クロムの地球化学的挙動 Geochemical Behavior of Chromium

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抄録

マグマから晶出する八面体席をもつ鉱物に最も効果的に取り込まれ,マグマの分化作用に最も敏感に反応する微量元素クロムは,マントルからの分化の程度を最もよく表し,それを使って大陸地殻の進化を辿ることができる.<BR>上部マントルをつくるかんらん岩のCr存在度はコンドライトよりやや低い約3000ppmと見積られる.苦鉄質マグマから最初に晶出するCrを主要構成成分の一つとするスピネル,クロマイトは唯一の経済価値をもつCr鉱物である.Cr鉱床は層状とポディフォーム型に分けられる.世界のCr資源の90%以上を占める層状分化岩体のクロミタイト層は,苦鉄質マグマが珪酸分を混成した結果つくられた.珪酸分の増加はマグマのCr溶解度を減少させるからである.現在のCr生産量の半ば以上を供給するポディフォーム型鉱床もまた,苦鉄質マグマとかんらん岩の反応により生じた.ポディフォーム型鉱床・低Caボニナイト・ダイアモンドの包有物中のスピネルは地球上のスピネルのなかで最もCrが高い.特にボニナイトはコマチアイトより全岩Cr/Alが低いにもかかわらず,そのスピネルのCr/Alはコマチアイトのスピネルより高い,火山岩中のスピネルのCrは初生マグマのSiO<SUB>2</SUB>の増加とともに増加する傾向がある.これはまた起源マントルにおける玄武岩成分の枯渇程度の反映でもある.<BR>早期に晶出したCrに富むスピネルはマグマと反応して輝石をつくる.輝石もスピネル同様マグマからCrの大部分を取り去る.しかし,いくつかの高Mg安山岩においては,スピネルと共存する早期晶出輝石がむしろCrに乏しく,輝石中のCrがスピネルの減少とともに増加することもある.初生苦鉄質マグマのCr含有量は部分溶融によってマントルより1/3~1/10に減少する(1000~300ppm).しかし部分溶融の効果は結晶分化作用より小さい.結晶分化作用により最終分化物である珪長質岩のCr含有量は10ppm以下となる.<BR>砕屑性堆積岩のCr含有量はおもに供給源地のCr量,即ち超苦鉄質~苦鉄質岩と珪長質岩の比によって決定され,堆積岩のCr含有量から供給源地のCr存在度を求めることができる.堆積岩から求めた地殻上部のCr存在度は50~100ppmとなり,カナダ楯状地の35ppmより高い.始生代の堆積岩は後の時代のものより一般にCrに富む.海洋地殻上に生じた若い島弧は苦鉄質岩が多く,珪長質岩の多い成熟した大陸地殻よりCr存在度が高い.地球表層部のCr存在度は大陸の成長・進化とともに減少してきた.

One of the trace elements, chromium, which is incorporated most effectively into the crystallizing minerals with octahedral sites from a magma and therefore most sensitive to magmatic fractionation, best indicates the degree of fractionation from the Earth's mantle, and can be used to trace the evolution of the continental crust.<BR>The early crystallized Cr-rich spinels react with the magma to form pyroxenes. Pyroxenes like spinels remove most of the Cr from the magma. In some high-Mg andesites, however, the early formed pyroxenes that coexist with spinels are rather low in Cr, and the Cr contents in the pyroxenes increase with decreasing Mg/Fe in the pyroxenes at the expense of spinels. In primary mafic magmas Cr is reduced relative to mantle rocks by a factor of three to ten through partial melting (1000-300 ppm). However, effects on Cr content of the melting degree are small relative to those of crystal fractionation. Crystal fractionation reduces Cr in the latest felsic differentiates to less than 10 ppm.<BR>Chromium abundances of peridotite constituting the upper mantle are around 3000 ppm, which are slightly lower than those of chondrite. Spinel with Cr as a major constituent, chromite, crystallizes first from most basaltic magmas, and chromite is the only Cr-mineral of economic interest. Chromite orebodies can be divided into layered and podiform types. Chromitite layers in large ultramafic-mafic intrusions, which occupy more than 90 % of world chromite resources, originate from contamination of the mafic magma with silicic liquid, because the increase of SiO<SUB>2</SUB> decreases the Cr solubility in basaltic melt. Podiform chromitites, which provide more than half of chromite produced, also form by interaction between basaltic melt and depleted peridotite. Spinels with the highest Cr in terrestrial rocks are found in podiform chromitites, low-Ca boninites and inclusions in diamond. The chromites from low-Ca boninites are higher in Cr/Al than chromites from komatiites with high Cr/Al relative to boninites. The Cr contents of spinels in volcanic rocks tend to increase with increasing SiO<SUB>2</SUB> in primary magmas. They also increase with increasing degrees of depletion of basaltic components in the source peridotites.<BR>Chromium contents in clastic sediments are controlled dominantly by the Cr abundances in the source areas, and can be used to estimate the ratio of ultramafic and mafic to felsic rocks in provenance. The Cr abundances of the weathered crust estimated from clastic sediments are 50 to 100 ppm, which are higher than the Cr abundance, 35 ppm, of the exposed Canadian Precambrian shield. Many Archean sediments show elevated Cr concentrations relative to post-Archean sediments, and immature, mafic oceanic terranes have higher Cr abundances than mature, felsic continental crust. The Cr abundances of the Earth's surface have decreased with the evolution of the continental crust.

収録刊行物

  • 資源地質  

    資源地質 47(6), 319-330, 1997-12-01 

    The Society of Resource Geology

参考文献:  133件

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被引用文献:  2件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002860079
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10379890
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    09182454
  • NDL 記事登録ID
    4378259
  • NDL 雑誌分類
    ZM49(科学技術--地球科学--地質) // ZM46(科学技術--地球科学--岩石・鉱物・鉱床)
  • NDL 請求記号
    Z15-123
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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