自然研究紀要-第39号

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ひさともはにうだ
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1 日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要 No.39 (2004)pp 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成 - 分析値 171 個の総括 - 1 高橋正樹 ) 2 金丸龍夫 ) 3 ) 二平聡 Whole-Rock Chemistry of Tanzawa Tonalite: Summary of 171 Samples Masaki TAKAHASHI 1 ), Tatsuo KANAMARU 2 ) and Satoshi NIHIRA 3 ) ( Received November 20, 2003 ) The Tanzawa tonalite is an elongated discordant pluton with a length of about 25km in EW and a width of about 5km in NS, which emplaced into Miocene submarine arc volcanic rocks at about 7Ma. The Tanzawa tonalite complex is composed of gabbro (49-53wt.%SiO 2), older tonalite (53-60wt.%SiO 2), main tonalite (53-73wt.%SiO 2) and younger tonalite (68-77wt.%SiO 2), which was emplaced in this order. The mass of main tonalite is classified into four emplacement units based on magnetic foliations: the Kurokuragawa, Murokubogawa, Mizunokizawa and Ishiwariyama units, from east to west. The Kurokuragawa and Ishiwariyama units mainly comprise felsic plutonic rocks with more than 65wt%SiO 2, while the Murokubogawa and Mizunokizawa units are laterally zoned plutons with mafic margin (less than 60wt.%SiO 2) grading to felsic core (60 to 73wt.%SiO 2). The older tonalite, main tonalite and younger tonalite show the same trend on the silica variation diagrams, implying that they were derived from the same parental magma through similar magmatic processes. The trend of chemical variation of Tanzawa tonalite on the silica variation diagrams can be explained by simple crystallization differentiation of plagiolcase and hornblende from andesitic magma. Anorthositic rocks occurred in the main tonalite are enriched in Al 2O 3, CaO, Na 2O and Sr, but they are depleted in TiO 2, FeO*, MnO, MgO, K 2O,P 2O 5, Ba, Rb, Zr, Y and V. Such chemical characteristics show that they are essentially the cumulate of plagioclase. Basaltic member of mafic inclusions and mafic syn-plutonic dikes in the main tonalite are higher in Na 2O, K 2O, Ba and Rb contents than host mafic tonalite. It is difficult to derive tonalite magma by simple crystallization differentiation from mafic magma which produced mafic inclusions and syn-plutonic dikes. The high alumina basaltic magma of mantle origin underplated the lower crust and melted amphibolite with low alkaline content to give rise to low-k andesitic magma, which migrated upward into upper crust and was emplaced to solidify as Tanzawa tonalite. The Tanzawa tonalite is M-type and magnetite-series granitic rocks with low K 2O content but shows no characteristics of adakite. Keywords: Tanzawa, tonalite, gabbro, plutonic rocks, crystallization differentiation, andesitic magma, M-type, magnetite-series, zoned pluton 1 ) 日本大学文理学部地球システム科学科 : 東京都世田谷区桜上水 ) 神戸大学大学院自然科学研究科 : 神戸市灘区鶴甲 ) 国土交通省北海道開発局農業生産部 : 札幌市北区 8 条東 2 丁目 1)Department of Geosystem Sciences, College of Humanities and Sciences, Nihon University: Sakurajosui Setagayaku, Tokyo, Japan 2)Graduate School of Science and Technology, Kobe University: 3-11 Tsuruko Nada-ku, Kobe, Japan 3)Hokkaido Regional Development Bureau, Ministry of Land, Infrastructure and Transport: 2 Higashi 8 jyo Kita-ku, Sapporo, Japan 259 ( 159)

