ミグマタイト

ミグマタイトは、中程度から高度の変成環境で発見された複合岩石で、一般的には先カンブリア時代の クラトンブロック内にあります。ミグマタイトは、2つ以上の成分から成り、しばしば繰り返し層を成しています。1つの層は、部分溶融によって後に再構成された古い変成岩（「ネオソーム」）であり、もう1つの層は、ペグマタイト、アプリティック、花崗岩、または一般的に深成岩の外観（「パレオソーム」）をしています。通常、ミグマタイトは、侵食された山脈の基盤となる変形した変成岩の下に発生します。^[1]

ミグマタイトは、変成岩パレオソームの部分溶融が起こった順行変成作用の際の極端な温度および圧力条件下で形成される。 ^{[2]部分溶融によって}溶出する成分はネオソーム（「新しい物体」の意）と呼ばれ、顕微鏡的から巨視的スケールで不均質である場合とそうでない場合がある。ミグマタイトは、密に、一貫性なく折り畳まれた鉱脈（褶曲）として現れることが多い。^[3] これらは、メラノソーム（暗色の角閃石および黒雲母に富む環境）内で溶出する明るい色の花崗岩成分であるロイコソームの分離を形成する。存在する場合、ロイコソームとメラノソームの中間の色であるメソソームは、変成岩の母岩パレオソームの多かれ少なかれ変更されていない残骸を形成する。明るい色の成分は、しばしば溶融して移動したように見える。

ミグマタイトは、1837 年にライエルによって初めて特定された一連の岩相変化の最後から 2 番目の要素です。 ^[4]ライエルは、今日でも有効な、堆積岩の地域的な続成作用の順序を明確に認識していました。それは、未固結堆積物 (将来の変成岩の原岩) の堆積で「A」から始まります。温度と圧力が深度とともに増加すると、原岩は、多孔質の堆積岩から硬化岩と千枚岩「A2」を経て、初期の堆積成分がまだ識別できる変成片岩「C1」へと続成作用の順序を経ます。さらに深いところで、片岩は片麻岩「C2」として再構成され、残留鉱物の葉状体と石英長石層が交互に現れます。部分的な融解が続き、少量のロイコソームが合体してネオソーム内の明確な層を形成し、ミグマタイト「D1」として認識されるようになる。結果として生じたストロマティックミグマタイト内のロイコソーム層は、パレオソームからの不連続な反応系列で水とガスを依然として保持している^{[5] 。この}超臨界H ₂ OとCO ₂含有量により、ロイコソームは極めて可動性が高くなる。

Bowen 1922、p184 ^{[6] は}、このプロセスについて「一部は、すでに結晶化した岩石の鉱物成分とまだ溶けているマグマとの反応によるものであり、一部は、選択的な凍結によって、通常「鉱化剤」と呼ばれるより揮発性の高いガス（その中でも水が大きな割合を占める）が濃縮された、最終段階の高濃度の「母液」間の平衡調整による反応によるものである」と説明している。JJ Sederholm (1926) ^{[7] は}、明らかに混合起源のこのタイプの岩石をミグマタイトと表現した。彼は、花崗岩化する「イコール」は、水溶液と非常に希釈されたマグマの中間の特性を持ち、その多くがガス状態にあると表現した。

部分溶融の役割は、実験と現地の証拠によって要求されている。岩石は、十分に高い温度 (> 650 °C) と圧力 (> 34MPa) の組み合わせに達すると、部分的に溶融し始める。一部の岩石は、特定の温度で他の岩石よりも多くの溶融物を生成する組成を持っており、これは肥沃度と呼ばれる岩石特性である。ある鉱物系列では、他の鉱物よりも多くの溶融物を生成するものもあれば、より高い温度に達するまで溶融しないものもある。^[6]到達温度が固相線をわずかに超えるだけであれば、ミグマタイトには最も肥沃な岩石の中に点在する小さな溶融物の塊がいくつか含まれる。Holmquist 1916 は、変成岩がグラニュライトに変化するプロセスを「アナテクシス」と呼んだ。^[8]

