地質ニュース

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1 地質ニュース429 号,6-12 頁,1990 年 5 月 ChishitsuNewsno 429,p 6-12,May,1990. 最古の岩石茅その後一アミツォク片麻岩からアキャスタ片麻岩へ一柴田賢 1) エ. はじめに本誌の1982 年 2 月号に,r 最古の岩石 と題してグリーンランド南西部ゴットホープ産のアミツォク片麻岩の紹介をした. アミツォク片麻岩の年代は約 38 億であり, 世界最古の岩石として認められてきた. この岩石は地質標本館にも展示してある ( 写真 1). しかしごく最近カナダ層状地で約 40 億年という片麻岩が発見され, どうやらアミツォク片麻岩は最古の岩石としての座を明け渡すことにたりそうである. ここでは,1982 年以降のr 最古の岩石 論をふりかえり, 今回報告された最古の岩石の年代を紹介する. 2 才一ストラリアY 迦 g 蹴珊地塊 Froude(1983) はオーストラリア西部の始生界 Yi1gam 地塊中の珪岩から分離した砕屑性ジルコンについて, イオンマイクロプローブ質量分析法によりU-Pb 年代測定を行い, その結果を1983 年にNatureに報告した. 彼らの得た年代は, おどろくべきことに4,100~4,200Maという, これまでに報告されたことのない古い値であった. 古いジルコンを含む珪岩は,Yi1gam 地塊北西端に近い MtNarryerという所からのもので, 珪岩の周囲をとりかこむように花庸岩質片麻岩や正片麻岩が分布 L, それらの年代は3,500~3,600Maであることカミわかってる ( 第 1 図 ). 測定を行ったのはオーストラリア国立大学地球科学教室のW.Compstonをリーダーとするグルー写真 1 地質標本館に展示してある世界最古の岩石アミツォク片麻岩. 西オーストラリア J 目 kトli11s VlLO^ 日 N 8LOC 厚ク睡珪岩, 礫岩圏優白質五片麻岩囮花筒岩質五片麻岩 〳〱 ] km 紗側後第 1 図 MtNarryer 地域の地質図 (Froudeら,1983). A,Bが試料採取地点, 図中の数字はSmm一 Nd 年代. 1) 地質調査所地殻化学部キーワード : 最古の岩石, アミツォク片麻岩, アキャスタ片麻岩地質ニュース429 号

2 最古の岩石, その後㜀写真 2オーストラリア国立大学のイオンマイクロブ回一ブ質量分析計 SHRIMP(Dr.Co 血 pston 提供 ). プで,SHRIMP(SensitiveHigh-ResolutionLonMicroprobe, 写真 2, 第 2 図 ) という愛称をもつ改良されたイオンマイクロプローブ質量分析計が使用された. イオンマイク日プローブ法は二次イオン質量分析法 (SIMS:SecondaryIonMassSpectrometry) の ] 種で, 特に照射イオンビームを細束化したものである.SHRIMP の場合には, 一次イオンビームとして11kVに加速した O 一イオンを用いてジルコン粒を照射 L, 放出される二次イオンを6,500 以上の高分解の質還分析計によりイオ電磁石四重極レンズ 1 魑 ソカウソティソグで測定する. 照射ビーム径は40μm 以下である. 第 3 図にFroudeらカミ測定したジルコン泣上の照射スポットの写真を, また測定結果を207Pb/ 獅 U -206pb/238U 図 ( コソコーディア図, 豆辞典参照, 第 4 図 ) に示した. この図には1 個の珪岩から分離した20 個のジルコン粒のU-Pbデータが示されており, そのうちの4 個のデータ点カミ4,100~4,200Maのコソコーディア ( 図中の曲線 ) 上がその近くにプロットされる. 残りの多くは ~3,750Maと~3,500Maの若い年代を示す. コソコーエネルギースリットエネルギー分析籍 α 一リミッターポンプ `) コレクタースリットちファラディカップイオンマルチプライヤー一次イオンソース 二 呑 1 本ソーススリット試料真空ロック第 2 図イオンマイクロプローブ質量分析計,SHRIMPのイオン光学系 (Dr.Compston 提供 ). なお本装置はSHRIMPII(ANU TECH 社 ) として市販されている 年 5 月号

