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東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物

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Academic year: 2021

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(1)Title. 東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物. Author(s). 伊藤, 俊彦. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. B, 生物学,地学,農学編, 40(1): 65-71. Issue Date. 1989-10. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/6455. Rights. Hokkaido University of Education.

(2)    . 北海道教育大学紀要 (第2部B) 第4 0巻 第1号. 平成元年1 0月. lofHokka ido Un ive i jouma ty ofEducat i ion l I B) Vol t rs on (Sec .40 .l , No. oc tober ,1989. 東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物. 伊. 藤. 俊. 彦. 北海道教育大学釧路分校地学教室. lnterstrat i f ied chlorite/saponite associated with laumontite in the augite andesite ofthe Arekinai quarry. Tosh ihikoITO Laborato i th Sc l iver i ence i ro Col tyofEducat ly ofEar ege s on ,Kushi , Hokkaido Un Kush i ro 085. Abstract. The Arekinaiquarryi i tuated30km northeastofKushi i ty i ss teandes roc te which ‐Augi .owsis working forroad stone occurs assheet orlava f i te ntheandas . Theclay occurs widelyi. i thzeol tenetwrork‐Vei l thasbeenrevea Wi I L1 layl inara l ich edthattheassemblageofthec l l s ,Wh fchlorite,chlorite/sapo匝te andsmectite,conespondstothecolorofaluq arecomposed o f □ np o ti clay‐l snotabl e 化l atthe asselnblage 。fchlorite‐sinectite has notbeen obse1ved i f fer ‐ ‐ The d fcolor maybecaused bythechemi ence o lay calco]ヱlposition ofc 1ntheseinvestigation of .Fro X‐ray powder pat tern o fthec lay ロロneral ti s s suggested thatthe asselnblage was for ・ned ,i imー ly Vdt taneous hforn ingzeo s l i ul te veins underthe hydrother lalteration‐ Q 1na. は じ め に. 混合層粘土鉱物の研究は19 34年の Gr 1 974 l i ne rの研究に始まるが( 50 , 須藤) , 本格的な研究 は19 年代からであり, X線回折装置の普及に伴っ て, 多くの研究がなされ また いくつかの総括も み , , られる (井上, 1 「 986 な ど) 須藤 ( 1 9 ) 7 4 は 混合層鉱物を中 間性粘土鉱物として論じ . , , 中間性 鉱物は, A端成分鉱物からB端成 分鉱物へ, またはBからへAへの逆の変化をた どる途中の鉱物 で ある場合が多 い」 としている. しかし, 一方, 溶液から直接 に晶出した 初生的成因が考えられる , 混合層鉱物の産出が知られるほか( 1981 米田 ) 生成機構 についても多くの議論があり , , , 熱力学的 (65).