2 高橋正樹金丸龍夫二平聡 1 はじめに中新世の島弧性海底火山堆積物中に貫入した M-type 磁鉄鉱系列に属する丹沢トーナル岩体は, 未成熟な島弧地殻を代表する深成岩体であり, 花崗岩質大陸地殻の生成と進化を考える上で重要な鍵を握る岩体であると考えられている (Taira et al, 1999など ) 本論では, これまでの我々のグループの研究によって得られた丹沢深成岩体を構成するトーナル岩類を中心とした 171 個あまりの全岩化学組成分析値を総括し, その組成上の特徴について議論することにしたい 2 これまでの研究丹沢深成岩体については, これまでに多くの研究がなされてきている相馬吉田 ( 1966 ) は, 丹沢深成岩体が,6 種の岩相からなる閃緑岩質複合岩体と, それに先行して貫入した斑れい岩質複合岩体よりなることを明らかにした一方, 滝田 ( 1974) はさらに詳細な研究を行い, 丹沢深成岩体は, 主に斑れい岩および 18 の独立した岩体から構成されるトーナル岩質複合岩体からなること, また, このトーナル岩質複合岩体は, 野外での産状や鏡下での特徴から 10 の岩型に分類が可能であることを示したさらに, 斑れい岩体の活動以降に形成されたトーナル岩質複合岩体が,4つのステージからなることを明らかにしたそれによれば, 第 1 期が大滝沢型および熊木沢型のトーナル岩, 最も広い面積を占める第 2 期が畦ヶ丸型およびユーシン型のトーナル岩, 小型の岩体からなる第 3 期が, 樅の木沢型, 板小屋沢型, 地蔵沢型, 用木沢型, 箱根屋沢型のトーナル岩, 最後の第 4 期が富士見型のトーナル岩である岩体の形態について,Yoshii( 1928 ), 森下 ( 1934 ), 相馬 ( 1968 ), 滝田 (1974 ) は, 東西に延びた細長い底のすぼまるロート状の岩体を, 見上 ( 1958 ) は北方に傾いた板状の岩体を, 荒井 ( 1987 ) は東西に延びたダイアピル状の岩体を, それぞれ考えたこれらの研究者は, 丹沢深成岩体の貫入機構として, 強制貫入やダイアピル状の貫入様式を提唱したこれに対し, 高橋ほか ( 2000 ) は, 帯磁率異方性の面構造および線構造を明らかにし, それらに基づいて, 丹沢深成岩体が複数の貫入単位からなり, 全体として東西に伸長した細長い箱形の形態を呈すること, また, 主として岩体の底の沈降によって空間を占めたロポリス的な貫入を行ったこと, などを主張した石原ほか ( 1976 ) は, 丹沢トーナル岩体が磁鉄鉱を多く含む高帯磁率の花崗岩であり, 日本列島の他の中生代新生代花崗岩類と異なり, 著しくK 2 O に乏しく, 低い K 2 O/Na 2 O 比を有する特異な性質を示すことを明らかにしたまた,Snにも乏しいことから, 丹沢トーナル岩体の生成場として, 大陸的要素の欠如した大洋性環境を考えた Ishizaka and Yanagi( 1977 ) や川手藤巻 (1996 ) は丹沢深成岩体の Sr 同位体比を測定し, その 87 Sr/ 86 Sr 初生値が ~ と枯渇したマントル物質に近いきわめて低い値を有することを示したまた,Ishizaka and Yanagi(1977) は, 低いRb 量, Rb/Sr 比,K/Rb 比を有することから, 丹沢トーナル岩が未成熟島弧の環境下において低 K 2 Oカルクアルカリ安山岩マグマの結晶分化作用によって生成されたと考えたこうした化学組成上の特徴から, 高橋 (1986) は, 丹沢トーナル岩が, 未成熟島弧地殻を代表する磁鉄鉱系列 M-type 花崗岩であることを指摘している Kawate and Arima( 1998 ) は丹沢トーナル岩体の岩石学的研究を行い, 岩体を構成する岩石のうちSiO 2 量が 62wt.% 以下のものは,SiO 2 量が 62wt% 程度の安山岩質マグマのキュームレイト ( 集積岩 ) であり, 62wt.% 以上のものは安山岩質マグマが結晶分化作用を行った結果生成された分化マグマであると考えた一方,Nakajima and Arima( 1998 ) は, 伊豆諸島に産する低 K 2 O 島弧ソレアイト質玄武岩についてH 2 O 不飽和の条件下で融解実験を行い, 丹沢トーナル岩を形成した安山岩質マグマが,1.2Gpa 以下の圧力下において温度 1050 で低 K 2 O 島弧ソレアイト質角閃岩が50% 融解することによって生成されたと推定している丹沢トーナル岩が中新世の海底島弧火山性堆積物である丹沢層群に貫入していることから, その年代が中新世以降の新しいものであることは明らかである丹沢トーナル岩の年代については,Kawano and Ueda (1966 ) は, 黒雲母の K -Ar 法による年代値として 5.2Ma,4.3Ma,7.6Ma の 3 つを報告している佐藤ほか (1986) は,4.8Ma,4.6Ma,5.1Ma の黒雲母 K -Ar 年代, および 10.1Ma,10.7Ma の角閃石 K -Ar 年代から, 丹沢トーナル岩体が 14Ma ころに貫入固化し, その後平均約 50 /Maで冷却したと推定したこれに対して, Saito et al.( 1991 ) は, 黒雲母と角閃石に関する多数の ( 160) 260

丹沢トーナル岩体の全岩化学組成 K -Ar 年代値を測定し, それらがほぼ 7Ma に集中することから,7Ma が丹沢トーナル岩の貫入固化年代であり, それより古い年代は鉱物中の過剰 Ar によるものであるとした 3 丹沢トーナル岩体の地質丹沢深成岩体は, 東西約 25km, 南北約 10km の東西に伸長した細長い形態を示す複合岩体である ( 図 1 ) これらは貫入順序にしたがって,

新期トーナル岩体は第 3 期および第 4 期の各岩型にほぼ相当する. 斑れい岩体は, 主に丹沢深成岩体北縁および南西部に分布する ( Fig.

