フィッション・トラック

ニュースレター第33号

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2020年

熱年代学的手法による、ネパールヒマラヤに分布する高度変成岩ナップの冷却プロセスの解明

中嶋 徹*・岩野英樹**・檀原 徹**・酒井治孝*
Cooling process of the high-grade metamorphic nappein eastern Nepal revealed by thermochronological study

Toru Nakajima*, Hideki Iwano**, Tohru Danhara** and Harutaka Sakai*** 京都大学大学院理学研究科地球惑星科学地質学鉱物学教室，Geology and Mineralogy,
Department of Earth and Planetary Science, Kyoto University** (株)京都フィッション・トラック，Kyoto Fission-Track Co., Ltd

はじめにプが分布し，下位の堆積岩を南北幅約100 km

陸とアジア大陸の衝突により形成された衝突型は高度変成岩ナップの先端からルートゾーンににわたりカバーしている(Figure１)．本研究でヒマラヤ山脈は50Maに始まったインド亜大至る南北測線上で採取した岩石試料について，の造山帯である．ネパールヒマラヤでは過去ジルコン，アパタイトのフィッション・トラッ

30年間，数100〜1000万年スケールでの山脈ク(ZFT/AFT)年代測定とZFT/AFT長測定をの削剥史を明らかにする目的で多くの熱年代学行った．また, それらのデータを元に熱史逆解的研究が行われてきた．先行研究では年代―標析を行い，350 ℃以下の温度領域における温高測線や山脈を横断する南北測線上の熱年代分度―時間履歴を高精度で制約した．

布に基づき，山脈の上部地殻の削剥プロセスにおいてテクトニックな営力が支配的であること

FT年代測定や，南北測線上で地域ごとに削剥速度が大きく異なることが明らかにされた(Arita and

高度変成岩ナップと堆積岩類から採取されたGanzawa, 1997; Blythe et al., 2007; Robert

岩石試料についてLA‒ICP‒MSを用いたFT年代et al., 2009)．一方, 提示された年代データの測定 (Hasebe et al., 2004; Iwano et al.,

解 釈 と して 複 数 の 全 く 異 な っ た t e c t o n o -2020)を行い，19試料のZFT年代，12試料のthermalモデルが提唱されており，統一的な熱AFT年代を得た(Figure1, 2b)．

年代データの解釈には至っていない(Herman

ZFT年代は高度変成岩ナップ先端部でet al., 2010; Robert et al., 2009; Sakai,

11­10 Maであり，北方に向け徐々に若くな2015)．これは報告されたデータセットが散点り，ルートゾーンで5.1 0.3 Maと最も若くな的な熱年代値であり，議論の時間分解能の向上る．AFT年代は最前縁部の若い年代値が難しいことに起因する．

（4.1 0.4 Ma）を除けば同様に北方に徐々に本研究の目的は東ネパールの高度変成岩ナッ若くなる年代分布を示す．高度変成岩ナップのプと下位の堆積岩類の詳細な冷却史を解明し，ル ー ト ゾー ン で 報 告 さ れ た Z F T / A F T 年 代

東ネパールの上部地殻の削剥プロセスの描像と（4.6 0.4 Ma, 2.4

して適当なtectono-thermalモデルを明らかに2017; Sakai et al. , 2013）と比較すると,することである．東ネパールには柘榴石‒藍晶

ZFT/AFT年代はいずれも大局的には顕著な北石(珪線石)片麻岩で構成される高度変成岩ナッ方若年化の年代分布を示す．また下位の堆積岩

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0.3 Ma: Larson et al.,との間でZFT/AFT年代の顕著なギャップは認し，高度変成岩ナップと下位の堆積岩類の三次められない．これらの結果は，高度変成岩ナッ元的な冷却過程をより詳細に明らかにすること

プが約11 Maに定置した後，下位の堆積岩類とで，延性剪断帯における熱水活動やアウトオブ一体となって，先端からルートゾーンへ向け冷シーケンススラストの活動が及ぼす影響を検討却したことを示唆する．同様のZFT/AFT年代する必要がある．また，地殻の熱輸送モデルをパターンはネパール各地の高度変成岩ナップや用いた冷却曲線の逆計算により，プレート境界下 位 の 堆 積 岩 類 か ら も 報 告 さ れて お り