3 一 8 柴田賢第 3 図ジルコン面上のマイクロプ回一ブ照射スポット (Froudeら, ユ983) スポットの径は約 25μmm ディアから左下の方向にはずれるのは, 後の時代の変成作用により放射起源のPbが失われたためであり, またコソコーディアより上にプロットされるものは,Uの逸脱によるものと解釈される. 正片麻岩のRb-Sr 全若年代が3,350Maであることから, 珪岩も正片麻岩と同時期に高度の変成作用を受けたことが明らかであり, ジルコン中のPbやUの移動は起こり得たであろう. この年代の重要性は,41 億年より以前にこの地域に古い基盤岩が露出していたことを物語っていることである. このことに関して,Moorbath(1983) はコメントを Natureの同じ号に寄稿して, つぎのようにのべ, One 獷愱ㅯ睤潥獮潴湥捥獳慲椱祭慫敡獵浭敲慮搀景畲穩牣潮杲慩湳晲潭慳楮朱敱畡牴穩瑥獡浰ㅥ domtnecessa i1ymakeacontinent.", この年代の過大評価をいまLめている. さらに,4,100~4,200Maという年代は,~3,700Maのジルコソカミ3,300Maの変成作用を受けてUが逸脱し, さらに擾近におけるPb 逸脱の結果もたらされた, 党かげ上の古い年代にすぎたい, という可能性も指摘している. もちろんFroudeらもこの点については言及しており, 否定的た見嬢をのべている. その後 Sch 身 reranda11さgre(1985) は4,100~4,200 Maの年代が求められた岩石からのジルコンをオーストラリア国立大学のグループからもらい, 固体用質量分析計と同位体希釈法による通常の方法でジルコン粒毎のU -Pb 年代の測定を行ってみた. その結果は古い年代は得られず,3,800~3,300Maの年代をもつことが示された. その原因として, 古いジルコン粒カミたまたま測定されなかった可能性は否定できたいとしたがらも, 自分達のデータがすべて不一致年代を示すのに対して,4,100 ~4,200Maの年代を示すデータはほぼ一致年代を示す ( コソコーディア上かその近くにプロットされる ) ことを指摘しており, 暗に後者の年代に対して疑問をいだいたように思われる. 最古の鉱物に関する論争はその後もNature 誌上で続いた.Compstonら(1985) はその後の追加測定の結果から, 古いジルコンの存在度は5/260であり, 従って Sch 註 reranda11さgre(1985) が選んだ32 個のジルコンの中に, 古いジルコンが全く含まれたい確率は約 53% であり, 彼らが古い年代を求められたかったとしても, おどろくにあたらないとした. また不一致年代の問題についても, マイクロプローブ法の測定誤差が大きいことを考慮すれば, 違いがあるとはいえたいと反論 Lた. このような誌上での徹底した論争は大変興味深く, またオース.O 伮㠀アハ ート 4 ΦO.6 ~ \ り阯 Φ O.4 一伮 䵴乡牲祥爀 2ρ00 汓畡漀 㘯 3ρOO ' 漰潯潏 伮㜀 4ρOO o 騒仰 OO 〆侶 OO 㐰㔰㘰 ヒ コ㐰 㝰戱 㕕㔰㘰第 4 図 MtNarryerの珪岩から分離したジルコン粒のコンゴーディア図 (Froudeら,1983) ISua" はグリーンランド, イスア表成岩のジルコンのデータ 地質ニュース429 号