3 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成 K -Ar 年代値を測定し, それらがほぼ 7Ma に集中することから,7Ma が丹沢トーナル岩の貫入固化年代であり, それより古い年代は鉱物中の過剰 Ar によるものであるとした 3 丹沢トーナル岩体の地質丹沢深成岩体は, 東西約 25km, 南北約 10km の東西に伸長した細長い形態を示す複合岩体である ( 図 1 ) これらは貫入順序にしたがって, 斑れい岩体, 古期トーナル岩体 ( older tonalite ), 主期トーナル岩体 ( main tonalite ), 新期トーナル岩体 ( younger tonalite ) の4つに大きく区分されるここでいう斑れい岩体は, 滝田 ( 1974 ) の斑れい岩体, 古期トーナル岩体は第 1 期の熊木沢岩型および大滝沢型, 主期トーナル岩体は第 2 期の畦ヶ丸型およびユーシン型, 新期トーナル岩体は第 3 期および第 4 期の各岩型にほぼ相当する. 斑れい岩体は, 主に丹沢深成岩体北縁および南西部に分布する ( Fig.1 ) また, 岩体中央部 ~ 西部では, 小規模な捕獲岩として出現する丹沢層群との接触部では, 丹沢層群起源の捕獲岩を有する岩相はきわめて不均質で, 斑れい岩質ペグマタイトが普通にみられる古期トーナル岩体は丹沢深成岩体の東部および南西部に独立したストックとして出現する ( 図 1 ) 南西部岩体と丹沢層群および斑れい岩体との接触部付近では, それらの捕獲岩が認められるが, 一般的には包有岩に乏しい主期トーナル岩と比べて, 岩相の違いはほとんど認められないが, 古期トーナル岩は明らかに熱変成を被っており, 主期トーナル岩に先立って貫入固化したものと考えられる斑れい岩体と古期トーナル岩体をあわせた分布面積は 14.3km 2 である最も大きな面積を占める主期トーナル岩体は, 丹沢山地蛭ヶ岳から山中湖東部まで, 東西約 20km, 南北約 5km にわたって分布し, 丹沢深成岩体の中で最も広い分布面積を示す ( 約 90km 2 ) 主期トーナル岩体は, 帯磁率異方性の面構造の分布形態に基づき, 東から, 玄倉川, 室久保川, 水ノ木沢, 石割山の 4 つの貫入図 1 丹沢深成岩体の地質図 ( Kawate and Arima( 1998 ); 滝田 ( 1974 ); 杉山 ( 1976 ) による ) 261 ( 161)

4 高橋正樹金丸龍夫二平聡ユニットが識別される ( Kanamaru and Takahashi, 2003 ) 新期トーナル岩体は小規模であり, 主期トーナル岩体中に散在して分布する岩体中には苦鉄質包有岩がみられ, その分布密度は長径 10cm 以上のものが 0.5 ~ 1.5 個 /m 2 であることが一般的であるが, 多数密集してみられる場合もあり, 岩体内での分布は不均一であるまた, 苦鉄質 syn - plutonic dike も認められる苦鉄質 syn -plutonic dike の走向は,EW 性のものが卓越する syn -plutonic dike はしばしば分解して, 苦鉄質包有岩の集合体, そして苦鉄質包有岩へと移化する苦鉄質 syn -plutonic dike 構成岩や苦鉄質包有岩には, 急冷縁や火炎状縁組織など, 捕獲時に高温液体であったことを示す証拠がみられ, また, しばしば周囲のトーナル岩と漸移的な岩相を呈しているこうした現象は, 苦鉄質包有岩や syn -plutonic dike を構成する苦鉄質マグマと周囲のトーナル岩質マグマとの間に, マグマ混合が生じていたことを示唆する岩体中にはアプライトペグマタイトはほとんどみられないが, 厚さ数 cm から 50cm 程度の小規模なシート, 岩脈あるいはレンズ状の斜長石の濃集した優白質斜長岩 ( anorthosite ) 様の岩体がよく発達する岩体の縁辺部には, 同心円状の優黒色コートランダイト質シュリーレンと優白色斜長岩からなるellipsoid( Weinberg et al., 2001 ) もみられる ( Kanamaru et al., 2003 ) 水ノ木沢ユニットの西部には, 幅 2km にわたって NW - SE 方向にのびる左横ずれ剪断変形帯が発達し, 剪断帯内のトーナル岩には著しい葉理構造がみられ, 苦鉄質包有岩は著しい伸長変形を被っている syn - plutonic dike の EW 走向から推定されるσHmax の方向とNW-SE 剪断帯の左横ずれセンスとは調和的であり, 丹沢トーナル岩体は, マグマ固化時に EW 圧縮あるいは NS 引張の地殻応力場に置かれていたものと考えられる丹沢トーナル岩体の貫入境界は明瞭であり, 周囲の母岩の構造を切っており, 母岩は脆性的な破壊を受けているこうした貫入境界の特徴および帯磁率異方性の線構造の走向傾斜などから, 高橋ほか ( 2000 ) や Kanamaru and Takahashi( 2003 ) は, 丹沢トーナル岩マグマの貫入定置は, ダイアピルによってではなく,NS 引張応力場における底部の沈降を伴うプルアパート型の割れ目充填を通して, 一種のロポリスを形成することによって行われたと推定した 4 岩石記載 4. 1 斑れい岩類細粒 ~ 粗粒で, 輝石角閃石ガブロノーライト, 角閃石斑れい岩, 石英斑れい岩などが主体をなす帯磁率は 60 ~ SI unit であり, 丹沢深成岩体の中で最も高い値を示す磁鉄鉱系列に属する主要構成鉱物は斜長石, 角閃石, 単斜輝石, 斜方輝石, かんらん石, であり, 副成分鉱物として黒雲母, 石英, 磁鉄鉱, スフェーン, 燐灰石, ジルコンなどを含む古期トーナル岩や主期トーナル岩と接する付近では熱変成作用を受けており, グラノブラスティック組織を示す角閃石は主に緑褐色ホルンブレンドであり, 少量のカミングトン閃石もみられる角閃石は半自形でポイキリティックに斜長石を含む場合が多い輝石は単独で産する場合と, ホルンブレンドの中核部に他形で産する場合とがある 4. 2 古期トーナル岩中粒のトーナル岩を主体とし, 石英閃緑岩を伴う帯磁率は 38 ~ SI unit である磁鉄鉱系列に属する主要構成鉱物は, 斜長石, 褐緑色ホルンブレンド, 黒雲母, 石英であり, 少量のカミングトナイト, 斜方輝石, 単斜輝石を伴う副成分鉱物として, 磁鉄鉱, スフェーン, ジルコン, 燐灰石を含む主期トーナル岩による熱変成作用を受けており, 他形充填的に黒雲母が生じている西部岩体においては, 石英の波動消光など弱い変形組織が認められる単斜輝石, 斜方輝石は角閃石の中核部に他形結晶として産する 4. 3 主期トーナル岩中粒 ~ 粗粒のトーナル岩, トロニエム岩および石英閃緑岩よりなる帯磁率は 16 ~ SI unit と変化に富み, 岩体中央の外縁部で最も高く, 東端および西端部で低くなる傾向を持つ磁鉄鉱系列に属する主要構成鉱物は, 斜長石, 緑褐色 ~ 褐緑色ホルンブレンド, 石英, 黒雲母であり, 少量のカミングトン閃石, 単斜輝石, 斜方輝石を含む輝石は角閃石の中核部に他形結晶として産する副成分鉱物として, 磁鉄鉱, スフェーン, 燐灰石, ジルコンを含む変形葉理の発達した岩相には, 石英のサブグレイン化や斜長石双晶の湾曲などの変形組織がみられるまた, 変形によってホルンブレンドが細粒結晶の集合体となって ( 162) 262

