『Abstract
Trace element mobility has been studied in spheroidally weathered
corestone-shell complexes developed on Late Tertiary and Quaternary
volcanic rocks. The parent materials are basalts and andesites
related to (1) a subduction zone (Tecuamburro and Moyuta Volcanoes,
Guatemala) and (2) a hot spot (Hawaiian Islands of Oahu, Maui
and Hawai'i). The initial major element compositions are largely
preserved in the corestones; each corestone sample shows major
element abundances characteristic of the different magmatic processes
through which the lavas were generated. However, the changes in
trace element compositions due to weathering show similar patterns
in the corestone-shell complexes independent of the tectonic setting
and age.
Element mobility within the different corestone-shell complex
was determined using an isovolumetric reference frame. In this
method, bulk density is chosen as an independent measure of the
extent of weathering. Based on volumetric concentrations, the
notion of element immobility cannot be applied to all the corestone-shell
complexes. Elements commonly assumed to be immobile (e.g., Zr,
Ti, and Al) vary in volumetric concentration for some corestone-shell
complex. Despite petrographic evidence of only minor weathering,
two corestones (Oahu and Tecuamburro) have become enriched in
REE3+ relative to other lava flow from the same volcanoes,
and display negative Ce anomalies. The exfoliated shells from
these complexes tend to have lower concentrations of REE3+,
and have positive Ce anomalies. The fractionation of Ce from the
other rare earth elements (REE) is inferred to be a manifestation
of changes in the valence state of Ce from trivalent to tetravalent
under oxidizing conditions. In settings where the development
of corestone-shell complex is advanced, an acidic solution can
mobilize trivalent REE, leach them out of more extensively weathered
materials, and transport them to less acidic portions of the regolith
undergoing incipient weathering. The precipitation of the REE3+
in the rinds and centers of the corestones are likely due to increases
of the pH of the weathering solution. Systematic weathering-induced
REE behavior (enrichment of most REE, with lesser Ce enrichment
resulting in a negative Ce anomaly) can be discerned even in corestone
samples that exhibit major element abundances and petrographic
features otherwise similar to unweathered basalts and andesites.
Keywords: Trace element mobility; Basalts; Spheroidal weathering;
Corestones; Hawaii; Guatemala』
『微量元素の移動性が、第三紀後期と第四紀の火山岩に発達した球状風化核岩(残留巨石)−殻複合体について研究された。母材は(1)沈み込み帯(グアテマラのTecuamburroおよびMoyuta火山)、および(2)ホットスポット(ハワイのオアフ、マウイ、ハワイ諸島)に関係した玄武岩と安山岩である。初期主要元素組成は核岩に大部分は保存されている;各核岩試料は、熔岩がそこを通じて生成された異なる火成過程を特徴づける豊富な主要元素量を示す。しかし、風化による微量元素組成の変化は、構造場と時代に関係しない同じような核岩−殻複合体のパターンを示す。
異なる核岩−殻複合体内の元素の移動性は、等体積測定レファレンスフレームを用いて決定された。この方法では、かさ密度が風化の大きさの独立した尺度として選ばれている。体積測定濃度を基に、元素の不動性の考えはすべての核岩−殻複合体に適用できない。普通、不動性があると仮定される元素(例えば、Zr、Ti、Al)は、いくつかの核岩−殻複合体についての体積測定濃度が変動する。岩石学的な証拠からほんの僅かに風化しているだけであっても、2つの核岩(オアフとTecuamburro)は同じ火山からの他の熔岩流に比べてREE3+に富むようになって、負のCe異常を示している。3つの複合体から剥離した殻は、低い濃度のREE3+をもつ傾向があり、正のCe異常をもつ。他の希土類元素(REE)からのCeの分別は、酸化条件下での3価から4価へのCeの原子価状態の変化を表わすと推定されている。核岩−殻複合体の発達が進んだ場において、酸性溶液は、3価のREEを移動させ、より広く風化した物質からそれらを溶脱し、そして初期風化を受けているレゴリス(表土)のあまり酸性でない部分にそれらを運ぶことができる。核岩の外皮部と中心部でのREE3+の沈殿は、風化溶液のpHの増加によると思われる。系統的な風化に由来するREEのふるまい(負のCe異常を起こす少量のCeの富化を伴う大部分のREEの富化)は、主要元素が豊富でその他の点では未風化の玄武岩と安山岩に似た岩石学的特徴を示す核岩試料でさえ識別することができる。』
1. Introduction
2. Samples
3. Analytical procedure
4. Results
5. Discussion
6. Conclusions
Acknowledgements
References