4 最古の岩石, その後アハ ート 0 伮㠀漮漀漮㐀伮 䩡捫䡭猀 ' 唱 θθ ' ち㠰 θo 潯く θθ0 㤀伮㠀タ爀䱟彠 ' 㘰 ヒ コ㐰偢 ⅕ 第 5 図 JackHi11sの礫岩から分離したヅルコソ粒のコソコーディア図 (CompstonandPidgeon,1986). トラリア国立大学のグループの新しい測定法と年代結果に対する自信の程にはおどろかされる. オーストラリアYi1gam 地塊においては, その後 COmPstonandPidgeon(1986) カミMtNarryerの北東約 60kmのJackHi11sからの, チャートの小磯を含む礫岩中の砕屑性ジルコンについて,4,276Maという更に古いU-Pb 年代を発表した ( 第 5 図 ).JackHi11sの場合は古い年代の求められた割合カミ12 岩と高く, これは MtNarryerの5 倍である. 従ってジルコンの供給源とたった岩石がもし存在しているとすれば,MtNarryer よりはJackHi11sにより近い所にあるであろうとのべている. さらに, ジルコンの形態やU,Th 含有量から,JackHi11sのジルコンは苦鉄質岩石に由来し,Mt Narryerのものは珪長質岩石に由来すると考えた. 3. 南極ナピア岩体 Yi1gam 地塊で発見された4,200~4,300Maという年代は, 堆積岩中の砕属性ジルコンについて求められたもので, ジルコンを供給した元の岩石はいまだに発見されていたい. この意味でこのジルコンは世界最古の鉱物ではあるが, それを含む岩石は最古の岩石ではたい. ところが1986 年 CompstonのグループはSHRIMP. を用いてついにアミソォク片麻岩をしのぐ最古の岩石を発見 Lた (Blackら,1986) この岩石は東南極エソダーピーランドの始生界ナピア岩体 (Napie.Comp1.x) 中の正片麻岩である. この地域ではもともと3,500Maをこす古い年代がいくつか報告されており, 世界的に最も古い層状地の一つであると考えられてきた.MountSones 地域 ( 第 6 図 ) のグラニュライト相の変成作用を受けた正片麻岩のジルコンについてのU-Pb 年代は, 第 7 図に示されるように2,500Maから4,OOOMaにわたって分布する. その中でジルコンのコアの部分の年代はコソコーディア上の3,927Maと2,225Maの点を結ぶ線上に並ぶ. このことから,3,927Maという年代は正片麻岩の原岩であるトーナル岩が形成された年代を表すと解釈された. これはグリーンランドのアミツォク片麻岩やイスア表成岩伀䵡偡牥愀乡偩敲 ヘベ?Mtnsへㄸ 畬慍瑮猀 N 67 尖 / ' 帀 yf / 服?1 硲 11s 淋 1 幞䍏䵐䱅堀帀 \ 坐 ^ 060 席 一一? ゴ 一 W~ER 一 䵏畎吀 SONES 縞状片麻岩 02kmけ 一 ム.1+ 郷 : 二二二塊状五片麻岩㜸 㔰 㔴第 6 図東南極ナピア岩体,MountSones 地域の地質図 (Blackら,1986) 年 5 月号

5 一 10 一柴田賢 伀伮㤀東南極ナピア岩体五片麻岩䍏剅匀 Φ 自 O 8σ ξ:llち ク7.5 鬼 M 叱 伮アハ ート 双 差 伮〱〲〳〴〵 207pb/2 茗 5U 第 7 図 MountSonesの正片麻岩中のジルコン粒によるコソコーディア図 (B1ackら,1986). 黒くぬりつぶした点がコアの部分 (Isuasupracrusta1rocks) の~3,800Maより古く, 世界簸古の岩石として認められた. なお3,927Maという年代はごく最近,U/Pb 標準の再検定の結果,3,870Maと値が改訂された. 第 7 図にみられるように,MountSones のジルコンの特徴は, 特にコアの部分に過剰の放射起源 Pbが認められることである. これは~2,500Maに起った地質事変によってもたらされたもので,Pbの移動と共に,U,Thの逸脱もこの時起こったらしい. 盈. カナダ層状地 S1 郷 8 区 1989 年 11 月のGeo1ogyという雑誌の表紙に, 01dest crusta1rocksfomd" という表題と共に, 新たに発見された最古の岩石からのジルコンの拡大写真が掲載されている ( 写真 3). この岩石はカナダ層状地北西部のS1aye 区に属するアキャスタ (Acasta) 片麻岩である. この地域は南部のSuperior 区と共にカナダ層状地の中の始生界に属する区域で, 花開岩質岩石や表成岩 ( イェローナイフ系 ) からなる ( 第 8 図 ). 