5 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成おり, このことは変形作用がホルンブレンドが安定な高温下で進行したことを示しているシート状の脈岩として産する優白質斜長岩は, 斜長石および少量の石英からなり, 角閃石, 黒雲母をともなう苦鉄質包有岩や syn -plutonic dike を構成する苦鉄質細粒岩は, 主として斜長石と角閃石 ( 一部輝石 ) からなるが, 苦鉄質包有岩には, 分解反応縁を有する斜長石や, 角閃石の反応縁を持つ石英など, マグマ混合の証拠となる組織を有する鉱物が含まれることがある 4. 4 新期トーナル岩主として斑状細粒のトーナル岩およびトロニエム岩から構成される帯磁率は3 ~ SI unitである磁鉄鉱系列に属する主要構成鉱物は, 斜長石, 石英, 図 2 丹沢深成岩体の全岩主化学組成 SiO 2 変化図 ( 1 )( FeO*,MgO,Al 2 O 3,CaO,MnO ) AOB: アルカリ玄武岩系列 ;HAB: 高アルミナ玄武岩系列 ;LTH: 低アルカリソレアイト系列 ;HIGH -K: 高 K 系列 ; MED -K: 中間 K 系列 ;LOW -K: 低 K 系列 263 ( 163)

6 高橋正樹金丸龍夫二平聡黒雲母, 緑色ホルンブレンドであり, カミングトン閃石をともなう副成分鉱物として磁鉄鉱, スフェーン, 燐灰石, ジルコンを含む変形葉理構造を示す岩相では, 石英のサブグレイン化, 斜長石双晶の湾曲などの変形組織がみられる 5 全岩化学組成全岩化学組成分析には蛍光 X 線分析装置 ( 東京大学地震研究所の理学電気社製 3080E3 型および茨城大学理学部機器分析センターの理学電気社製 3270 型 ) を使用した分析方法および分析誤差は高橋ほか ( 2003 ) による分析値を表 1a -f および 2a -c に, また試料採取地点を付図 1 ~10に示す 5. 1 全岩主化学組成図 3 丹沢深成岩体の全岩主化学組成 SiO 2 変化図 ( 2 )( TiO 2,P 2 O 5,Na 2 O,K 2 O,Na 2 O+K 2 O ) ( 164) 264

7 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成表 1a 丹沢深成岩体の全岩主化学組成表 1b 丹沢深成岩体の全岩主化学組成 265 ( 165)

8 高橋正樹金丸龍夫二平聡表 1c 丹沢深成岩体の全岩主化学組成表 1d 丹沢深成岩体の全岩主化学組成 ( 166) 266

9 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成表 1e 丹沢深成岩体の全岩主化学組成表 1f 丹沢深成岩体の全岩主化学組成 267 ( 167)

高橋正樹金丸龍夫二平聡図 4 主期トーナル岩体における全岩 SiO 2 量の空間的分布ユニツト区分は Kanamaru and Takahashi(2003) による K: 玄倉川ユニット ;Mu: 室久保川ユニット ;Mi: 水ノ木沢ユニット ;I: 石割山ユニット全岩 SiO 2 量は, 斑れい岩体で49 ~53wt.%, 古期トーナル岩体で 53 ~ 60wt.

