トーナライト – トロンジェマイト – 花崗閃緑岩

トーナル岩・トロンジェーム岩・花崗閃緑岩（TTG）は、典型的な花崗岩組成（石英と長石）を持つ貫入岩ですが、カリウム長石はごくわずかしか含まれていません。トーナル岩、トロンジェーム岩、花崗閃緑岩は、地質学的記録で一緒に見られることが多く、同様の岩石生成プロセスを示しています。^[1]始生代後（25億年前以降）のTTG岩は、島弧関連のバソリスやオフィオライト（少量ではあるが）に存在し、始生代のTTG岩は始生代のクラトンの主要構成要素です。^{[2] [1]}

TTG岩石中の珪長質鉱物における石英の割合は、通常20%より大きく60%未満です。^{[1]トーナル岩とトロンジェーム岩では、}長石の90%以上が斜長石ですが、花崗閃緑岩では、この数値は65%から90%の間です。^[1] トロンジェーム岩はトーナル岩の特殊な種類で、岩石中の斜長石のほとんどがオリゴクレースです。^[3] TTG岩石の 主な付随鉱物には、黒雲母、角閃石（例：角閃石）、緑簾石、ジルコンなどがあります。^[1] 地球化学的には、TTG岩石は他の深成岩に比べてシリカ（SiO2 _）含有量が高く（通常SiO2が70％以上_）、酸化ナトリウム（Na2O _）含有量が高く（K2O/Na2O比が低い_）、_鉄マグネシウム元素含有量が低い（酸化鉄、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、二酸化チタンの合計重量％が通常5％未満）ことが多い。^[4]

始生代TTG岩石は、縞状構造、線状構造、その他の変成構造を示す、強く変形した灰色片麻岩のようであり、その原岩は貫入岩であった。^{[4] TTG岩石は、}始生代 クラトンの主要な岩石タイプの1つである。^[4]

微量元素特性の点では、始生代TTGは軽希土類元素（LREE）含有量が高く、重希土類元素（HREE）含有量が低いことを示しています。しかし、EuおよびSrの異常は見られません。^{[5]これらの特徴は、}ガーネットと角閃石の存在を示していますが、部分溶融時の残留相または分別結晶化時の沈殿相には斜長石は存在していません。

地球化学モデリングによって確認されたように、TTG型マグマは含水メタマフィック岩石の部分溶融によって生成される可能性があります。^[6]非常に低いHREEパターンを生成するには、溶融をガーネットが安定する圧力温度場で行う必要があります。^[4]ガーネットの安定性は圧力の上昇とともに劇的に上昇するため、HREEが著しく減少したTTG溶融物は比較的高圧下で形成されると予想されます。^[7]ソースの組成と圧力に加えて、溶融の程度と温度も溶融物の組成に影響を与えます。^[4]

始生代のTTGは、地球化学的特徴に基づいて、低圧、中圧、高圧の3つのグループに分類されますが、3つのグループは連続したシリーズを形成しています。^[8]低圧グループは、Al ₂ O ₃、Na ₂ O、Sr含有量が比較的低く、Y、Yb、Ta、Nb含有量が比較的高く、10～12 kbarで溶融し、 根源岩の鉱物組成は斜長石、輝石、場合によっては角閃石またはガーネットです。^[8]高圧グループは、反対の地球化学的特徴を示し、20 kbarを超える圧力で溶融し、根源岩にはガーネットとルチルが含まれ、角閃石や斜長石は含まれません。^[8]中圧グループは、他の2つのグループ間の遷移的特徴を示し、約15 kbarの圧力で溶融し、根源岩には角閃石、多量のガーネットが含まれ、ルチルはほとんど含まれず、斜長石は含まれません。^[8]中圧TTGは3つのグループの中で最も豊富です。^[8]

始生代TTGの岩石生成の地球力学的背景は、現在十分に理解されていません。競合する仮説には、プレートテクトニクスやその他の非プレートテクトニクスモデルを含む沈み込みに関連した生成が含まれます。

TTGとアダカイトの地球化学的類似性は、 研究者らによって長い間指摘されてきた。^{[9] [10] [11] [7] [4]}アダカイトは現代の島弧溶岩の一種で、一般的な島弧溶岩（主に花崗岩）とは異なり、珪長質でナトリウム質であり、LREE含有量は高いがHREE含有量は低い。^[12]アダカイトの生成は、他の島弧花崗岩のようなマントルウェッジ溶融ではなく、沈み込む若い高温の海洋スラブが周囲のマントルウェッジとわずかに相互作用して部分溶融したものと解釈されている。^{[12]地球化学的特徴（} Mg、Ni、Cr含有量など）に基づいて、アダカイトはさらに2つのグループ、すなわち高SiO ₂アダカイト（HSA）と低SiO ₂アダカイト（LSA）に分けられる。その後、始生代のTTGは地球化学的に高シリカアダカイト（HSA）とほぼ同じであるが、低シリカアダカイト（LSA）とはわずかに異なることが指摘された。^[11]