断層の形状や変位速度，地温勾配の時間変化を（Nakajima et al., 2020a, b;

定量的に議論することが可能になると期待され

van der Beek

et al., 2016)，高度変成岩ナップと下位の堆積る．

岩の北方冷却は広域的に認められる．
謝辞
Melborne大学のBarry Kohn教授には、アパ

熱史逆解析による温度―時間履歴の制約

タイトFT長測定の前処理として²⁵²Cf照射処理

高度変成岩ナップの片麻岩試料8個についてをしていただいた。

ZFT/AFT長測定を行った．またFTアニーリン
グ関数を用いたFT年代とFT長データの逆計算

引用文献を行い，各試料の350℃以下の温度―時間履歴

Arita, K. and Ganzawa, Y., 1997. Trustを制約した．逆計算にはHeFTy ver1.9.3(Ketcham, 2005) を用いた．

Tectonics and Uplift Process of the8 つ の 試 料 の t -T p a t h は いず れも 急 冷

Nepal Himalaya Revealed from Fission-(>100℃/Myr) と徐冷 (<50℃/Myr) を繰り返し

Track Ages: Journal of Geology, 106, p.

ながら冷却する曲線を示す (Figure3)．特に高156‒167.

度変成岩ナップ中央部の試料 (曲線3‒7) につい

Van der Beek, P., Litty, C., Baudin, M.,ては徐冷ステージと急冷ステージが明確に識別

Mercier, J., Robert, X. and Hardwick,

される．またナップ先端部からroot zoneの試E., 2016. Contrasting tectonically driven

料にかけて，急冷ステージの時期が徐々に若くexhumation and incision patterns,なる傾向も見られる. 最も前縁の試料 (曲線1)western versus central Nepal Himalaya:

では第四紀以降の急冷も検出された．

Geology, 44, p. 327‒330,

これらの冷却曲線の形状や, 急冷ステージのdoi: 10.1130/G37579.1.

年代の変化，最前縁部の第四紀の急冷といった

Blythe, A.E., Burbank, D.W., Carter, A.,

温度―時間履歴の特徴は，複数のスラストの活

Schmidt, K. and Putkonen, J., 2007.

動を想定したDuplex model (Herman et al.,Plio-Quaternary exhumation history of2010; McQuarrie and Ehlers, 2015)ではな

the central Nepalese Himalaya: 1.

く、単一のスラストの活動に伴い上部地殻が上Apatite and zircon ﬁssion track and昇・削剥を受けた場合に得られる冷却曲線のパ

apatite [U-Th]/He analyses: Tectonics,

ターンとよく一致する (Robert et al., 2009;26, p. 1‒16,Coutand et al., 2014)，即ち，ネパールヒマラ

doi: 10.1029/2006TC001990.

ヤの熱年代分布や削剥速度分布は, インドーア

Coutand, I., Whipp, D.M., Grujic, D.,

ジアプレート境界断層の活動とその形状を強くBernet, M., Felline, M.G., Bookhagen,反映している可能性が高い．

B., Landry, K.R., Ghalley, S.K. and

今後，高度変成岩ナップの先端部，中央部，Duncan, C., 2014. Geometry andルートゾーンそれぞれの地域のデータを緻密化

kinematics of the Main Himalayan

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Thrust and Neogene crustal exhumationthe Kanchenjunga Himal, far eastin the Bhutanese Himalaya derived from

Nepal: Tectonics, 36, p. 1037‒1052,

inversion of multithermochronologic

doi: 10.1002/2017TC004496.

data: Journal of Geophysical Research:

McQuarrie, N. and Ehlers, T.A., 2015.