10 高橋正樹金丸龍夫二平聡図 4 主期トーナル岩体における全岩 SiO 2 量の空間的分布ユニツト区分は Kanamaru and Takahashi(2003) による K: 玄倉川ユニット ;Mu: 室久保川ユニット ;Mi: 水ノ木沢ユニット ;I: 石割山ユニット全岩 SiO 2 量は, 斑れい岩体で49 ~53wt.%, 古期トーナル岩体で 53 ~ 60wt.%, 主期トーナル岩体で 53 ~ 73wt.%, 新期トーナル岩体で 68 ~ 77wt.% と, 活動が新しくなるにしたがって増加する傾向がある全岩主化学組成値をSiO 2 変化図でみると, 古期トーナル岩体, 主期トーナル岩体, 新期トーナル岩体ともに, すべての酸化物でほぼ同一のトレンド上にのり, ステージの違いによる差は認められない ( 図 2 3 ) SiO 2 量が 53wt.% から 75wt.% へと増大するとともに, TiO 2 量が1.0wt.% から0.2wt.%,Al 2 O 3 量が 20.0wt.% から 13.5wt.%,FeO* 量が 11.0wt.% から 1.5wt.%,MnO 量が0.2wt,% から0.04wt.%,MgO 量が4.7wt.% から0.5wt.%, CaO 量が 10.0wt.% から 2.0wt.%,P 2 O 5 量が 0.16wt.% から0.04wt.% とほぼ直線的に減少し,Na 2 O 量が 2.8wt.% から 4.5wt.%,K 2 O 量が 0.17wt.% から 1.90wt.% へと増大する K 2 O 量では, そのほとんどが低 K 系列の領域にプロットされ, 著しく K 2 O に乏しい M -type 花崗岩の特徴を示すが, 以上の酸化物の組成変化とはやや異なり,SiO 2 =65wt.% を越えたあたりで組成変化トレンドの傾斜が急になる曲線的トレンドを示し,70wt.% 以上では中間 K 系列のものもみられるようになる SiO 2 vs. Na 2 O+K 2 O 図では, すべて低アルカリソレアイト系列に属するはんれい岩体の分析値数は少ないが, トーナル岩体に比べて, ややMgO,K 2 O に富み,TiO 2, P 2 O 5 に乏しい傾向を示す主期トーナル岩体中での全岩 SiO 2 量の空間的変化をみると, 岩体東部の玄倉川ユニットと西部の石割山ユニットが SiO 2 =65wt.% 以上と珪長質であり, 岩体中央部の室久保川ユニット, 水ノ木沢ユニットがSiO 2 = 65wt.% 未満のものが多くてより苦鉄質である ( 図 4 ) 室久保川ユニットと水ノ木沢ユニットは, 周縁部が SiO 2 =60wt.% 以下とより苦鉄質であり, 中心部に向かってSiO 2 量が増大しより珪長質になるという水平方向の組成累帯構造を有する主期トーナル岩体全体でみると,SiO 2 =60wt.% 未満が占める面積の割合が 18%, 60 ~ 65wt.% が 36%,65 ~ 70wt.% が 36%,70wt% 以上が 10% となるすなわち,SiO 2 =65wt.% 未満のより苦鉄質な岩石が全体の面積の 54% と半分以上を占めていることになる主期トーナル岩中に含まれる斜長岩は,SiO 2 量が 58wt.% から 71wt.% にわたり, 母岩の SiO 2 量と対応した組成変化を示す SiO 2 量の増大にともない,TiO 2, FeO*,MnO,MgO,CaO,P 2 O 5 が減少し,Al 2 O 3,Na 2 O, K 2 O が増大する母岩のトーナル岩と比較すると, TiO 2,FeO*,MnO,MgO,K 2 O,P 2 O 5 に著しく乏しく, Al 2 O 3,CaO,Na 2 O に富む同じく主期トーナル岩中に含まれる苦鉄質包有岩と syn-plutonic dike は,SiO 2 量が 51wt.% から 60wt.% まで ( 168) 268

