原始的エコンドライト隕石は、分化した隕石であるエコンドライト的な完晶質の組織を持ちながら、鉱物・化学組成は始源的なコンドライト的である隕石グループであり、惑星物質の初期進化の過程の研究に重要な隕石である。特にそのケイ酸塩鉱物と金属鉄の分離の過程は地球のマントル・コアの研究と関連して重要な情報を提供する。また小惑星帯にもっとも多いS型小惑星はこの種の隕石の母天体だとされている。原始的エコンドライトはいくつかのサブ・グループを含む。それらのうち、アカプルコアイトとロドラナイト(AL)は、酸素同位体組成から同一母天体を持つと考えられている。ロドラナイトの方がアカプルコアイトより結晶の粒が大きい、斜長石が少ないなどの特徴があるが、両者の中間的なものも存在する。また、ウィノナイトとIAB鉄隕石(WI)中のケイ酸塩鉱物包有物(SI)が同一母天体を持つと考えられているが、それはALグループのものとは異なる点が多い。

　これまでの原始的エコンドライトの研究はそれぞれのサブ・グループごとのものがほとんどであったが、現在までに知られているそれぞれのサブ・グループの隕石の数は少なく、違う母天体であっても原始的エコンドライト全体が共通の生成過程を経て来ているものと仮定して、成因を考えることで、原始的エコンドライトについて新しい知見を得ることが本研究の主な目的である。

　ALグループから11個、WIグループから5個、酸素同位体は未決定または異なるがALグループと思われるもの1個、WIグループと関連するもの2個、H7コンドライト1個について鉱物学的研究を行い、それらの関係を明らかにし、両者に共通な物質進化の過程を明らかにした。

　物質の分化の様子を調べるため、各隕石中の鉱物の存在比およびその分布の仕方を知ることは重要である。19個の隕石の21枚の薄片について同一の方法を適用した。まず微小領域分析法であるエレクトロン・マイクロプローブ(EPMA)による2次元元素分布図(Si,Mg,Ca,Fe,Cr,P,Al,S,Niを画像処理した)により詳細な鉱物分布図を作成し、鉱物の存在比を求めた。

　論文は5章よりなり、第1章は原始的エコンドライトの概説、第2章は扱った隕石試料と研究手法について、第3章は各隕石ごとに得られた結果を述べ、第4章でその結果から導き出される知見について論じ、第5章でそれらの結論をまとめている。

ウィノナイト・IAB鉄隕石(WI)グループ

　WIグループにおいては、ウィノナイトは一般的に不透明鉱物の量が多く鉄限石に近い。

図1 各隕石中の鉱物の存在比(左から斜長石の少ない順)図2 ケイ酸塩鉱物とカルシウムリン酸塩の存在比。Opx＝Caの少ない輝石、Ca-Phos＝カルシウムリン酸塩、Plag＝斜長石、Aug＝Caに富む輝石、Ol＝カンラン石。

　Y75305にはケイ酸塩鉱物の塊をほぼ取り囲む大きな不透明鉱物がある。Y8005は、鉱物学的には、ウィノナイトと一致していることが明らかになったが、特に大きな金属鉄の粒を含み、また、大きさは異なるがEET84302の金属鉄に似た込み入った形の金属鉄も同じ薄片中の別の部分に存在している。Y8005はIAB鉄隕石中のSIに近いものと考えられる。

　Y791058の二つの薄片のうち、片方は金属鉄が多くそのなかにケイ酸塩の粒が含まれているが、もう1つの薄片はALグループのような組織で、ケイ酸塩のなかに金属鉄などの不透明鉱物が含まれている。

　Caddo County 隕石の大きな試料から採られた3つの薄片は、それぞれ異なる特徴を持ち、特に、ロドラナイトから抜けている物質である斜長石と普通輝石を多量に含み、これらの低温溶融物質は、Fe-Ni-S共融液とともに母天体上で移動しただけで、その残滓としてロドラナイトのような隕石が生成しうることを示している。

　本論文は5章よりなり、第1章は原始的エコンドライトの概説、第2章は扱った隕石試料と研究手法について、第3章は各隕石ごとに得られた結果を述べ、第4章でその結果から導き出される知見について論じ、第5章でそれらの結論をまとめている。

　原始的エコンドライト隕石は、分化した隕石であるエコンドライト的な完晶質の組織を持ちながら、鉱物・化学組成は始源的なコンドライト的である隕石グループであり、惑星物質の初期進化の過程の研究に重要な隕石である。原始的エコンドライトは、以前はごく少数であったが、最近南極でいくつか発見され、研究が発展し始めており、いくつかのサブ・グループに分けられる。そのうち、アカプルコアイトとロドラナイト(AL)は、酸素同位体組成から同一母天体と考えられている。ロドラナイトの方がアカプルコアイトより結晶の粒が大きい、斜長石が少ない等の特徴があるが、両者の中間的な隕石もある。また、ウィノナイトとIAB鉄隕石(WI)が同一母天体を持つと考えられている。