(3)  . 伊 藤 俊 彦. 1988 な鉱物相と見るか否かについても疑問 が残されている( , 白水) . このように, 混合層鉱物に関 しては, 未だ解明されていない多くの問題 があり, その産状, 結晶構造な どについて一層のデータ の集積 が望まれる.. この度, 釧路市北東方30km の東阿歴内採石場の普通輝石安山岩中の濁 沸石細脈の周囲に産 する 緑色粘土鉱物について検討した結果, 緑泥石, スメクタイ トおよび緑泥石/サ ポナイ ト混合層鉱物 からなることが明らかになった. これら粘土鉱物の組合せには, 肉眼的な特徴 (沸石脈と粘土鉱物 との空間的位置関係と対応) に応じた違いが見られ, X線的性質の検討からも, それら, 特に混合 層鉱物の成因を考える 上で興味ある結果 が得られた‐ 今回, 報告する濁沸石と共生 (共存) する混合層鉱物はそれだけが単独ではなく, 緑泥石, スメ クタイ トを伴う. これまでの報告では, 濁沸石−混合層鉱物の組合せでは, 緑泥石 が共に産するこ 1985 ) は緑泥石/ とは÷般的であっ てもスメクタイ トとの共生関係は極めて 少ない. また, 下田 ( スメクタイ ト混合層鉱物では, 緑泥石から形成されたものが天然に存在する か否か確かめられてい ないと述べている. よっ て, 今回の緑泥石, スメクタイ ト, 混合層鉱物の三者の共存は, 単なる混 在なのか? 緑泥石→緑泥石/サ ポナイ ト混合層鉱物→スメクタイ トヘの, また はその逆の変化の 途中経過の 一部を見ているの か?. 混合層鉱物の成因 を考える上で貴重な情報 を提供する と考え. る.. 粘土鉱物の産状と肉眼的特徴 東阿歴内地域の 基盤は上部白亜系からなり, これをおおっ て釧路層群な どの第四系が広く発達す ) の産状は, 溶岩状および岩床状で白 る. 採石の対象になっ ている普通輝石安山岩 (岡崎ら, 1965 亜紀の阿歴内層中にみられる. 局部的にではある が, 柱状節理の発 達や枕状溶岩構造が観察される 98 9 ). その肉眼的特徴は, 暗緑色の輝石の斑晶が灰緑色の石基に比較的多く含ま れるほか, (野中,1 本岩には熱水活動によりもたらされた沸石類 が産することである. その沸石類は主として濁沸石が 細脈や晶洞を形成して産するほか, 方沸石, トムソン沸石が少量認められる. ほかにも沸石を伴う. 火成岩の産出が, 根室半島 (溶岩流および岩床状粗粒玄武岩) から浜中 (岩床状石英モンゾニ岩). にかけて知 られている. 石英モ ンゾニ岩は根室半島地域に分布する粗粒玄武岩をもたらしたマ グマ i )‐ これらの岩石の活動の 時期や, モ ンゾニ岩に含まれ 950 の分化作用によるものとされる(Yag ,1. る沸石の 産状とその種類と, 東阿歴内採石場の岩石の それとの類似性な どから, その火成活動は互 いに関連している ことが予想される. これ以外にも同採石場周 辺には強く変質を蒙った安山岩や角 ) の産出が知られている. これらの火成岩相互の関係の詳細な どにつ 989 閃石輝石安山岩 (野中, 1 いては, 本地域 が平坦な丘陵地のため露頭に恵まれず, 野外でこれらの関係 を十分に観察すること はできない が, 沸石を伴う熱水変質作用は普通輝石安山岩以外の火成岩には認め られない.. 東阿歴内産の混合層鉱物は, 普通輝石安山岩中の沸石細脈に伴われるものである. 沸石細脈は網. 状をなし,その脈幅は一般に数 mm から数cm と膨縮に富み,沸石の濃集部分では6∼7cm にもな る. 粘土鉱物の集合は, 沸石脈の中に含まれるもの と脈際の変質岩石として産するものとがある. その粘土化した母岩の状 態は, 必ずしも沸石脈に近いほど強く粘土化している とはいえない. その 粘土化の範囲は, 対称縞状構造のような, 脈の中心から外側への規則だっ た変化は認められず, 新 鮮な母岩と粘土化岩の間 には, 野外で容易に識別できる ほどの明瞭な境を持たない.. 野外観察では, 特徴的な粘土鉱物集合体の色の違いに注目して, それらを帯黄緑灰色, 濃緑色お 6) (6.