11 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成変化し, 母岩のトーナル岩と比較して,MgO,FeO*, MnO,Na 2 O,K 2 O に富み,TiO 2,P 2 O 5,CaO,Al 2 O 3 に乏しいその多くは中間 K 系列の領域にプロットされ, SiO 2 vs. Na 2 O+K 2 O 図では, 高アルミナ玄武岩系列に属する 5. 2 全岩微量元素組成全岩微量元素組成をSiO 2 変化図でみると, 古期トーナル岩体, 主期トーナル岩体, 新期トーナル岩体ともに, すべての微量元素でほぼ同一のトレンド上にのり, ステージの違いによる差は認められない ( 図 5 6 ) SiO 2 量の増加にともない,Sr は350ppm から140ppm, Yが40ppm から10ppm,V が260 ppm から35ppm,Ni が 10ppm から 2ppm,Cr が 15ppm から 2ppm へと減少し, Baが 30ppm から 500ppm,Zr が20ppm から120ppm,Rb が3ppm から30ppm へと増大するこのうち,LIL 元素であるBa とRb はSiO 2 =70wt.% を越えると急激に増加する曲線的なトレンドを示す斜長岩は, トーナル岩に比べて Sr に富むが,Ba, Rb,Zr,Y,V に乏しい一方, 苦鉄質包有岩およびsyn- plutonic dike は, トーナル岩に比べてBa,Rb,V に富み, Sr に乏しい SiO 2 =55wt.% 以下で比較した場合, 苦鉄質包有岩および syn -plutonic dike とトーナル岩では, Zr 量や Y 量に差がみられないため Rb/Zr 比,Ba/Zr 比, Rb/Y 比,Ba/Y 比で違いが認められ, トーナル岩の方がこれらの比が低いまた,Sr/Y vs. Y 図でみると, トーナル岩の組成はすべて通常の島弧珪長質マグマの領域にプロットされ, アダカイトの組成は示さない ( 図 7 ) 6 議論 6. 1 トーナル岩における組成変化トレンドトーナル岩は, 貫入定置ステージの違いにかかわらず, すべて同一の組成変化トレンドを示すこのことは, 同一起源マグマに由来し, ほぼ同一のマグマプロセスをへて形成されたマグマが, ステージを変えて相次いで貫入定置したことを意味する K 2 O,Rb,Baなど表 2a 丹沢深成岩体の全岩微量元素組成 269 ( 169)

12 高橋正樹金丸龍夫二平聡表 2b 丹沢深成岩体の全岩微量元素組成表 2c 丹沢深成岩体の全岩微量元素組成 ( 170) 270

13 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成のLIL 元素をみると明らかに曲線的な増加トレンドを示し, これらの組成変化トレンドは結晶分化作用の結果として生じたものであると推定される Kawate and Arima( 1998 ) は, 丹沢トーナル岩中のCe,Nd,Ybなどの希土類元素の組成変化トレンドが SiO 2 =62wt.% 付近に最高点をもち,SiO 2 =62wt.% 以上では減少傾向に転ずることなどから, 丹沢トーナル岩の組成変化トレンドがSiO 2 =62wt.% の安山岩質マグマからの斜長石 +ホルンブレンド+ 磁鉄鉱の結晶分化作用で説明され,SiO 2 =62wt.% 以下の岩石はこの安山岩質マグマからの集積岩,62wt.% 以上は分化した液からなると考えたトーナル岩の組成変化トレンドは, 安山岩質マグマからの結晶分化作用によるとするKawate and Arima( 1998 ) の考えで基本的に説明可能と思われるすなわち,SiO 2 =62wt.% 以下の岩石は安山岩質マグマ + 結晶からなる集積岩の,SiO 2 =62wt.% 以上の岩石は分化した液の, それぞれ固化したものということになるまた,Sr/Y vs. Y 図 ( Defant et al., 1991 ) によれば, トーナル岩マグマはアダカイトの性質を示さないので, 安山岩マグマの起源物質にはガーネットなどの鉱物は含まれなかったものと思われる 6. 2 斜長岩の全岩化学組成斜長岩はAl 2 O 3,CaO,Na 2 O に富むが,TiO 2,FeO*, MnO,MgO,K 2 O,P 2 O 5 に著しく乏しいまた,Sr に富むが,Ba,Rb,Zr,Y,V に乏しいこうした化学的特徴は, 斜長岩が斜長石に富み, 苦鉄質鉱物や液成分に乏しかったことを示している一方, 斜長岩は母岩の SiO 2 に対応したSiO 2 量変化を示す以上のことは, 斜長岩が母岩のトーナル岩質マグマから斜長石が濃集することによって形成されたことを示しているトーナル岩中の優白質シート状脈などを構成する斜長岩質岩は, 何らかのメカニズムによってトーナル岩マグマから斜長石が濃集した結果生成されたものと思われる 6. 3 トーナル岩と苦鉄質包有岩 syn-plutonic dike との成因的関係苦鉄質包有岩や syn -plutonic dike を構成する玄武岩 ~ 玄武岩質安山岩マグマは, 苦鉄質トーナル岩よりも Na 2 O,K 2 O,Ba,Rb に富み, 高いRb/Zr,Rb/Y,Ba/Zr, Ba/Y 比を示すしたがって, こうした苦鉄質マグマからの単純な結晶分化作用によって珪長質トーナル岩図 5 丹沢深成岩体の全岩微量元素組成 SiO 2 変化図 ( 1 )( Sr,Rb,Ba,Zr ) 271 ( 171)

