学位論文題名 IvIetamorphism and Deformation ofForming Gigantic Sheath Folds in Visakhapatnam， Eastern Ghats Granulite Belt，India．

博 士 （ 理 学 ）

Sarella SrinlvaS

     学位論文題名

    IvIetamorphism and Deformation of Forming Gigantic Sheath Folds in Visakhapatnam ，     Eastern Ghats Granulite Belt ， India ．

（ イ ン ド

Eastern Ghats

グ ラ ニ ュ ラ イ ト 帯、

Visakhapatnam

の

  

巨 大 シ ー ス 褶 曲 形 成 に お け る 変 成 作 用 お よ ぴ 変 形 作 用 ）

学位論文内容の要旨

         The Eastern Ghats Granulite Belt forms an extended high grade terrain along the east coast of India. The rockls in the belt show upper amphibolite facies to granulite facies metamorphiBm including ultra high temperature granulites. The pre8ent study area, Visakhapatnam i8 located centrally in the Eastern Ghat8 and well exposed along the east coast of India. The khondalite (garnet‑8illimanite gneiss), high Mg‑Al granuhte8‑spinel granulite8 and sapphirine granulites, orthopyroxene granulites (charnockite) and basic granulite8 are the main lithologies. The8e are highly interbanded, migmatized and deformed, and reveal a polyphase tectonometamorphic evolution.

      Detailed investigations have been taken up around Visakhapatnam to integrate geological history with changes in pre8sure and temperature controlling the  metamorphism and deformation of forming gigantic sheath folds. The present study is  divided into three part8: 1) Structural analysis and relationship8 among litho‑types, 2) Remote sensing (process for Aster Digital Elevation ModeD, 3) Petrography, mineral chemistry and thermo‑barometry, simulation of metamorphic pres8ure‑temperature  path, and iU3 tectonic implications.

      ‑ 296 ‑

Satellite images u8ing Aster DEM data is improved and confirm the detail structural pattern of sheath folds in the study area. The 8tructure of 8tudy area is an automatic pre8umption method for lineament from Aster DEM image8 0f multishade image. The digital image proces8ing techniques enable the user to get the desired information in a more reliable, quicker and easier way. In the present study, d:igital remote 8ensing has been used in the mapping of lineament8. Variou8 approaches have been attempted to map the lineaments of the Vi8akhapatnam area, EGGB, India. U8ing the lineament map, the orientation of the structure patterrus in the study area ha8 been determined. Using TNT lllip8 ver8ion 6.6 module, integration of the lineaments, 8tructural pattern and the geologicalinformation have been attempted to evaluate the clear pattern of 8heath folds in the study area.

From the structural studie8 0f the investigated area it has recognized four different phases of deformations with re8pective foiding (FI,F2,F3,F<O: Dl as comp08itional banding, foliation of lenticular garnets in khondalites, D2 as me80scopic intrafolial isoclinal to tight folds, pinch and swell structures with some stretching lineation8 in khondalites and leptynites. D3 as macroscopic open to tight fold showing doubly plunging shape (sheath/domal structure) in khondalites and D4 as NNE‑SSW trending kink bands and foliation. Structural analysis 8how that the tectonic regime8 around Visakhapatnam wa8 compre88 ional (continent‑continent collision?), which later changed in to the extensional one.

Structural and petrofabric study elucidate that the sheath folds Madhuravada (Tsuchiya et al, 1999), Visakhapatnam and Pedda Konda are p088ibly formed by an intense shearing. The principal process was ductije shear, which produced complex 8tructures 8uch as primary (megfo and secondary (meso) 8heath folds. Detailed

geometric analysis of minor structures of Ramadri coast provided important

information about ductile sheared Khondalite which is so ductile that took migmatitic

‑ 297 ‑

feature formed miscellaneous and intensely deformed structures including 8econdary sheath folds. The mechan13m to constructs the two mega‑scale 8heath folds T8uchiya et al. (2000) mentioned that the Madhuravada sheath fold was formed by the top to the northward 8hearing. The khondalite layer8 folded tightly in an isoclinal shape by this intense 8hearing, and fallowed by bands of the hinge and f:ormation of sheath 8tructure.

With progress stretch, the 8heath was alternated. Not only at the main culmination of the 8heath but also the hinge part (8houlder part) of it got concentration of 8uch 8trong 8hearing force.

The pres8ure‑temperature evolution has been reconstructed using geothermo‑

barometric constrains for the Spr‑Spl granulites, charnockite and khondalites and recorded three metamorphic events. Sillimanite and garnet rims around 8pinel and 8apphirine in Spr Spl granulites in Madhuravada and Visakhapatnam region support decompression reactions. Sapphirine rims around 8pinelin Spr‑Spl granulites support that spinel and quartz as8emblage is formed at very high temperature and pressure (UHT metamorphism). From geothermo‑barometric re8ults: give a relatively isobaric heating‑cooling path ha8 recognized in the UHT Mg‑Al granulite8 0f Visakhapatnam.

