日高帯のマントル物質の形成とマグマ活動, 幌満かんらん岩中の輝石スピネルシンプレクタイトの微細構造とその生成過程について  [in Japanese] Magmatism and Genesis of Mantle Materials of Hidaka Belt, The microstructure of pyroxene-spinel symplectite from the Horoman peridotite and its formation processes  [in Japanese]

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Abstract

北海道幌満かんらん岩中の輝石-スピネルシンプレクタイトの組織をディジタル画像処理により鉱物の空間相関を計測することによって定量的に記述することを試みた。シンプレクタイトのモード, 組成は岩石間でほぼ一定であるが, 組織の空間スケール, 鉱物粒子の形状, サイズは様々であり, 構造には大きな多様性が認められる。シンプレクタイトの組成はざくろ石にかんらん石成分が22-24重量%をつけ加わったような形になっており, したがってシンプレクタイトはサブソリダスでざくろ石かかんらん石成分の供給をうけて分解して生じたことで十分に説明できる。空間相関からもとめたスケールパラメータにもとづいて, 以下のようなシンプレクタイト形成過程のモデル, 構造進化のスキームを提案した。ざくろ石はまず単一, 準安定相のAl-Cr輝石に転移する。引き続きこの輝石が不安定化しCa-輝石とCaに乏しい輝石の2相に相分離を始める。この分離はスピーノーダル的におこるので, 両輝石のドメイン構造は時間とともにしだいに大きくなる。この粗大化の様々な段階で輝石中に過剰に溶け込んでいたAl, Cr成分がかんらん石成分と反応してスピネルとして析出してくる。スピネルの核形成は両輝石の結晶粒界に選択的に起こり成長するので, 当初のスピネルはCPX粒子をとりかこむような, 紐状の不規則な形状をとる。このような形状は不安定であるので時間がたつとともに, 粒子の表面積を小さくするように, スピネル粒子は丸みを帯びた形状になって行くと同時にマトリックスの輝石ドメイン構造も大きくなって行くので, スピネルの分布と輝石境界は無関係となってゆく。スピネル出現時の輝石のドメイン構造の変化を考えることにより, シンプレクタイト構造の多様性が説明できる。

Microstructure of the pyroxene-spinel symplectitie from the Horoman peridotite, Hokkaido, Japan, was studied by means of digital image analysis and statistical method. The symplectite consists of Cpx, Opx and spinel and typically occurs in spinel lherzolites. Although mineral and bulk chemical compositions of the symplectite are rather constant among studied samples, their texture is variable in terms of grain size, grain shape and spatial correlations among minerals. An atempt was made to quantitatively describe these textural features by means of measuring spatial correlations among minerals on digital images using a microcomputer by the method of Morishita and Obata (1995). Examination of the bulk composition of symplectite reviels that their composition is well expressed in terms of mixtures of pyropic garnet and forsterite, implying that the symplectite formation was a subsolidus phenomenon. Based on the scale parameters defined from the spatial correlations, a model of structural evolution was proposed to explain the observed structural complexity and variability. The primary garnet first transforms to a single phase, highly-aluminous pyroxene, which is thermo-dynamically metastable. Subsequently this aluminous pyroxene starts to be decomposed into two-phase mixtures of Ca-rich and Ca-poor pyroxenes. This is supposed to be a spinodal decomposition and, therefore, the pyroxene domain structure continues to grow as time goes. Al-Cr spinel starts to nucleate preferentially on the grain boundaries between the two pyroxenes and rapidly grow along the grain boundaries. The excess Al and Cr that were desolved in the pyroxenes react with the forsterite component supplied by diffusion from the surrondings to form the Al-Cr spinel. Since the apparence of the spinel and the establishment of phase equilibrium in spinel lherzolite facies, the texture continues to evolve. The pyroxene domain structure continues to grow, while spinel grains increases their sphericity to minimize the surface energy without much changing their positions, resulting in gradual loss of spatial correlations between the spinel and the two-pyroxene grain boundaries. The proposed evolutional scheme well explains the textural diversity observed among the Horoman symplectites.

Journal

  • The Memoirs of the Geological Society of Japan.

    The Memoirs of the Geological Society of Japan. 47, 163-171, 1997-04-24

    日本地質学会

References:  13

Cited by:  3

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    110003025961
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN00141779
  • Text Lang
    JPN
  • Article Type
    Journal Article
  • ISSN
    03858545
  • NDL Article ID
    4283360
  • NDL Source Classification
    ZM49(科学技術--地球科学--地質)
  • NDL Call No.
    Z15-322
  • Data Source
    CJP  CJPref  NDL  NII-ELS  NDL-Digital 
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