花嵩岩や火山岩のほとんどは 2,600Maの頃に形成された.SHRIMPによるU-Pb 年代測定は, 角閃岩 ~トーナル岩質縞状片麻岩と優白質斑状花開岩質片麻岩のジルコンについて行われた (Bowring ら,1989b). 第 9 図は縞状片麻岩中のジルコンについてのコソコーディア図である. データ点はかたり複雑た配列を示すが,6 個の最も古い207Pb/ 別 6Pb 年代は3,964Ma である. 斑状片麻岩の方も3,958Maという年代が求められ, アカスタ片麻岩は3,962Ma(2つの年代の平均 ) に形成されたと考えられた. この年代はナピア岩体の3,870 Maよりも更に古く, まさに世界最古の岩石ということになる. この岩石については,Nd 同位体測定により 4,100Maというモデル年代が報告されており (Bo 柳 ring ら,1989a), より古い起源物質の存在を示唆している. 写真 3 縞状片麻岩 (BGXM) のジルコン面の写真 ( 著者および GSAの許可を得てGeo1ogy1989 年 11 月号表紙より転載 ). 均質たコアを取り囲んで黒帯構造を示す部分, さらにその外側に薄い均質な部分が認められる. ジルコン粒の長径はO.50mm, マイクロプローブによるスポットの大きさは20 30μm. 地質ニュース429 号

6 最古の岩石, その後一 11 一ㄱ㜰㔰日 868. 一一一 06 θ 原生界十 十 十一三三房二 11 妻 1 獲三 1 三 1 雛甲イェローナイフ系 ' 一一一一一一一一一一一一一!1 13 変堆積岩... ヘ ーシ 警片諸山岩ケニー 8ワット凄 _ 一一一杉一一一一一一一一一 第 8 図カナダ層状地 S1ave 区の地質図 (Bowringら,1989b) 5. あとがき 1980 年代におけるr 最古の岩石 論争は, オーストラリア国立大学のSHRIMPを主役として行われてきた1SHRIMPの果たした役割はきわめて大きく, それはまさに偉大た 小えび " といえる. 今後もSHRIMPの活躍は, 地球の年代である46 億年にどれだけせまれるか, を目標につづくことであろう. 同時にSHRIMPの本当の信頼性の検証のために, 他の研究機関の測定器や別の測定法による裏付けも重要であろう. 最後に, 標本館に展示してある最古の岩石についても, 取りかえの検討をする時期にきていると言わねぼならたい. ただし, アミツォク片麻岩の名誉のために一言つけ加えれば, ナピア岩体やアキャスタ片麻岩では,Rb-Sr 全岩法はいうにおよぼず,Sm-Nd 全岩法によっても~39 億年という古い年代は求められていたい. これに対して, アミツォク片麻岩ではRb-Sr,Sm-Nd 全岩法により~38 億年という立派なアイソクロン年代が求められており, 古い証拠をよりよく残している貴重た岩石ということができる. SHRIMPに関する写真, 図面を提供していただいたオーストラリア国立大学 Dr.W.Compstonに厚く御礼申し上げる. なお, 第 1,3,4 図及び第 5 図は,Macmi11anMagazinesLtd. の許可を得て, Nature,vo1,304,n015927,pp , 及びvo1, 321,no.6072,pp から, 第 6,7 図はSp- ringer-ver1ag 杜の許可を得て,Contrib,Minera1. Petro1.,voI.94,p.42γ 一 437から引用した. 自 漀笀伮㤰伮㠰伮㜰 㘰伬㔰 S1ave 区縞状片麻岩䉇塍 ⰰヒ コ 207pb12ヨ5U' 伀醐黒帯構造第 9 図縞状片麻岩 (BGXM) のジ 50-Oルコソ粒のコソコーディア図 (Bowringら,1989b) 年 5 月号

