日高島弧(日高変成帯主帯)下部地殻における高度変成岩の部分溶融(<特集>日高衝突帯研究の最近の進歩(1)-その深部過程と上昇過程)

大陸および島弧地殻下部における高度変成作用条件下では、泥質変成岩および苦鉄質変成岩の部分溶融が起こり、それに伴い珪長質マグマが生成される。この現象は地質学的、岩石化学的、および実験岩石学的に重要な研究対象となっている。日高変成帯主帯は、白亜紀以降に形成された未成熟島弧の地殻衝上断片として認識されており、特に部分溶融現象の理解が進んでいる地域である。本研究の目的は、主帯中部地域の高度変成岩類を対象に部分溶融による具体的な岩石の野外産状および記載岩石学的な観察結果を通じて、部分溶融の過程および生成されたメルトの挙動を明らかにすることである。

主帯中部地域の変成岩層序は、泥質変成岩類と苦鉄質変成岩類から構成され、東側から西側に向かって変成度が高まる。IV帯の泥質グラニュライト中では、部分溶融により生成されたリューコゾームが観察された。これらのリューコゾームは、ザクロ石、菫青石、斜方輝石などの鉱物組み合わせを特徴とし、部分溶融に伴う脱水溶融反応によって生成されたと考えられる。また、苦鉄質変成岩に見られるリューコゾームも、ホルンブレンドの脱水溶融反応により形成されたと見なされ、主帯下部地殻全体で部分溶融が進行していたことが示唆される。

本研究では、主帯中部地域の高度変成岩類の野外観察および記載岩石学的な手法を用いて、部分溶融現象の詳細を解析した。具体的には、ナナシノ沢、大河原沢、ベニカル沢、サッシビチャリ沢川、ニシュオマナイ沢、幌別川のIV帯から得られた試料を用いて、泥質および苦鉄質変成岩中に見られるリューコゾームの産状と組織を詳細に観察した。さらに、部分溶融反応に関する実験岩石学的なデータと比較することで、部分溶融の条件およびメルトの生成と移動過程について議論を行った。

本研究の結果、主帯中部地域の高度変成岩類における部分溶融過程が明らかになり、特に泥質および苦鉄質変成岩中に見られるリューコゾームの形成が、脱水溶融反応による非調和融解によって進行したことが示された。また、IV帯全体で約22.9%のメルトが存在していたことが推定され、このメルトが下部地殻の塑性流動性を促進したと考えられる。これにより、地殻深部での部分溶融メルトの存在が、地質構造の形成や地殻進化に重要な役割を果たしていることが示唆された。

今後の研究では、部分溶融度のより精密な解析を行うために、岩石化学組成および同位体組成を詳細に調査する必要がある。また、部分溶融メルトの移動と集積過程、およびそれが地殻構造に与える影響についてさらに詳しく解析することで、地殻進化のメカニズムをより深く理解することが期待される。さらに、他の地域の高度変成岩類との比較研究を行うことで、部分溶融現象の普遍性と地域性を明らかにすることが重要である。