(4)  . 東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物. 3. よび帯褐緑灰色を呈する粘土 (粘土鉱物を含む母岩全体の色でもある) の3種類に人為的に区別し た. これら粘土鉱物の集合は水に浸すだけで容易に崩れる. 今回はこのよう に軟らかく脆い粘土鉱 物の集合についてのみ取り扱った. 濁沸石に伴う緑泥石/モンモリロナイ ト岩混合層鉱物については, 既に金原・吉村 ( 197 3 ) がグ リータフ地域から産する両鉱物の密接な共生関係に注目し, 濁沸石の合成実験結果な どから その , 0Cより低温であろうと推論している X線による検討は 前述の肉眼的特徴に 晶出温度を100∼140 . , よっ て区分した3個の試料グループと他の1個の試料について行っ た それらは,帯黄緑灰色粘土: . C, o o , C2 o , 帯褐緑灰色粘土:C3 , 濃緑色粘土: oよ り な る. C. は濁沸石の1∼2 の自形結晶の濃集部にその間を埋めて産 する. mm 。. C 2 。は変質母岩中のもので, 少量の沸石を斑状に含み, 灰白色の斜長石の板状結晶や暗緑色短柱状. の輝石が肉眼で見られる. 一部に, 後述の C4 。に類似の濃緑色粘土を伴う. C3 は変質の程度は C にほぼ類似し 粘土化している石基の部分が全体 にうすい赤褐色を帯びる o 2 o , 以外は, 大きな相違は見られない. その着色の原因は微細な赤鉄鉱が含ま れるためと考えられる . C 4 0は濃緑色を呈するほか, 剥離面でしばしば真珠光沢を示す. ÷般に沸石脈の近くに見られるこ とが多い. また, 脈中にも産し, 今回の試料は一部で自形の濁沸石集合 の間を埋め C, , 。に類似の産 状を示す.. X 線によ る 検討 実 験 は 理 学 電 機 製 ガイ ガ ー フ レ ッ ク ス (RAD−工B) を 用 い CuKα Niフ ィ ルタ ー 35kV 10 , , , , 0 皿A, ス リ ッ ト : 10 ‐丑15 mm‐10 , 走 査速 度 : 1 /min の 測 定 条 件 で 行 っ た.. X線回折の結果, 最も濁沸石に多く伴われる粘土鉱物は, 長周期の回折線の存在から混合層鉱物 と考えられた (F i ) g ‐1 . しかし, 定方位試料のX線回折 (底面反射) 図は, そのピークが全ての試 料で非対称であり, 複数の粘土鉱物が混在 していることを示す . それら定方位試料のX線回折線像の特徴は以下のよう である 1)30A 付近の長周期反射はC . , 。 , C2 o , oで明らかであるが,C 4 。ではほとん ど認められない.この長周期反射の強度は C, 。で最も強く,. 回折線の位置はいずれの試料も30.4A と同じ値を示す 2)14人のピークはC. を除き−他のすべて . o , の回折線像において高角度側に広く裾を引き, C3 o 4 oでは明らかに2つの回折線が重なり合っ て ,C 認められる. 3) 高角度側の4‐8A, 3‐ 6Aなど回折線の位置に注目すると, その回折パターンから C と C の2つのグループにまとめられ る. これら未処理のX線回折結果からは, 本試 o o 4 o , 3 料は混合層鉱物を含む ことが明らかになっ たほかは, 粘土鉱物の種類は決定できない しかし 産 , . 出場所, 粘土鉱物集合としての色の違いとは関係なく, 長周期反射が304Aで すべて同一の混合 ‐ ,. C. oと. 層鉱物からなると判断さ れる. 次に, 以下, 各試料について薬品及び加 熱処理により, 底面反射の変化を検討した結果について 述べる. エ チ レ ン グリ コ ー ル 処 理 (E‐ G.) (Fig ‐2) の 結 果, C, oは 未 処 理 の も の に お い て 30‐4A に 見 ら れ. る長周期反射が31 4‐7Aの反射が1 5‐5Aに, それぞれ移動する. さらに高角度側の7 .5A に, 1 ‐2 , A ピー 4−8 ク は2つに分離する. 長周期反射とその高次の反射が明瞭に認められる d( 0 1 ) 0 , 3‐6 の . をエチレングリ コール処理後の回折図の高次反射 の面間隔から求めると30 8Aを示す 加熱処理 ‐ . 0C) (Fi ( 4 50 )では長周期反射のピークが多少不鮮明ながら29−4A に移動する ほか 他の反射の g ‐4 , 7) (6.