7 一 12 一柴田賢文献 BLAcK,L.P.,WILLIAMs,I.S.andC0MPsT0N,W 一 㤸㘩㩆潵牺楲捯湡来獦牯浯湥牯捫㩴桥桩獴潲礀潦愳㤳き愭漱摧牡湵汩瑥晲潭䵯畮瑓潮敳 Ⰰ EnderbyLand,Antarctica.Co 7 仇 芸物 γ 泓肋 瓦, 㤴 ⰴ ⴴヘ ソ BowRING,S,A.,KING,J.E,HoUsH,T.B,IsAcHsEN, 䌮䔮慮摐いび䕋 ⱆ ㄹ㠹愩㩎敯摹浩畭污湤ㅥ慤楳潴潰敥癩摥湣敦潲敮物捨敤敡爱祁牣桡敡渀 crustinnorthamerica.nα 肋 κ,340, BowRING,S.A.,WILL 工 Ms,I.S.andC0MPsT0N,W.(1989 戩㨳 㙇慧湥楳獥獦牯浴桥匱慶数牯癩湣攬 NorthewestTeritories,Canada.αolo 馴,17, C0MPsT0N,W.andP 工 DGE0N,R.T.(1986):JackHi11s, 敶楤敮捥潦浯牥癥特漱摤整物瑡ㅺ楲捯湳楮 WestemAustraIia.Nω 肋 κθ,321, 䌰䵐獔ぎⱗ 瑡氮 㤸㔩㩔桥慧敯昨慴楮祰慲瑯昩 theaustra1iancontinent.nα 切,317, 䙒さ䑅 ⱄ 䥒䕌䅎䐬吮刮 ⱋ 䥎乙 ⱐ 坉䱌䥁䵓氀䤮匮 ⱃき偓吰丬圮 ⱗ 䥌䱉䅍猬䤮刮慮摍奅剳 Ⰰ 䨮匨ㄹ㠳 䥯湭楣牯灲潢敩摥湴楩捡瑩潮潦㐬ㅏ伭 4,200Myr-o1dterrestria1zircons.1Mα 肋ヅθ,304, Mo0RBATH,S.(1983):ThemostancientrocksPN" 肋 γ2, ヒ コ㐬㔸㔭㔸㘮 ScHARER,uandALL 宜 GRE,C.J.(1985):Determination 潦瑨敡来潦瑨敁畳瑲愱楡湣潮瑩湥湴批獩湧ㅥⵧ 牡楮 zirconana1ysisofmtnarryermetaquartzite.nα 切 72, ヒ ル㔬㔲 ⴵ 㔮柴田賢 (1982): 最古の岩石. 地質ニュース,no.330, 午䥂䅔䅋敮 㤹〩㩔桥漱摥獴牯捫 ⵆ 牯流浩瑳潱杮敩獳瑯䅣慳瑡杮敩獳 < 受付 :1990 年 1 月 22 日 > 一一一酸嚢覇一一一一一一一一一一一一一一一一一コンゴーディア図 (CONCOR 皿亙 A 巫亙 AG 盈 AM) U-Pb 法による年代測定においては,238Uが206Pbに, 235Uが洲 Pbに壊変する系列を利用して2つの年代が独立に求められる, 年代計算式は 206Pb*=238U(θ2 呂百一 1)(1) 207Pb*=235U(θ25 去一 1)(2) である. ここでPb* は放射起源の鉛の数,18,λ は238U, 235Uの壊変定数である. 式 (1) と (2) において同じ年代値に対して206Pb*/238U 比と207Pb*/235U 比が決まり, 両比を軸とする図上に年代をパラメーターとする曲線として表現される. この曲線はコソコーディア ( 一致曲線 ) と呼ばれ,2つのU-Pb 年代が一致する場合の点の軌跡である. 実際には,2つのU-Pb 年代は一致したいことが多い. この場合には, 一組の試料 ( ジルコンだと ) はコソコーディア図において直線上に並ぶことが特徴であり, この直線をディスコーディア ( 不一致線 ) と呼ぶ. ディスコーディアとコソコーディアとの上方の交点が試料の生成年代を, 下方の交点がPbの逸脱の起こった年代を示す. 式 (1) と (2) から (:: 毒 アー県 ; 隻 11 1; という式が導かれる. ここで235U/238U( 現在比 )=1/ であるので式 (3) は試料の鉛の同位体比のみから年代が求められることを意味し, この年代は舳 Pb/206Pb 年代と呼ほれる.207Pb/206Pb 年代は最近における鉛の逸脱の影響を受けないので真の年代に近いという特徴カミある. ( 地殻化学部 ) 柴田賢地質ニュース429 号

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