　本論文は、ALグループから11個、WIグループから5個、ALグループと思われるもの1個、WIグループと関連するもの2個、H7コンドライト1個について鉱物学的に比較研究を行っている。

　ケイ酸塩鉱物のfe#(＝100×Fe/(Fe+Mg))は酸化状態を反映して、隕石ごとに異なる。これは母天体が熱いうちに還元環境にさらされた時の場所による違いを反映するものと確認された。ウィノナイトの特徴の一つは、ケイ酸塩鉱物が非常にMgに富むことであるが、ウィノナイトとALグループのfe#の分布は重なる部分が大きく、fe#のゾーニングのパターンにも共通性が見られ、fe#の違いは分化の成因の基礎的過程に関して本質的な違いではないことが示されている。

　各隕石中の鉱物の存在比およびその分布を調べるために、19個の隕石の21枚の薄片について同一の方法を適用した。まず微小領域分析法であるエレクトロン・マイクロプローブ(EPMA)による2次元元素分布図(Si,Mg,Ca,Fe,Cr,P,Al,S,Niを画像処理した)により詳細な鉱物分布図を作成し、鉱物の存在比を求めた。また、H7コンドライトで規格化したカンラン石・斜方輝石・(斜長石+普通輝石+カルシウムリン酸塩)の存在比を三角ダイアグラムにプロットしたところ、これまでの研究で使われていた図より分化の傾向をよく示せた。その分布は、これらの隕石の分化が、母天体上での物質の不均一な分布で説明されうることを示す。

　不透明鉱物の形状の特徴を数値(A＝L/(4S)^1/2、S＝面積、L＝囲長、Aが大きいほど複雑な形)で表して比較することにより、ALグループの不透明鉱物(主に金属鉄)の量と形の複雑さの傾向から、不透明鉱物の形状が物質の移動と関連していることと、ALグループと同じ母天体を持つ鉄隕石の様なものの存在が予想できることが示された。再結晶したコンドライトに近い鉱物分布を示すALH77081やALH78230はAが小さい。EET84302は、Aの値も最も大きく、大きな金属の粒がケイ酸塩鉱物の粒をほぼ取り囲んでいるところもあり、その傾向がさらに進めばALグループにも鉄隕石中のケイ酸塩包有物の様なものが存在しうる。Acapulcoはロドラナイトに近い値を持ち、鉱物学的にもアカプルコアイトのなかではロドラナイトよりの特徴を持つことと一致する。MAC88177は、不透明鉱物の量は少ないがAの値は大きく、これは、物質の移動量が多かったためと思われる。

　WIグループにおいては、Y75305にはケイ酸塩鉱物の塊をほぼ取り囲む大きな不透明鉱物がある。Y8005は、鉱物学的にウィノナイトと一致していることが明らかになったが、特に大きな金属鉄の粒を含み、また、大きさは異なるがEET84302の金属鉄に似た複雑な形の金属鉄も別の部分に存在し、IAB鉄隕石に近いものと考えられる。Y791058の二つの薄片のうち、片方は金属鉄が多くそのなかにケイ酸塩の粒が含まれているが、もう片方はALグループの様な組織で、ケイ酸塩のなかに金属鉄などの不透明鉱物が含まれている。Caddo County隕石の隣接する3つの薄片は、それぞれ異なる割合でロドラナイトから抜けている物質である斜長石と普通輝石を多量に含み、これらの物質はFe-Ni-S共融液と共に母天体上で移動しただけでその残滓としてロドラナイトの様な隕石が生成しうることを示している。

　結論として、原始的エコンドライトの各サブ・グループを分けている特徴は重なりあっており、各隕石は母天体においてできた始原的な物質からの連続的な変化の、部分的なサンプルと考えられる。これまで提出されてきた形成モデルでは部分溶融で溶けた物質の内、玄武岩質的なものは爆発的火山現象で失われたとされていたが、本論文は、それらの物質は金属鉄などと行動を共にして濃集することを明らかにした。各原始的エコンドライトの中の鉱物の存在比の違いは比較的小さなスケールでの物質の不均一によって生成されうることが示されている。これまでの原始的エコンドライトの研究はその数の少なさ故にそれぞれのサブ・グループごとのものがほとんどであった。本論文は、南極で発見されこれまで研究されていなかった隕石を含む多数の原始的エコンドライトについての詳細な研究により、違う母天体であっても原始的エコンドライト全体が共通の生成過程を経て来ているとの結論を得、原始的エコンドライトの成因を考え、始原的惑星物質からの分化の最も初期の段階の分化の過程に関し新しい知見を示した。

　よって、審査員一同は、本論文が博士(理学)の学位論文としてふさわしいものであり、申請者に博士(理学)の学位を授与できると認める。