[論文レビュー] A Raman spectroscopic study of zircons on micro-scale and Its significance in explaining the origin of zircons

Xuezhao Bao, Huiming Li+1 more|ArXiv.org|Jul 23, 2007

Geological and Geochemical Analysis参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、マイクロスケールラマン分光法を用いて、コアからリムへのラマンピーク強度およびH/W比の傾向に基づき、火成および変成ジルコンを区別した。火成ジルコンでは、強度およびH/W比の低下は、リムに向かって変質化度が増加し、U/Th濃度が上昇することを示しており、変成ジルコンでは逆に、強度およびH/W比の上昇は、U/Th濃度の低下と結晶性の向上を示しており、ジルコンの起源特定および母岩の進化履歴に関する知見が得られた。

ABSTRACT

The magmatic and metamorphic zircons were investigated with Raman spectrum microprobe analysis. We found notable differences between these two kinds of zircons exhibited by the variation trend of Raman peak intensity from core to rim of a crystal. In magmatic zircons, the intensity and the ratio H/W of Raman spectrum peaks gradually decrease from core to rim of a crystal, which is produced by an increase in metamictization degree and suggests an increase in U and Th concentrations from core to rim. In metamorphic zircons, there are two kinds of crystals according to their Raman spectra: the first group of zircons exhibits a variation trend opposite to those of magmatic zircons, tending to increase in the Raman peak intensity and H/W value from core to rim of a crystal, which is produced by a decrease in metamictization degree and indicates a decrease of U and Th concentrations from core to rim of a crystal. The second group of zircons exhibits no change in Raman peak intensity and H/W value through a crystal. The data of infrared and Raman spectra of these crystals show that they are well crystallized and have no lattice destruction induced by metamictization, and are thought to crystallize in high temperature stages of metamorphism. During these stages, the U and Th ions have been removed by metamorphic fluids from the parent rocks of these zircons. The other difference between magmatic and metamorphic zircons is the background level of their Raman spectra, which is high and sloped in magmatic zircons, but low and horizontal in metamorphic zircons. The differences between magmatic and metamorphic zircons can be used to identify the genesis of zircons and understand the origin and evolution history of their parent rocks.

研究の動機と目的

• マイクロスケールラマン分光法を用いて、火成および変成ジルコンを区別すること。
• ジルコン結晶におけるコアからリムへのラマンピーク強度およびH/W比の変化を調査すること。
• 観察されたラマンスペクトルの傾向を、変質化度およびU/Th濃度勾配と関連付けること。
• スペクトルのバックグラウンドおよび強度解析を通じて、ジルコン含有鉱物の結晶化条件および流体相互作用を特定すること。
• ジルコンの起源を特定し、母岩の進化履歴を再構築するための分光法的手法を提供すること。

提案手法

• 火成および変成岩に由来する個々のジルコン結晶に対して、ラマン分光マイクロプローブ分析を実施した。
• コアからリムへの結晶断面において、ラマンピーク強度およびH/W比（高周波数ピーク強度と低周波数ピーク強度の比）を測定した。
• 赤外分光およびラマン分光を分析し、変質化による格子欠損の度合および結晶性を評価した。
• スペクトルバックグラウンドを比較した：火成ジルコンでは高値で傾斜があるのに対し、変成ジルコンでは低値で平坦であった。
• 変質化度から推定されるUおよびTh濃度勾配と、スペクトル傾向を相関させた。
• スペクトル挙動に基づき、変成ジルコンを2つのグループに分類した：コアからリムへ向かって強度およびH/W比が増加するグループと、一定であるグループ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 火成ジルコンと変成ジルコンにおける、コアからリムへのラマンスペクトル傾向の違いは何か？
• RQ2 ラマンピーク強度およびH/W比の変動は、ジルコン結晶内におけるUおよびTh濃度勾配について何を示唆するか？
• RQ3 ジルコン結晶全体にわたる変質化度はどのように変化し、U/Th分布に関する何を明らかにするか？
• RQ4 一部の変成ジルコンでは、コアからリムへのラマン強度およびH/W比の変化が見られないのはなぜか？
• RQ5 ラマンスペクトルバックグラウンドのレベルは、火成ジルコンと変成ジルコンを区別するためにどのように役立つか？

主な発見

• 火成ジルコンでは、コアからリムに向かってラマンピーク強度およびH/W比が低下しており、リムに向かって変質化度が増加し、UおよびTh濃度が上昇していることを示している。
• 変成ジルコンの第一群では、コアからリムへ向かってラマン強度およびH/W比が増加しており、変質化度が低下し、UおよびTh濃度がリムに向かって低下していることを示している。
• 変成ジルコンの第二群では、コアからリムへ向かってラマン強度およびH/W比が一定であり、高い結晶性および変質化による格子欠損が見られないことを示している。
• この第二群の変成ジルコンは、UおよびThが変質流体によって除去された高温変成作用の時期に結晶化したと解釈される。
• 火成ジルコンは高い、傾斜のあるスペクトルバックグラウンドを示すが、変成ジルコンは低い、平坦なバックグラウンドを示しており、構造的無秩序の違いを反映している。
• 特徴的なラマンスペクトルパターンにより、ジルコンの起源を信頼性高く特定でき、母岩の熱的および流体履歴に関する知見が得られた。