(5)    . 4. 伊. 藤. 俊. 彦. ) にほぼ一致する. 以上より混合層鉱物はスメクタイ トと緑泥 981 移動もこれまでに報告 (米田, 1 十 i ) (F 石の規則型混合層鉱物であると考えられる. しかし, 硝酸アンモニュウム処理 (NH4 g. 3) ウム処理 ど変化は認められなか た エチレングリコール処理と硝酸アンモニ ではほとん ュ っ 。 , 加熱 2A, 処理の結果を合せて検討すると, 14A(エチレングリコール処理のものには明らかでない) , 7‐ 4.7A,3 .57Aの各回折線は, いずれの処理でも移動せず緑泥石のものと判断される. 本試料は緑泥 石と混合層鉱物 が混在するものからなることが明らかになっ た. 同様に,C2 。は緑泥石, 混合層鉱物, スメクタイ トの3つの粘土鉱物 が,C3 。はほとん ど 。は混合層鉱物とスメクタイ トの2つが混在し,C4 ス メ ク タイ トの み か ら な る. な お, C4 oの エ チ レ ン グ リ コ ー ル 処 理 で 現 わ れ る, 7.7A, 3‐4A の 付 近. にピークを持つと思われる幅の広い反 射については, 反射の位置としては混合層鉱物のそれに対応 する が,更に詳細な検討が必要である.この幅の広い反射を示す鉱物以外,未処理の回折線像の14▲ のピークの高角度側へ裾を引くことに対応する鉱物の存在は, エチレングリコール処理後の回折結 果からは認められない. また, 硝酸アンモニュ ウム処理により認められる1IAの回折線に相当する ものは, 他の試料には認められず今後の検討課題である. ) が L54 2A であることから, 3八面体規則型混合層鉱物であり, 緑泥 C, 060 oの混合層鉱物はd( 060 ) が1‐54Aであり, 3 石/サポナイ ト混合層鉱物と判断した. 同様に oのスメクタイ トはd( 八面体型スメクタイ トである.. ま とめ およ び考察. 普通輝石安山岩に見られる粘土化した部分の, X線による粘土鉱物の検討結果, 混合層鉱物を含 んだ興味ある鉱物組合せが認められ, それら粘土鉱物の性質について 種々の処理を加えて, X線に よる検討を行った. これまでの多くの混合層鉱物の記載の中には, このようなほぼ連続的な鉱物組合せの変化の報告 は少ない. 粘土鉱物は微細 であるので, このたび取り扱った試料の中の各鉱物 が, 1) いわゆる共 生関係 (ほぼ平衡状態で晶出) にあっ て, それに支配されて鉱物組合せと回折強度の違いが見られ るのか? 2) 単なる複数の粘土鉱物の混在によっ て量比が変わり, 結果として組合せが変わった を鉱物粒の単位で見極めることは不可能である. しかし, C, 。か ら C oまでの鉱物組合せとそれらのX線回折強度 (含有量の違いの反映か, 結晶度の違いの反 4 映かは不明) や熱的強度といっ た鉱物の熱的性質の違いの間には, 対応が見られる. 即ち, 緑泥石 ようにX線回折図に表現されたのか?. と混合層鉱物の共在の間には弱い正の相関関係が, また, スメクタイ トと混合層鉱物の間にも弱い 負の相関関係が, それぞれ認められること. スメクタイ トと緑泥石のみの組合せは見られないこと などから, 図示したように, 緑泥石→混合層鉱物→スメクタイ トあるいはその逆の順に生成したこ とが考えられる. しかし, これらの粘土鉱物の主たる成因は, 沸石脈生成に伴う熱水変質作用であ ることから, エネルギー的には, 風化変質作用や続成作用で考えられているような, スメクタイ ト →混合層鉱物→緑泥石の 生成順は考え難い. ただし, この順序として表わされるものの中には, 既. 存の鉱物が新たな条件下で他の鉱物に変化する道筋を表す場合と, 条件の変化に応じて順次生成す るもの が変わる場合の2通りが考えられる. スメクタイ トは風化変質作用な どでも容易に生成する ので, ここで論じているスメクタイ トについても2次 的成因も含めて更に詳細な検討 が必要である が, 以上述べたお互いの密接な関係からは, 同じ熱水変質作用により ほぼ同時に生成したと考えら れる. このた び得られた C, 。∼C4 oの種々の粘土鉱物の組合せは, 既述のように, 野外におけるそれ 8) (6.

(6)  . 東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物. 5. C o ・. ス 3 6 .. 7 3 .. 3 .頭. X 5 8 ‐. c ≠ 。. 3 ∼” .. 3 0 4 A ・. X ヰ 8 .. 2 9 ‐気. .. も諒. ‐. 又 7 3 .. 2 2 6 ( c ) 。恥. 2班ス. X 3 6 3 ‐. ぴ 1. C 。 ・ 毒. 2 0. む 4. F g・1. メニ f f rac i i ray d t ー on patternsofodented agg!egates‐. X。 1 6 8 ‐ E G . ‐       7 6 A . K△ 5 I . ムム宏. 3 8 2 A . ス3ふ” 3 7 5 .. 3 ‐”A. え 7 7 ・. C , 。. 。 2 8仏 .. 5 ‐ム. 貫 4 3 . E ・ 2 9 ( c ば ぬ). 寺 ,. 6 ‐ 2. ザ 3. ザ 4. F i i f f ion pat tenl ray di ract t ± l g.2 sofsa ーmpI E浩 t reated wi出 仕l ee ene glycol . X‐ yl ‐. 9) (6.

