較すると,ほぼポリネシアのHIMUの領域に重なり, 一部のポリネシアのnon-HIMUおよびハワイのアルカリ 岩とも類似する (Fig.4)。また Tatsumiet al, (1998)の提 唱したNb/Zr-Nb/Y図において秩父北帯中の小岩体を構 四国東部秩父北帯神山層群A帯中に分布する緑色岩類 は,単斜輝石や角閃石の特徴から構成鉱物がTiに富むこ と,また一部の緑色岩にアパタイトが見られることから, 源岩がアルカリ岩であることが示唆される。また全岩化 学組成のTi02,P, Nb, Ce に富む性質もこれを支持する。 加治ほか (1973)は南野間岩体の鉱物記載及び鉱物化学 組成から源岩がアルカリ岩であるとしている。村田ほか (1994) は高根岩体の鉱物記載及び鉱物化学組成から, 源岩がアルカリ岩であるとしている。この両者の記載と 本研究は整合的である。カンラン石(+クロムスピネル) またはカンラン石+単斜輝石という斑晶/集積鉱物相組 み合わせや,全岩化学組成の組成MgO含有量の減少に 伴ってAlz03は単調に増加し CaOは Mg012重量%付近ま で増加しその後減少傾向に転じるという特徴から,緑色 岩類の形成するトレンドはカンラン石および、単斜輝石の 集積あるいは分別によると考えられる。変質・変成の影 響を受けにくいHFS元素組成の特徴からは,四国東部秩 父北帯神山層群A帯中に分布する緑色岩類はフレンチボ リネシアのHIMUおよび norトHIMUに類似したものと考

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Fig. 2. Variation diagrams of MgO(wt.%)versus M司orelement oxide(wt.%)in bulk rock determined by XRF for the volcanic

rocks of the Northern Chichibu belt of the Kamiyama-cho area. 3 1 -35 30 ロ 口 0.3 、0 2025 O c E 0.15 0.2

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Fig. 3. Variation diagramsof MgO(wt.%)versus Minor element (ppm) in bulk rock determined by XRF for the volcanic rocks of

the Northern Chichibu belt of the Kamiyama-cho area. ロ

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四国東部徳島県神山町周辺の秩父北帯中に産する緑色岩類 ロNChichibu o Alkali(Hawaii) <>HIMU(F Polynesia) + non-HIMU(F Polynesia) N Chichibu Alkali(Hawaii) HIMU(F Polynesia) non-HIMU(F Polynesia) <> 120 100

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Bold line shows .boundary between superplume and

normal hotspot lavas, thin line shows boundary

between HIMU and non-HIMU lavas according to'

Tatsumi et a (.l1998). 0.35 0.3 0.25 0.15 0.2 Nb/Zr 0.1 0.05 200 300 Zr(ppm) Fig. 4. Diagram of Zr (ppm) versus Nb (ppm) for the volcanic rocks of the Northern Chichibu belt of the

Kamiyama-cho area. Alkaline rocks (Hawaii, data from Basaltic

Volcanism Study. Project, 1981), HIMU and non

HIMU(French polynesia: Kogiso et a, 1.l 997). 500 400 100 Polynesia non-HIMU 100 10 国 E 0 2 亙 o o E

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Fig. 6. MORB崎normalizedtrace element variation diagram for the volcanic rocks of the Northern Chichibu belt of the

Kamiyama-cho area. Spiderdiagram patterns of Alkaline rocks (Hawaii,data from Basaltic Volcanism Study Project, 1981), HIMU

and non HIMU (French polynesia: Kogiso et a,.l1997) The o., rder of the elements and values of the normalizing

constants are from Pearce (1983). -33-0.1 0.01 0.1 0.01

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えられる。緑色岩類の全岩の微量成分元素の MORB規 格 化パターンも同じくフレンチボリネシアの HIMUおよび non-HIMU に類似する。このような観察事実から緑色岩 類は現在のフレンチボリネシアのような場つまりスー パープルームが上昇する場で形成された可能性が強い。

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まとめ

(1) 四国東部秩父北帯神山層群A帯中に分布する緑色岩 類は,アルカリ岩の記載岩石学的特徴をもっ火成岩で, ほぼ同一層準に分布する。 (2) 全岩化学組成の微量成分から 緑色岩類はフレンチ ポリネシア地域の HIMU玄武岩および norトHIMU玄武 岩に類似する。 (4) 緑色岩類の形成場は 現在のフレンチボリネシア地 域のようなスーパーフルームが上昇している場であろ つO 謝 百字 野間の古生層中に産出する緑色岩類.徳島大 学芸紀要 (自然), 24, 31-39 Kogiso, T., Tatsumi, Y., Shimoda, G. and Barsczus, H.G., 1997, High μ(HIMU) ocean island basalts in southern Polynesia: New. evidence for whole mantle scale recyc1ing of subducted oceanic crust.Jour. Geophys. Res., 102, 8085司 8103.

Maruyama,S., 1994, Plume tectonics. Jour. Geol.Soc. Japan, 100,24-49. 村田 守, 1993,蛍光 X線分析法による韓国岩石標準試 料の主成分および微量成分の分析.鳴門教育大学研究紀 要(自然科学編入 8,37-50. 村 田 守 , 山 本 裕 司 , 小 津 大 成 , 西 村 宏 , 奥 村 清 , 1994,四国東部,秩父帯北帯に分布する高根超苦鉄質 岩体の記載岩石学.鳴門教育大学研究紀要(自然科学編). 9. 27 -39 Pearce, J. A., 1983, The role of sub-continental lithosphere in magma genesis at destructive plate margins. In Hawkesworth, C.J. and Norry, M. J., eds, Continental basalts and mantle Xenoliths. Shiva 230-249. 徳島県立あすたむらんどの元山茂樹氏にはサンプル採 須檎和己,桑野幸夫,石田啓祐. 1982,御荷鉾緑色岩類 集を手伝っていただいた。記して謝意を表す。 およびその周辺の層序と構造ーその2.四国東部秩父帯 北帯の中生界層序に関する 2・3の 知 見 徳 島 大 紀 要 引用文献 (自然科学), 15, 51 -71 Basaltic Volcanism Study Project, 1981, Basaltic Volcanism on the Terrestrial Planets. Pergamon. New York.1286p 加治敦次,小川棋文,塩田次男, 1973,徳島県神山町南 Tatsumi, .Y, Shi吋oe,H., Ishizuka, H., Sager, W.W. and Klaus. A.. 1998. Geochemical evidence for a mid-Cretaceous superplume. Geology, 26, 151-154.

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Small greenstone bodies of the N orthern Chichibu be1tin the Kamiyama-cho area, Tokushima Prefecture, Eastern Shikoku are composed of alkaline basa1ts, olivine cumulte and gabbro. Their high Nb/Zr (0.16 '"'-' 0.26) bulk ratio and MORB-normalized trace element pattern resemble HIMU and non-HIMU basa1ts of French Polynesia. * Department of Science, Naruto University of Education * * Awa High School *本*Department of Basic Human Science for Integrated Studies 一

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参照

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