14 高橋正樹金丸龍夫二平聡図 6 丹沢深成岩体の全岩微量元素組成 SiO 2 変化図 ( 2 )( Y,V,Ni,Cr ) 部地殻物質が融解してアルカリに乏しい安山岩質トーナル岩マグマが生成され ( Nakajima and Arima, 1998 ), さらに, 上昇し分化して定置したトーナル岩マグマ溜り中へ, 後から高アルミナ玄武岩マグマが注入されて,syn -plutonic dike や苦鉄質包有岩が形成されるに至った, と考えると, 両者の関係はよく説明できる 7 まとめ図 7 丹沢深成岩体のSr/Y vs. Y 図 ( Defant et al.,1991 ) マグマを生成することは困難である一方, これらの苦鉄質包有岩や syn -plutonic dike が, 未固化あるいは一部固化したトーナル岩マグマ溜り中に液体状態で注入されたことは明らかなので, 地下では成因的に異なる 2 種のマグマが共存していたことになるマントルで生成された高アルミナ玄武岩マグマが地殻下底部に付加し, その熱でアルカリに乏しい角閃岩からなる下 (1) 丹沢深成岩体は, 貫入定置時期の古い方から順に, 斑れい岩体 ( 49 ~ 53wt.%SiO 2 ), 古期トーナル岩体 (53 ~ 60wt.%SiO 2 ), 主期トーナル岩体 (53 ~ 73wt.%SiO 2 ), 新期トーナル岩体 (68 ~ 77wt.% SiO 2 ) からなる (2) 最も広い面積を占める主期トーナル岩は, 帯磁率異方性測定の結果から 4 つのユニットから構成されることが判明しているが, 東部の玄倉川ユニットと西部の石割山ユニットが SiO 2 = 65wt.% 以上の珪長質岩からなるのに対して, 中央部の室久保川ユニットと水ノ木沢ユニットは, 周縁部が苦鉄質 ( SiO 2 = 60wt% 以下 ) で中心部が珪長質であり ( 172) 272

15 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成水平方向の組成累帯構造を示す (3) 古期トーナル岩, 主期トーナル岩, 新期トーナル岩はSiO 2 変化図上で一連のトレンドを示し, 同一起源マグマから, 同一マグマプロセスをへて形成されたマグマの固化物と考えられる (4) トーナル岩の組成変化トレンドは,K 2 O,Rb,Ba などの LIL 元素の挙動から, 結晶分化作用の結果生じたものと考えられる SiO 2 =62wt% 程度の安山岩質マグマが結晶分化した結果,SiO 2 =62% 以下の集積岩と 62wt.% 以上の分化液とが生成されたらしい (5) 主期トーナル岩体中にみられる斜長岩は Al 2 O 3, CaO,Na 2 O,Sr に富むが,TiO 2,FeO*,MnO, MgO,K 2 O,P 2 O 5,Ba,Rb,Zr,Y,V に著しく乏しく, 斜長石の濃集によって形成されたものと考えられる (6) 主期トーナル岩体中にみられる苦鉄質包有岩および syn -plutonic dike は, トーナル岩に比べて Na 2 O,K 2 O,Ba,Rb に富んでおり, そのうち玄武岩質岩は高アルミナ玄武岩であるこうした苦鉄質マグマの単純な結晶分化作用によっては, アルカリに乏しいトーナル岩マグマを生成することはできず, 両者は起源を異にする (7) 苦鉄質包有岩や syn -plutonic dike を形成したマントル起源のややアルカリに富む高アルミナ玄武岩マグマが地殻下底部に付加し, その熱で角閃岩からなるアルカリに乏しい下部地殻物質が融解し, アルカリに乏しい安山岩質のトーナル岩マグマが生成されたと考えると, 両者の関係はよく説明できる謝辞本研究を進めるにあたり, 茨城大学理学部の池田幸雄教授, 田切美智雄教授, 木村真教授, 藤縄明彦助教授には御議論, 御援助をいただいたまた, 荒牧重雄東京大学名誉教授 ( 当時地震研究所教授 ) には蛍光 X 線分析装置の使用を許可していただいた以上の方々に感謝の意を表します参考文献荒井融 ( 1987 ): 丹沢山地のテクトニクス- 変成岩類の相解析による考察 -. 地質雑,93, Defant, M. J., Richerson, P. M., De Boer, J. Z., Stewart, R. H., Maury, R.C., Bellon, H., Drummond, M.S., and Feigenson, M. D. (1991): Dacite genesisi via both slab melting and differentiation: Petrogenesisi of La Yeguada volcanic complex, Panama. J.Petrol., 32, 石原舜三金谷弘寺島滋 ( 1976 ): フォッサマグナ地域の新第三紀花崗岩類の成因. 海洋科学,8, Ishizaka, K. and Yanagi, T. (1977): K, Rb, and Sr abundances and Sr isotopic composition of the Tanzawa granitic and associated gabbroic rocks. Earth Planet. Sci. Lett., 33, Kanamaru, T. and Takahashi, M. (2003): Mode of emplacement of Tanzawa tonalite inferred from AMS fabrics. Abstract with programs of Hutton Symposium V, p.66. Kanamaru, T., Tainosho, Y. and Talahashi, M. (2003): Genesis of "Mato-sama" concentric structure in Tanzawa tonalite. Abstracts 2002 Japan Earth and Planetary Science Joint Meeting. Kawano, Y. and Ueda, Y. (1966): K - Ar dating of the igneous rocks in Japan (IV) -Granitic rocks of back -bone range in northeastern Japan and its western district -. Sci. Rept.Tohoku Univ., [III], 9, Kawate, S. and Arima, M. (1998): Petrogenesis of Tanzawa plutonic complex, central Japan: exposed felsic middle crust of the Izu -Bonin -Mariana arc. The Island arc, 7, 川手新一藤巻宏和 ( 1996 ): 伊豆小笠原弧丹沢深成岩類のストロンチウム同位体組成.1996 年地球惑星科学関連学会合同大会講演予稿集,p.703. Nakajima, K. and Arima, M. (1998): Melting experiments on hydrous low - K tholeiite: implications for the genesis of tonalitic crust in the Izu-Bonin-Mariana arc. The Island Arc, 7, 森下正信 ( 1934 ): 丹沢石英閃緑岩体の構造. 地質雑,41, 見上敬三 ( 1958 ): 丹沢山地の火成活動と構造発達史. 藤本治義教授還暦記念論文集,pp Saito, K., Otomo, I. and Takai, T. (1991): K -Ar dating of the Tanzawa tonalitic body and some restrictions on the collision tectonics in the South Fossa Magna, central Japan. J. Geomanet. Geoelect., 43, 佐藤興平柴田賢内海茂 ( 1986 ): 丹沢トーナル岩体の角閃石と黒雲母の不一致年代. 地質雑,92, 相馬恒雄吉田勝 (1966 ): 丹沢山地の岩石と構造 ( 2 ) 深成岩類. 岩鉱,60, 杉山明 ( 1976 ): 丹沢山地の地質構造発達史 ( I ) 層序および構造. 地質雑,82, Taira, A., Saito, S., Aoike, K. Morita, S., Tokuyama, H. Suehiro, 273 ( 173)

