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米国の超高温変成岩

アメリカでもっとも極限の岩石が見つかった



Becky Oskin, OurAmazingPlanet Staff Writer - Dec 17, 2012 03:38 PM ET


コネティカット州の超高温岩石からの片麻岩の切断し研磨された板。この片麻岩は特有の、大きな赤い柘榴石を含み、強く変形している。写真の範囲は幅約5インチ(12センチメートル)。
CREDIT: Jay Ague


ヒマラヤ並の高さにそびえる山脈がかつて米国の東海岸に鎮座していた。それ以来、約20マイル(32キロメートル)の岩石が砂と泥へと変わり、アメリカでもっとも極限の岩石の露頭が現れた。

色彩に富んだ、特有の柘榴石(ガーネット)と一緒に束ねられてている、この片麻岩――変成岩の一種――はカ氏1,800度(セ氏1,000度)の、溶けそうな状態に押しやられていた。地質学者たちがGeology誌の12月13日号に報告する。

この研究結果は米国における最初の超高温変成岩の発見だ、とイェール大学教授でこの研究の筆頭著者であるジェイ・エイギュー(Jay Ague)は話した。次のハードルはそれらがどのように形成されたかを解明することだ、と彼は話した。

「これらの岩石がそこにあるという事実はこの地域における既存の造山作用のすべてのモデルに挑戦するものだ」とエイギューは話した。「これらの超高温[岩石]は山地帯がどのように形成されるかについての我々の考えの重要な部分になりつつある」と彼はOurAmazingPlanetに語った。

そばを歩く

外見では、この片麻岩は「きわめて普通」に見える、とエイギューは話した。それはカナダや他の大陸での超高温岩石に見られる古典的な鉱物コレクションを持っていない。実際に、変成岩を専門にするエイギューは、その特有の歴史には気づくことなく、20年近くにわたってこの片麻岩の露頭を歩いた。彼はイェールの自分の研究室にサンプルを持ち帰りもしたが、片麻岩を横切る脈の中の興味深い鉱物だけが目的だった。

最後に、別の研究とのつながりで、エイギューと彼の共同研究者たちはこの片麻岩を顕微鏡下で調査した。

片麻岩の中の柘榴石は金紅石(ルチル)のパターン化包有物が見られた。金紅石はスターサファイアに特別な外観を与える鉱物でもある。「それらは本当にとても美しい」とエイギューは話した。「柘榴石におけるそれらの特徴はじつに極端な温度または圧力の状態でしかできない。だからその場でこれらの岩石には特別な何かがあったことが分かった」とエイギューは話した。「それは完全に偶然の発見だった」


柘榴石の中の金紅石の針状包有物の偏光顕微鏡写真(クロスニコル)。針などの包有物は明るく見え、柘榴石は黒く見える。針の向きは柘榴石の結晶構造によって制限される。これらのような針は極めて高温かつ/または高圧で形成された柘榴石のみに見られる。写真の範囲は幅約0.03インチ(0.75ミリメートル)。
CREDIT: Jay Ague


今のところ発見された露頭はインターステート84号線に沿ってコネティカット州北東部を通り、マサチューセッツ州との境界へと延びている。それらは、アカディア変成帯の一部であるブリムフィールド片岩(Brimfield Schist)から産する。この地域にある一つの採石場はこの岩石を道砂利に使っている、とエイギューは話した。ニプマク街道(Nipmuck Trail)を歩くハイカーも欠片を見つけられるだろう。

「この岩石はとりたてて変わった外見をしているわけではない。だからこれがもっとたくさん見つかる可能性もある」とエイギューは話した。

どのように高温になったのか?

研究者たちはいま、いつ岩石が形成されたか――彼らの現時点での予想は約4億年前だ――そして何がそれらをそんなに極端な温度にしたのかを解明しようと計画している。

それらの起源は、火山列島が北アメリカへと衝突したときに起こった、アカディア造山運動にある。

「我々はこの岩石が形成された最初のはじまりを解明することですべての歴史を振り返ることができる」とエイギューは話した。「これらの岩石は基本的に海洋底上の泥として非常に冷たい状態で始まった。次いでそれらは埋まり最大で1,000度[セ氏]で完全に再結晶化され、さらに二つの変成と変形のイベントを受け、そして最終的に地表へと戻って現在ここで我々が見ることができる」

片麻岩の中の鉱物に基づき、岩石は最小でも地表からの深さ約20マイル(35 km)で形成された、とエイギューは話した。その深さで岩石を溶けかかる状態にする方法については諸説ある。放射活性の極めて高い地殻は熱を放出する。沈み込み帯は熱いマグマが岩石を熱する場となる。あるいはヒマラヤのような、厚い地殻を作る激しい造山作用。別の考えもある。造山作用の間にひどくねじれた岩石は、ペーパークリップを前後に曲げると温かくなるように、熱を発生させられる、とエイギューは話した。

「これらはすべて我々がテストできる仮説である」と彼は話した。「うれしいことは、答えがなんであっても、それがとても面白いことだ」

OurAmazingPlanet
America's Most Extreme Rocks Found
Becky Oskin, Dec 17, 2012 03:38 PM ET

原論文
Jay J. Ague, James O. Eckert Jr., Xu Chu, Ethan F. Baxter and C. Page Chamberlain
Discovery of ultrahigh-temperature metamorphism in the Acadian orogen, Connecticut, USA
Geology, G33752.1, first published on December 13, 2012, doi:10.1130/G33752.1
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