変成作用の前進過程（温度＞固相線）における溶融物の分離には、溶融物と残留物の分離が伴い、残留物の比重が高いため、残留物の蓄積は低レベルで起こる。その後のアテクティック溶融物の移動は、結晶化がほとんどまたは全く起こらない状態で、局所的な圧力勾配に沿って流れる。この段階で溶融物が移動したチャネルのネットワークは、メラノソームの圧縮によって失われ、孤立したロイコソームのレンズが残る可能性がある。溶融物は下層のチャネルに集まり、そこで分化を受ける。伝導は大陸地殻における熱伝達の主要なメカニズムである。浅い層が急速に露出または埋没した場合、地熱勾配にそれに応じた屈曲が生じる。地表露出による冷却はより深い岩石に非常にゆっくりと伝導されるため、より深い地殻は加熱も冷却も遅い。地殻加熱の数値モデル^[9]は 、深部地殻での冷却が遅いことを裏付けている。そのため、一旦形成されると、アテクティックメルトは中部および下部地殻に長期間存在することができます。それは横方向に圧縮され、深さ約10～20 kmで可動性グラニュライトのシル、ラコリシック、ロポリシック構造を形成します。今日の露頭では、このプロセスが初期の急速な隆起中に停止した段階のみが見られます。結果として生じた分別グラニュライトが地殻内で急上昇する場所ではどこでも、水が超臨界相から抜け出し、グラニュライトは結晶化し始め、最初は分別メルト+結晶になり、次に固体岩になりますが、これは8 kmを超える温度と圧力の条件がまだ残っています。水、二酸化炭素、二酸化硫黄、およびその他の元素は、メルトが超臨界状態から抜け出すときに大きな圧力で溶解します。これらの成分は急速に地表に向かって上昇し、鉱床、火山、泥火山、間欠泉、温泉の形成に寄与します。^[10]

白色岩石はミグマタイトの中で最も明るい色の部分です。^[3]メラノソームはより暗い部分で、2つの白色岩石の間に存在します。または、多かれ少なかれ改変されていない母岩（メソソーム）の残骸がまだ存在する場合は、これらの残骸の周囲に縁取りされて配置されます。^[3]存在する場合、メソソームは白色岩石とメラノソームの中間の色です。^[3]

メラノソームは、ユータキサイト組織に溶解しているミグマタイト中に形成された暗い塩基性鉱物の帯であり、多くの場合、花崗岩の形成につながります。メラノソームは、ロイコソームとともに帯を形成し、その文脈ではシュリーレン（色の縞模様）またはミグマタイトとして説明されることがあります。

ミグマタイト組織は、変成岩の熱軟化によって生じます。シュリーレン組織は、ミグマタイトにおける花崗岩形成の特に一般的な例であり、レスタイト 捕獲岩や S 型花崗岩の縁の周囲によく見られます。

プティグマティック褶曲は、片麻岩の縞状の非常に塑性的な延性変形によって形成されるため、ほとんどの通常の褶曲とは異なり、定義された葉理構造とはほとんどまたはまったく関係がありません。プティグマティック褶曲は、ミグマタイトの構成帯に限定されて発生することがあり、たとえば、細粒の頁岩原岩と粗いグラノブラスチック砂質原岩で発生することがあります。

岩石が部分的に溶融すると、一部の鉱物は溶融し（ネオソーム、すなわち新しく形成されたもの）、他の鉱物は固体のまま残ります（パレオソーム、すなわち古い層）。ネオソームは、明るい色の領域（ロイコソーム）と暗い領域（メラノソーム）で構成されています。ロイコソームは層の中心にあり、主に石英と長石で構成されています。メラノソームは、菫青石、角閃石、黒雲母で構成され、ネオソームの壁帯を形成します。^[2]