The reported U‑Pb and Sm‑Nd age8 0f lGa confirm that the granulite facie8 metamorphism is a880ciated with emplacement of charnockite in the Visakhapatnam area (Grew and Manton, 1986, Takano, 1999). The documented geochronological age8 0f charnockite and sapphirine granulites (Grew and Manton, 1986, Takano, 1999) suggest8 that the ultra high temperature metamorphism may be asrsociated with the igneous intru8ive complexes (charnockites?) as local/regional phenomena in the EGGB.

Combining the present structural data and metamorphic pressure‑temperature path from the khondalites, high Mg‑AJ granulites and charnockites, and the geochronological data with th08e reported by pviou8 studies in the 8tudy area, Visakhapatnam region confirm a multi‑8tage character of tectono‑thennal history. The        ‑ 298 ‑

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学位論文審査の要旨 主査    教授    松 枝大冶 副査    教授    在 田一則 副査   助教授   藤原嘉樹

     学位論文題名

    Metamorphism and Deformation of Forming Gigantic Sheath Folds in Visakhapatnam ，     Eastern Ghats Granulite Belt ． India ・

（インド

Eastern Ghats

グラニュラ イト帯、

Visakhapatnam

の

  

巨 大シ ー ス褶 曲 形成 に おけ る 変成 作 用 およ び 変形 作 用）

  

近年、超高度変成岩地帯における研究が精力的に試みられている。しかし、

それらの多くは地質構造解析や温度・圧カなどの変成条件の推定と変成経路の 解明を主な目的としており、特に多重変成作用を被った衝突テクトニクス場に おける複雑な地質構造の解析とその時間的変遷に関して詳細な解明が待たれて いる状態である。

  

東ガーツ、グラニュライト帯はインドの東海岸に沿って伸びる高度変成帯で あり、分布する岩石は上部角閃岩相から超高温グラニュライトを含むグラニュ ライト岩相の変成作用を示している。本研究地域のヴィシャカパトナムは、イ ンドの東ガーツ、グラニュライト帯の中央部に位置している。コンダライト（ざ くろ石―珪線石片麻岩）、高

Mg‑Al

グラニュライト、スピネルーグラニュライ ト、サフlイリンーグラニュライト、斜方輝石―グラニュライト（チャーノッカイ ト）および塩基性グラニュライトがその主な構成岩石である。これらの岩石は著 しく縞状に組み合わさっており、混成岩化あるいは変形していて，多重の変形・

変成作用を蒙ったことを示している。

  

ヴィシャカパトナム周辺の変成作用を支配した圧カと温度の変化、および巨 大なシース褶曲を形成した変形運動の地質階梯を統合するため、詳細な研究を おこなった。この研究は以下の3部分からなっている；

1

）構造解析と岩石種 の関係、2）リモートセンシング(Aster Digital Elevation ModeD、3）岩石記 載、鉱物化学、熱圧力解析、変成の温度一圧力経路のシュミュレーションとそ の構造発展との関連である。

  Aster DEM

デー タを 用い た衛星 写真 像は 、こ の地 域の シー ス褶 曲の 詳細 な構 造 様 式 を 明 確 な も の と し た 。 この 地 域 の 構 造 は 、

multishade image

のAster

DEM

デ ー タ か ら 得 ら れ た り ニ ア メ ン ト か ら 自 動 推 定 法 で 決 定 し た。

Digital image processing

技法により、希望情報をより信頼性高くすばやく入手できる。

こ の研究 では 、デ ジタ ルリ モー トセ ンシ ング によ ルリニアメン卜の図化をおこ な った。 イン ドで は、 東ガ ーツ グラ ニュ ライ ト帯 ヴィシャカバトナム地域のり ニ アメン トを 図化 する ため 、様 々な 取り 組み がお こなわれている。リニアメン ト 図を用 いて 、調 査地 域の 構造 パタ ーン の方 向を 決定した。TNT mipsソフトの ヴ ァージ ョン

6.6

モジ ュールを用い、シース褶曲の明瞭なパターンを得るためり ニ ア メ ン ト 、 構 造 パ タ ー ン お よ び 地 質 情 報 の 総 合 化 を は か っ た 。

  

構 造研 究を 通じ て次 の

4

期の時 相が 区分 され た；

Dl

： コン ダラ イト の縞 状構 造 、レン ズ状 ガー ネッ トの なす 面構 造、

D2

： コン ダライト及びレプチナイト中 の メソス コピ ック な層 間等斜ないし閉じた褶曲、伸張性線構造を伴うpinch and

swell

構 造、

D3

： コン ダライト中のニニ重にplungeしたヌソスコピックな等斜な い し 閉 じ た 褶 曲 、

D4

：

NNE‑SSW

方 向 の キ ン ク バ ン ド お よ び 縞状 構 造 であ る。

構 造解析 の結 果， 構造 運動の形態は圧縮性（大陸同士のcollision?)で，これは 後に伸張性のものに変わったことを示している。

  

構 造 お よ び 岩 石 フ ん プ リ ッ ク の 研究 か ら 、 マ ド ラ ヴ ァ ー ダ

(Tsuchiya et al.