16 高橋正樹金丸龍夫二平聡 K.Takahashi, N.Shinohara, M.Kiyokawa, S., Naka, J. and Klaus, A. (1998): Nature and growth rate of the Northern Izu - Bonin (Ogasawara) arc crust and their implications for continental crust formation. The Island Arc, 7, 高橋正樹 (1985): 花崗岩系列の提唱と発展. 地質学論集, 25, 高橋正樹金丸龍夫岡田誠 ( 2000 ): 帯磁率異方性からみた花崗岩マグマの貫入定置メカニズム- 丹沢トーナル岩体の例 -. 月刊地球号外,30, 高橋正樹小見波正修根本靖彦長谷川有希絵永井匡田中英正西直人安井真也 ( 2003 ): 富士火山噴出物の全岩化学組成 - 分析データ 847 個の総括 -. 日大文理自然研紀要,38, 滝田良基 ( 1974 ): 丹沢ト-ナル岩複合岩体の岩石記載と岩体形成史. 地質雑,80, Yoshii, M (1928): On the geology of the Tanzawa mountain land, with special reference to the Misaka metamorphics, Japan. Jap. Jour. Geol. Geogr., 6, Weinberg, R. F., Sial, A. N. and Pessoa, R. R. (2001): Magma flow within the Tavares pluton, northeastern Brazil: composition and thermal convection. Geol.Soc.Am.Bull., 113, ( 174) 274

17 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成付図 1 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図御正体山による ) 275 ( 175)

18 高橋正樹金丸龍夫二平聡付図 2 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図御正体山による ) ( 176) 276

19 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成付図 3 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図御正体山による ) 277 ( 177)

20 高橋正樹金丸龍夫二平聡付図 4 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図御正体山による ) ( 178) 278

21 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成付図 5 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図中川による ) 279 ( 179)

22 高橋正樹金丸龍夫二平聡付図 6 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図中川による ) ( 180) 280

23 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成付図 7 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図中川による ) 281 ( 181)

24 高橋正樹金丸龍夫二平聡付図 8 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図中川による ) ( 182) 282

25 丹沢トーナル岩体の全岩化学組成付図 9 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図大室山による ) 283 ( 183)

26 高橋正樹金丸龍夫二平聡付図 10 試料採取地点 ( 国土地理院 2 万 5 千分の 1 地形図中川による ) ( 184) 284

平成 28 年度勝山市ジオパーク学術研究等奨励補助金研究報告 1 経ヶ岳法恩寺山火山噴出物の岩石学的研究 Petrological study of the volcanic products from Kyogatake and Hoonjisan volcanoes, Katsuyama, F

平成 28 年度勝山市ジオパーク学術研究等奨励補助金研究報告 1 経ヶ岳法恩寺山火山噴出物の岩石学的研究 Petrological study of the volcanic products from Kyogatake and Hoonjisan volcanoes, Katsuyama, Fukui Pref., Japan 内山田朋弥 ( 福井大教育地域 4 年 ) 三好雅也 ( 福井大