1795 年、ジェームズ ハットンは片麻岩と花崗岩の関係について、最も初期のコメントをいくつか残しています。「花崗岩が本当に層状で、その層が地球の他の層とつながっているとしたら、花崗岩は独創性を持つことはできない。また、最近自然哲学者がよく使う原始的な山という概念は、地球の働きをより広範囲に捉えると消え去るはずだ。しかし、花崗岩、または同種の石がこのように層状になっていることは確かだ。これはソシュール氏のグラニット フイユテであり、私が間違っていなければ、ドイツ人が片麻岩と呼んでいるものである。」^[11]接触変成作用によって変質した片麻岩、片岩、堆積性堆積物が、片理面に沿って花崗岩質物質と交互に微細に浸透する現象は、ミシェル・レヴィが1887年の論文『原始結晶質地殻の起源について』で述べている。彼は次のように述べている。「私が最初に注目したのは、片麻岩と片岩の片理面に沿った噴火性花崗岩質岩石とグラニュライト質岩石の『一対一』の密接な浸透現象である。…しかし、噴火性岩石のすぐ上の接触帯では、雲母質頁岩の層の間に石英と長石が次々と入り込んでくる。これは砕屑性頁岩から始まり、今ではそれが最近の片麻岩に完全に変化し、古代の片麻岩と区別するのが非常に難しいことがわかっている」。^[12]

片理と地層が一致することから、静的変成作用あるいは荷重変成作用という説がジョン・ジャッドらによって1889年に提唱された。^{[13] 1894年にL・ミルヒは、上にある荷重の重さによる垂直圧力が制御要因であることを認識した。 [14]} 1896年にホームとグリーンリーは、花崗岩の貫入が変成作用と密接に関連していることで合意した。「花崗岩の導入をもたらした原因は、これらの高度で特異なタイプの結晶化ももたらした」。^[15]エドワード・グリーンリーの1903年の後の論文では、固体拡散による花崗岩質片麻岩の形成について説明し、lit-par-litの発生メカニズムを同じプロセスに帰した。グリーンリーは、注入された物質の薄くて規則的な層に注目し、これらの作用が熱い岩石で起こったことを示唆した。また、母岩の乱されていない隔壁にも影響が及んでおり、これはマグマの表出が強制的な注入ではなく静かな拡散によって起こったことを示唆している。^[16] 1907年、ゼーデルホルムはミグマタイト形成プロセスをパリンジェネシスと名付けた。そして（具体的には部分的な溶融と溶解を含むが）、彼はマグマの注入とそれに伴う脈状および角礫岩がこのプロセスの基本であると考えた。^[17]中央ヨーロッパのウルゲビルゲにおける片麻岩、片岩、千枚岩の上方遷移は、 1910年にウルリッヒ・グルーベンマンが変成作用の3つの深度帯を定式化するのに影響を与えた。^[18]

ホルムクイストは、花崗岩質の小さな斑点や脈を多数含む高品質の片麻岩を発見した。近くに花崗岩はなかったため、彼は斑点や脈は、ホスト片麻岩の雲母を多く含む部分から染み出した部分溶融物の収集場所であると解釈した。^[19] ホルムクイストは、これらのミグマタイトに「ベナイト」という名前を付け、その内部起源を強調し、ゼーデルホルムの「動脈岩」と区別した。動脈岩にも注入された物質の脈が含まれていた。ゼーデルホルムは後に、ミグマタイトの形成における同化作用と流体の作用の役割に重点を置き、それらを「イコール」という言葉で表現した。