，1999)、ヴィシャカパットナムおよびべッダコンダシース褶曲が強い剪断に よ って形 成さ れた こと が明 らか とな った 。基 本的 な形成プ口セスは可塑性の剪 断 による もの で、 これ によ り主 体の メガ シー ス褶 曲や二次的なヌソシース褶曲 が 形成さ れた 。ラ マド リ海 岸の より 小さ な構 造の 詳細な幾何学的解析により、

可 塑性の 剪断 変形 を受 けた コン ダラ イト につ いて 重要な情報を得ることが出来 た が、そ の可 塑性 の強 さは 二次 的な シー ス褶 曲を 伴う多様な強い変形構造を形 成 したり 、ミ グマ タイ トの 様相 を示 すほ どの もの であったことが明らかとなっ た 。 マド ラヴ ァー ダ、 ヴィ シャ カパ ット ナム の2つ のメ ガシ ース 褶曲 を形 成し たメカニズムについて、rI｜suchiyaetal．（2000）はマドラヴァーダシース褶曲が北 方 ヘ向か った 剪断 の先 端部 にあ たる と述 べた 。コ ンダライトは、この強い可塑 性 の剪断 によ って 等斜 褶曲 の形 に強 く褶 曲し 、シ ース褶曲を形成した。この伸 張 性の運 動に 伴い 、シ ース 褶曲 が群 生す るこ とと なった。主シース褶曲の頂部 のみならず、ヒンジ部（肩部分）にも強い剪断カが集中し、二次的なシース褶曲が 形成された。

  

サフィ リン ース ピネ ルグ ラニ ュラ イト 、チ ャー ノッカイトおよびコンダライ ト につい て、 地質 温度 圧力 計を 用い て温 度― 圧カ の変化を復元した。マドラヴ ア ー ダ と ヴ ィ シ ャ カ パ ッ ト ナ ム地 域 のサ フィ リン グラ ニュ ライ ト中 のス ピネ ル ・サフ ィリ ンを 取り 囲む 珪線 石・ ざく ろ石 のり ムは、圧力低下の反応が起こ っ たこと を示 して いる 。サ フィ リン ―ス ピネ ルグ ラニュライトにおいて、スピ ネ ルの周 囲の サフ ィリ ンか らな るり ムは 、ス ピネ ル一石英の組合わせが非常に

高 い温度 ・圧 力下 の変 成作 用(UHT)で 形成 した こと を示 して いる 。地 質温 度圧 力 計の適 用の 結果 は、 ヴィ シャ カパ ット ナム の超 高温 高圧

Mg‑Al

グラ ニュ ライ ト が、比 較的 等圧 的な 条件 下の 温度 降下 のバ スを通って形成されたことを示し ている。

  

ヴィシ ャカ パッ 卜ナ ム地 域の グラ ニュ ライ ト相 の変 成作 用が、

1 Ga(U‑Pb

，

Sm‑Nd

年 代値 ）の チャ ーノ ッカ イトの 貫入 を伴 って 生じ てい るこ とが 明ら かに

されている(Grew＆Manton，1986，T｜akan0，1999）。報告されたチャーノッカイ ト 、サフ ィリ ング ラニ ュラ イト の地 質年 代（

Grew

＆Manton，1986；′rakano，

1999

）は、超高温変成作用に伴う複合火成岩体（チャーノッカイト？）の貫入が東 ガーツグラニュライト帯で、局所的かつ広域的に生じていることを示している。

  

研究地 域の 構造 のデ ー夕 、コ ンダ ライ ト・ 高Mg￣魁グラニュライト・チャー ノ ッカイ トの 変成 温度 圧力 経路 、お よび 既発 表の当地域における地質年代のデ ー タを組 み合 わせ て見 ると 、構 造運 動― 温度 履歴においてヴィシャカパットナ ム 地域は 多時 相の もの であ るこ とが 明ら かと なった。変形変成作用は、シース 褶 曲の形 成に 引き 続い てプ レー ト境 界部 環境 での チャ ーノ ッカイ トマ グマ （1

Ga

）の活動を伴ったことが明らかとなり、これは大陸のコリジョンテクトニック ス の結果 とし て生 じた もの であ る（

Shaw

＆Arima，1998，′ralkano，1999）。

  

これを 要す るに 、著 者は 、イ ンド 東ガ ーツ 変成帯における変成作用と変形作 用 の成因 的因 果関 係に つい ての 新知 見を 得た ものであり、本研究成果は超高度 変 成作用 とそ れに 伴う 大規 模変 形作 用と の時 空的因果関係を詳細に明らかにす る と共に 、同 地域 にお ける 変成 過程 とそ の条 件・経路および東インドにおける 詳 細な大 陸衝 突の テク トニ クス 場の 復元 に対 して大きく貢献し、これらの成果 は 国際的 にも 同様 なテ クト ニク ス環 境場 にあ る地域での新たな視点からの研究 展開にも多大な貢献をすると期待される。

  

よって 著者 は、 北海 道大 学博 士（ 理学 ）の 学位を授与される資格あるものと 認める。