Solid Earth,, p. 1446‒1481,

Inﬂuence of thrust belt geometry anddoi: 10.1002/2013JB010891.Received.

shortening rate on thermochronometer

Hasebe, N., Barbarand, J., Jarvis, K.,cooling ages: Insights from

Carter, A. and Hurford, A.J., 2004.

thermokinematic and erosion modeling

Apatite ﬁssion-track chronometry usingof the Bhutan Himalaya: Tectonics, 34,laser ablation ICP-MS: Chemicalp. 1055‒1079,

Geology, 207, p. 135‒145, doi: 10.1016/

doi: 10.1002/2014TC003783.

j.chemgeo.2004.01.007.

Nakajima, T., Sakai, H., Iwano, H.,

Herman, F., Copeland, P., Avouac, J.P.,

Danhara, T. and Hirata, T., 2020a.

Bollinger, L., Maheo, G., Le Fort, P.,

Northward cooling of the Kuncha nappeRai, S.M., Foster, D., Pecher, A., Stuwe,and downward heating of the Lesser

K. and Henry, P., 2010. Exhumation,Himalayan autochthon distributed to thecrustal deformation, and thermalsouth of Mt. Annapurna, western central

structure of the Nepal Himalaya derived

Nepal: Island Arc,,

fromdoi: 10.1111/iar.12349.

theinversion

thermochronologicalofandNakajima, T., Sakai, H., Iwano, H.,

thermobarometric data and modeling ofDanhara, T. and Hirata, T., 2020b.

the topography: Journal of GeophysicalNorthward younging zircon ﬁssion-track

Research: Solid Earth, 115, p. 1‒38, doi:ages from 13 to 2 Ma in the eastern

10.1029/2008JB006126.

extension of the Kathmandu nappe andIwano, H., Danhara, T., Danhara, Y.,

underlying Lesser Himalayan sediments

Hirabayashi, S., Nakajima, T., Sakai, H.

distributed to the south of Mt. Everest:and Hirata, T., 2020. Zircon ﬁssion-

Island Arc, 29, p. 1‒18,

track and U-Pb double dating using

doi: 10.1111/iar.12352.

femtosecond laser ablation-inductively

Robert, X., van der Beek, P., Braun, J.,

coupled plasma-mass spectrometry: aPerry, C., Dubille, M. and Mugnier, J.L.,

technical note: Island Arc ,, doi:2009. Assessing quaternary reactivation

10.1111/iar.12348.

of the Main Central thrust zone (centralKetcham, R.A., 2005. Forward and inverse

NepalHimalaya):Newmodeling of low-temperaturethermochronologic data and numericalthermochronometry data: Reviews inmodeling: Geology, 37, p. 731‒734,

Mineralogy and Geochemistry, 58, p.

doi: 10.1130/G25736A.1.

275‒314, doi: 10.2138/rmg.2005.58.11.

Sakai, H., Iwano, H., Danhara, T.,

Larson, K.P., Camacho, A., Cottle, J.M.,

Takigami, Y., Rai, S.M., Upreti, B.N. andCoutand, I., Buckingham, H.M.,

Hirata, T., 2013. Rift-related origin ofAmbrose, T.K. and Rai, S.M., 2017.

the paleoproterozoic kuncha formation,Cooling, exhumation, and kinematics ofand cooling history of the kuncha nappe33

and taplejung granites, eastern nepal

approach: Island Arc, 22, p. 338‒360,

lesser himalaya: A multichronologicaldoi: 10.1111/iar.12021.

Figure 1 Geotectonic map of eastern Nepal modiﬁed after Sakai et al. (2013a) and theDepartment of Minerals and Geology (unpublished report). The ZFT and AFT ages by thepresent study are also shown. *FT data from Sakai et al. (2013a) were used forthermochronological inversion.

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Figure 2 (a) The average topography of the N-S section of eastern Nepal. The approximate
positions of major faults are represented by the dotted line. (b) The N-S distribution of theZFT and AFT ages reported by the present study, Larson et al. (2017), and Sakai et al.
(2013a). The horizontal axis of the diagram is corresponding to the topography shown in (a).

Figure 3 Thermochronological inversions showing t-T paths created by HeFTy ver1.9.3(Ketcham, 2005). The color of 8 t-T paths corresponded to the sample location shown inFigures 1 and 2a. The solid line represents the weighted mean path. The transparent ﬁled
represents the area where the P-value is larger than 0.5.

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