(7)  . 伊 藤 俊 ‐彦. 6.   ユ ム 5 A ‐. X 7 1 8 .. C o ,. 0ふえ 3. ス 8 3 5 . ス ムフ 9. ユ P. え 4 7 9 ‐. 1 P. X 7 2 .. 7 .法. X 5 5 3 .. C 。 ,. 3 5 5 A ‐. C 。 ..    .    .    . c , 。.    . thl −N anuno匝um 凪t t f f ion pat te ra e inplest reated wi 賢g.3 sofsa l l l ract ‐ . X‐ray di. . 460 C ス 豪 8 o ‐ 7 .. 嵐誉 卸ス. x り8. c o i. 4M . 3 .縦 3. ス 9 . X9 8 .. o 1 0 0 A7 ; ・ 0 ′ . ^ 7 ス 以・ 0. ‐ 2 2 8 c k ( ) u q. 。 l o. 3 3 9 A . o ム 7 6 A .. 1. ス 7 3 9 .8 2 ・. ; ザ. ▲ c o ’. も ‐ 4. 0Cforone hou工 50 f f ion pat ternsofsampl Fig‐4 eS heated at4 ray di ract . ×−. 0) (7.

(8)    . 東阿歴内採石場産の混合層粘土鉱物. 7. oC加熱した試料に らの色の違いに基づいた区分に対応したものである.色の違いは,加熱処理で450 おいて, 緑色の強いものほど赤褐色を呈する結果になり, このことから緑色は鉄の含有量に対応す るものと考えられる. すなわち, 粘土鉱物の組合せは, 鉱物それ自身の化学組成の違いでもあるこ とになる. 更に, それは鉱物の物理質性質の違いとして, 加熱処理後のX線回折像にも現われる. 以上のことから, 組合せを異にする粘土鉱物は異なった化学組成の溶液 (熱水) の下で, それぞ れが生成したことになる. しかし, 野外の観察からは, 沸石脈を生じた熱水の活動は大きくみて一 度と考えられる. よっ て, 一度 の熱水活動の間に, 熱水溶液が周囲の岩石との反応により, 溶液の 化学組成を変え, 主として温度の低下に従いながら, これらの粘土鉱物を生じたものと解するのが 最も無理がないと考える. C4 。のエチレングリコール処理により現われる7.7Aと3‐4A付近 の幅の 広い回折線像(Fi )に類似するものが, カオリ ン/モ ンモリロナイ ト混合層鉱物にのみ知られて g ‐2 いる. それは底面反射によるとみられているが ( Sudoand Hayashi, 1956), そ の 理 由 と し て は 成 分層の比率の異なるものが混在しているとか, あるいは積み重なっ た成分層の平行性の乱れによる とか, などの考えが出されているが明確ではない. この度の試料 C oに見られた幅の広い回折線像が 4 混合層鉱物によるものとすれば, 新たな事実であり, 今後混合層鉱物の成因を考える上で貴重な手 がかりを与えるものとなる であろう.. 文. 献. 伊藤俊彦 ( 1 97 6 ) , 北海道東部・浜中モンゾニ岩中の沸石類と若干の鉱物にっいて, 北海道教育大学紀要 (第2部B) , VOI i Q2, p .26 ‐35−47 ,N .. 伊藤俊彦( 197 ) 9 l , 北海道・根室半島のアルカリ粗粒玄武岩晶洞中の沸石類, 北海道教育大学紀要(第2部B) ‐29 , Vo , NQ2, p .19‐27 .. 井沢英二 ( 98 1 6 ) ‐ 24 , 浅熱水鉱床に伴われる粘土鉱物, 鉱物学雑誌, 第17巻, 特別号, p .17 . 金原啓司・吉村尚久 ( 197 3 ) 粘土鉱物とグリーンタフ変質 地質学論集 第9号 ‐ 2 2 7 237 , ‐ , , ,p .. 野中利晃 ( 1 9 8 9 ) 1路分校学士論文, 手記. , 標茶町東阿歴内採石場周辺の地質, 北海道教育大学釧 岡崎由夫・長浜春夫 ( 1 96 5 ) 65 , 5万分の1地質図幅説明書 「尾幌」 北海道開発局, p .1‐ . 下田 右 ( 1 98 ) 5 粘土鉱物研究法 創造社 2 4 3 , , ‐ . ,p 白水晴雄 ( 1 98 8 ) 85 , 粘土鉱物学, 朝倉書店, p .1 .. 米田哲朗・渡辺 隆( 1 98 1 ) 3‐ 4 , 北海道轟鉱山忠越鐘の金銀鉱石にともなう混合層粘土鉱物, 鉱山地質特別号,10 ‐1 ,p 149 .. Ya際,K‐( inerocksofthe Nemurod 1 950 ) i ido l l t s面c ,Petroloを謬 ofthealkal ‐Bu ‐Geol ‐Soc .A血‐ ,Hokka ,Japan VO1 ‐61 .1516 . ,p. (71).

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