セダーホルムは、ミグマタイト化と露頭の花崗岩との密接な関係に納得し、ミグマタイトは火成岩と変成岩の中間にあると考えた。^{[20] [21]}彼は、縞状片麻岩の花崗岩の分離は、近くの花崗岩から生じた溶融物または雲状の流体であるイコールのいずれかによって発生したと考えた。ホルムキストによって提唱された反対の見解は、花崗岩質物質は花崗岩ではなく隣接する母岩から来ており、流体輸送によって分離されたというものである。ホルムキストは、そのような置換性ミグマタイトは、比較的低変成度の変成作用中に生成され、高変成度でのみ部分溶融が介在すると信じていた。このように、ミグマタイトに関する現代の見解は、ホルムクイストの超変成作用の概念や、セダーホルムのアナテクシスの概念と密接に対応しているが、花崗岩化論争中に提案されたパリンジェネシスの概念、またはさまざまなメタソマティックおよびサブソリダスプロセスとはかけ離れている。^[22]リードは、地域的に変成した岩石は、中心の花崗岩化核からメタソマティック溶液の波または前面が通過して生じたものであり、その上に変成帯が生じると考えた。^[23]

この現象の元の名前は、セダーホルム (1923) ^[24]によって「花崗岩によって固められた古い岩石の破片」を持つ岩石として定義され、彼はこれをミグマタイトの一種とみなしました。ミグマタイトと、閃緑岩や花崗岩の貫入岩に隣接する片岩や千枚岩における「爆発角礫岩」の発生との間には密接な関係があります。この説明に一致する岩石は、低品位または変成を受けていない母岩の火成貫入岩体の周囲にも見られます。ブラウン (1973) は、アグマタイトはミグマタイトではなく、「貫入角礫岩」または「噴出孔凝集岩」と呼ぶべきだと主張しました。レイノルズ (1951) ^{[25] は}、「アグマタイト」という用語は放棄すべきだと考えました。

グラニュライト相変成岩地帯の最近の地質年代学的研究（例えば、ウィリガーズら2001）^[26]によると、変成温度は3000万年から5000万年前まで花崗岩の固相線より上に留まっていたことが示されています。これは、一旦形成されると、アテクティックメルトは中部および下部地殻に非常に長期間存在できることを示唆しています。結果として生じたグラニュライトは、圧力勾配によって決定される方向に、表土の弱点に沿って横方向^[27]および上方向に自由に移動することができます。

グラニュライト溶融物の一部は、堆積盆地の深部にある地域では、変成岩の基部の下で横方向に移動する傾向がある。グラニュライト溶融物は、変成岩の基部の下で、まだ変成段階の混合段階に達していない。圧力が低い地域に集まる。溶融物は、温度と圧力が超臨界水相境界よりも低いレベルに達すると、揮発性成分を失う。溶融物はそのレベルで結晶化し、後続のマグマ圧力が持続して表土を押し上げるまで、後続の溶融物がそのレベルに達するのを防ぐ。

ミグマタイト化した粘土質岩石の場合、部分溶融または分別溶融により、まず揮発性元素と不適合元素に富む、花崗岩組成の豊富な部分溶融物が生成されます。堆積岩の原岩に由来するこのような花崗岩はS 型花崗岩と呼ばれ、通常はカリウムを含み、白りゅう石を含むこともあり、アダメライト、花崗岩、閃長岩と呼ばれます。火山岩に相当するものは、流紋岩と流紋岩です。

ミグマタイト化した火成岩または下部地殻の岩石は溶融して同様の花崗岩質 I 型花崗岩溶融物を形成しますが、異なる地球化学的特徴と典型的には斜長石優位の鉱物学的特徴を持ち、モンゾニ岩、トーナル岩、花崗閃緑岩の組成を形成します。火山の同等物はデイサイトと粗面岩です。

塩基性変成岩は下部マントル以外では溶融しにくいため、このような岩石にミグマタイト組織が見られることは稀です。ただし、エクロジャイトとグラニュライトはほぼ同等の塩基性岩石です。

フィンランドの 岩石学者 ヤコブ・ゼデルホルムは、1907年にフィンランド南部のスカンジナビアクラトン内の岩石について初めてこの用語を使用しました。この用語は、混合物を意味する ギリシャ語のμιγμα : migmaに由来しています。

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