微小領域・同位体比分析による金・白金鉱床の成因解明

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産業で重要な役割を担う金 (Au) と、白金 (Pt) などの白金族元素 (PGE) は、自然界においてミクロなスケールで偏在する希少元素である。本研究では、金鉱石や白金族鉱石などにおける“見えないAu”や“見えないPt”の存在形態を、ナノメータースケールの高空間分解能で分析できる二次イオン質量分析法 (SIMS) を用いて解明する。AuやPtの存在形態は元素の沈殿メカニズムに依存していると考えられるため、SIMS定量分析に加えて安定同位体比質量分析法(IRMS)も活用してAu, Pt 鉱床の生成環境を明らかにすることを最終目的とする。研究実施計画で初年度に行うこととしていた菱刈鉱床の成因解明を目的として、0.4mgまでの微小方解石試料の炭素酸素同位体比を測定して世界的に高品位で有名な菱刈金鉱床を生成した熱水の起源と進化を推定した。菱刈鉱床の基盤岩は北薩地域の周辺金鉱床と同様に四万十層であるが、四万十層中の有機炭素と反応して熱水中の溶存炭素種の炭素同位体比が低くなった。一方、北薩地域の他の金鉱床では熱水は全て天水起源であるのに対し、菱刈鉱床ではマグマ起源の熱水が天水起源の熱水系に流入することにより、高品位な金の濃集を実現したと結論した。本研究では黄鉄鉱の微小領域硫黄同位体比も測定した。先行研究ではバルク岩石の硫黄同位体比として約0パーミルが報告されており、マグマ起源の値を示すと考えられていた。本研究では二次イオン質量分析法(SIMS)を用いて黄鉄鉱の3マイクロメーター領域の硫黄同位体比を分析した。黄鉄鉱の硫黄同位体比の大部分が0パーミル付近に分布する点は先行研究と同様であるが、金の濃集部(Keisen veins)でかなり低い値を示すことがわかった。この研究成果は、バルク分析ではなく3マイクロメーターの微小領域で分析したことにより得られた。