この地球化学的類似性から、一部の研究者は、太古代のTTGの地質力学的環境が現代のアダカイトのものと類似していると推測している。^[11]彼らは、太古代のTTGも高温の沈み込みによって生成されたと考えている。現代のアダカイトは稀で、いくつかの地域（アラスカのアダック島やフィリピンのミンダナオ島など）でしか発見されていないが、彼らは、地球のマントル潜在温度が高かったため、より高温で柔らかい地殻が太古代の激しいアダカイト型の沈み込みを可能にした可能性があると主張している。 [ ^11]その後、TTGパッケージがそのような環境で生成され、後の段階で衝突によって大規模な原大陸が形成された。 ^[11]しかし、他の著者は、太古代のほとんどの期間に主要なプレートテクトニクスの指標が存在しなかったことを指摘し、太古代の沈み込みの存在を疑っている。 ^[13]また、始生代のTTGは貫入岩であったのに対し、現代のアダカイトは本質的に噴出岩であるため、そのマグマの組成、特に水分含有量が異なるはずであることも指摘されています。^[14]

様々な証拠から、始生代のTTG岩石は既存の塩基性物質から直接生成されたことが示されています。^{[15] [16] [17]}メタ塩基性岩石の融点（通常700℃から1000℃の間）は主に水分含有量に依存し、圧力にはほとんど依存しません。^[8]したがって、TTGの異なるグループは、異なる地熱勾配を経験していたはずであり、それは異なる地質力学的設定に対応しています。

低圧グループは、約20～30℃/kmの地熱に沿って形成されており、これは台地基盤のアンダープレーティング時の地熱と同等である。 ^[8]マントルの湧昇により地殻に塩基性基盤岩が追加され、その堆積層の厚さによる圧力が低圧TTG生成の要件に達する可能性がある。^{[4] [8]}台地基盤の部分的な溶融（さらなるマントルの湧昇によって誘発される可能性がある）は、その後、低圧TTG生成につながる可能性がある。^[18]

高圧TTGは10 °C/km未満の地熱を経験しており、これは若いスラブが経験する現代の高温沈み込み地熱に近い（しかし他の現代の沈み込み帯よりも約3 °C/km高い）が、最も豊富なTTGサブシリーズである中圧グループの地熱は12〜20 °C/kmである。^[8]高温の沈み込み以外に、このような地熱は苦鉄質地殻基盤の剥離中にも起こり得る。^[8]剥離はマントルの沈み込み^{[19] 、または変成作用または}部分的な溶融抽出による苦鉄質地殻基盤の密度の増加に起因する可能性がある。^[20]これらの剥離した変苦鉄質体は沈み込み、溶融し、周囲のマントルと相互作用してTTGを生成する。このような層間剥離によって引き起こされるTTG生成プロセスは、岩石生成学的には沈み込みのプロセスと似ており、どちらも苦鉄質岩がマントルに深く埋没する過程を伴う。^{[4] [8] [17]}

始生代以降のTTG岩石は、弧状構造、特に大陸弧でよく見られます。^[1] オフィオライトにも少量のTTG岩石が含まれています。^[1]

大陸弧TTG岩石は、多くの場合、斑れい岩、閃緑岩、花崗岩と関連しており、バソリス内で深成岩シーケンスを形成します。^{[21]これらは、}沈み込みに直接関係する数百の深成岩によって形成されます。^[21]たとえば、ペルーの沿岸バソリスは、7～16%の斑れい岩と閃緑岩、48～60%のトーナル岩（トロンジェーム岩を含む）、20～30%の花崗閃緑岩、1～4%の花崗岩で構成されています。^[22]大陸弧バソリス内のこれらのTTG岩石は、深部での沈み込みによって引き起こされたマントルウェッジメルトのマグマ分化（つまり、分別結晶化）に部分的に由来する可能性があります。^[23]しかし、このようなTTG岩石の大量発生から、その主な生成メカニズムは、大陸地殻の底部にあるかつての斑れい岩の下部プレートが地殻の肥厚によって部分的に溶融したことによるものと推測されます。 ^[1]トーナル岩組成の岩石は、マグマが浅い深さで花崗閃緑岩、その後花崗岩組成に分化する前に最初に結晶化しました。島弧の深成岩の根にもTTG岩石がありますが、例えばトバゴ島では露出することはめったにありません。^[24]

トーナル岩（トロンジェーム岩を含む）は、オフィオライトの層状斑れい岩層の上、または層状岩脈の下や内部に見られます。 ^{[21]トーナル岩は不規則な形をしていることが多く、}マグマの分化によって生成されます。^[21]

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