Clay Mineralogy in Drilling Cores from the Arabian Sea 利用統計を見る

Clay Mineralogy in Drilling Cores from the

Arabian Sea

著者名(英)

Saburo AOKI, Norihiko KOHYAMA, Toshio ISHIZUKA

journal or

publication title

Journal of Toyo University. Natural science

number

50

page range

147-162

year

2006-03

URL

http://id.nii.ac.jp/1060/00002517/

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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ja

Clay　Mineralogy　in　Drilling　Cores　from　the　Arabian　Sea

Saburo　AOKI，Norihiko　KOHYAMA　and Toshio　ISHIZUKA

　　Abstract：Using　X－ray　diffractometry（XRD）and　analytical　transmission　electron

microscopy（ATEM），64　sediment　samples　from　seven　sites　in　the　Arabian　Sea　were　analyzed for　clay　mineral　investigation．The　XRD　analysis　revealed　that　the　sediments　contain　the following　clay　minerals：such　as　smectite，　chlorite，　illite，　kaolinite，　and　palygorskite． However，　the　abundance　of　these　clay　minerals　varied　among　samples　and　differed according　to　time．　For　example，　a　sediment　core　from　site　720A　from　the　Indus　Fan contained　abundant　i皿te　and　chlorite，　but　no　abundance　of　smectite．　A　sediment　core　from Site　731A　of　the　Owen　Ridge　abundantly　contained　illite　and　chlorite，　but　smectite　and palygorskite　were　contained　next　in　order　of　abundance．　A　sediment　core　from　site　730A from　the　Oman　Margin　shows　distinguishing　features　in　abundance　of　clay　minerals　from other　sites：palygorskite　is　the　most　abmdant　clay　m㎞eral；iUite　and　chlorite　are　next　in order　of　abundance，　and　smectite　is　less　than　10％．　The　kaolinite　concentration　in　most　of　the samples　is　less　than　10％．　Illite　and　chlorite，　which　are　most　abundant　in　these　samples，　are considered　to　have　been　transported　from　Indian　and　Pakistan　drainage　areas，　but　some were　transported　from　the　Arabian　Peninsula．　Smectite　source　areas　seem　to　d近er　source areas　from　those　of　illite　and　chlorite　because　sediments　at　Site　720A　from　the　Indus　Fan have　no　abundance　of　smectite　from　the　Pleistocene　to　recent　times． 　　Smectite　might　have　been　transported　from　the　Arabian　Peninsula　rather　than　the　Deccan Traps，　India．　A　salient　characteristic　in　the　clay　mineral　assemblage　is　the　variable proponion　of　palygorskite　from　sample　to　sample　and　over　time．　A　sediment　core，　from　725C of　the　Oman　Margin　shows　no　palygorskite，　but　a　sediment　core　from　730A　of　the　same　area contains　palygorskite　in　the　j］rst　order　of　abundance　through　the　core．　Palygorskite　is inferred　to　be　a　key　tracer　for　paleoenVironments　of　the　stUdy　area．　Micr（トchemical　analyses of　clay　minerals　show　that　chlorite　is　diVisible　into　tWo　types：atri－octahedral　Fe－rich　type　and an　Fe－Mg　one．　Smectite　is　divisible　into　tri－octahedral　Fe　saponite　and　di－octahedral　Fe varieties　of　beidelHte．　Ilnte　in　this　study　has　potassium　contents　of　O．5　to　O．9　in　the　interlayer sheet． Key　words：Arabian　Sea，　Dri伍ng　cores，　Clay　mineralogy，　ATEM，㎜， Paleoenvironments，　Sedimentary　history，　ODP　117 ★NatUra1　Science　Laboratory，　Department　of　Economics， 　　Toyo　University　52820，　Hakusan　Bunkyou－ku　Tokyo　112－8606，　Japan

148

Saburo　AoKI，Norihiko　KoHyAMA　and　Toshio　lsHlzuKA

IMRODU㎝ON

　　ODP　117　prqject　drilled　at　thirteen　sites　in　the　Arabian　Sea．　In　this　study　the　authors analyzed　clay　minerals　in　the　dril㎞g　cores　from　seven　sites　in　the　Arabian　Sea．　Not　only qualitative　analysis，but　also　quantitative　estimation　of　clay　minerals　was　canied　out　in　detail using　X－ray　diifractometry　Q（RD）and　analytical　transmission　electron　microscopy（ATEM）． So　far，　the　authors　have　used　this　method　to　analyze　clay　minerals　in　many　sediment samples　from　seas　and　oceans　and　have　reported　those　results，（e，g．，　Aoki　and　Kohyama， 1998；Aoki　et　a1．，2001）． 　　Clay　mineralogical　studies　of　sediments　of　the　Arabian　Sea　and　oceans　related　to　the present　study　were　conducted　by　Kolla　et　al．（1976　and　1981），Debrabant　et　al．（1991），Krissek and　Clemens（1991），Sirocko　and　Lange（1991），　and　Aoki　et　al．（1991）．　Kolla　et　aL（1976　and 1981）pohlted　out　the　respec廿ve　origins　of　clay　minerals　in　surface　sediments　of　the　Arabian Sea　and　the　westem　Indian　Ocean　as　fbllows：smectite　is　derived　from　the　Deccan　Traps　of India；illite　and　chlorite　are　derived　either　from　the　Himalayan　complex　and　supplied　to　the Indus　Fan　and　adjacent　areas　by　the　Indus　River，　or廿om　soils　in　the　Iran－Makaran　region and　supplied　to　the　Gulf　of　Oman　by　nonhwesterly　Winds；kaolinite　in　the　northern　Arabian Sea　is　probably　derived　from　tropical　soils　of　southem　India；palygorskite　is　derived　from soils　of　the　Arabian　peninsula　and　Somalia，　from　which　it　is　supplied　to　the　Arabian　Sea　by westerly　and　southwesterly　winds．　Debrabant　et　al．（1991）reach　a　similar　conclusion　to reports　by　Kolla　et　al．（1976　and　1981）．　Sirocko　and　Lange（1991）reported　that　dust　plumes from　the　Red　Sea　area，　Arabia，　Mesopotamia，　Iran　and　Pakistan　consist　of　illite，　smectite， kaolinite，　chlorite　and　palygorskite，　in　decreasing　order　of　abundance．　They　also　dis廿nguish two　fluvial　contributions：achlorite－，illite，kaohnite－，　and　quartz－rich　assemblage　from　Oman and　Pakistan　into　the　Gulf　of　Oman，　and　a　smectite－rich　assemblage　that　is　dominant　off southern　India，　originating　from　rivers　that　drain　the　Indian　subcontinent．　Krissek　and Clemens（1991）pointed　out　that　the　terrigenous　dust　component　comprises　smectite，皿ite， palygorskite，　kao血lite，　chlorite，　quartz，　plagioclase　and　dolomite　which　is　consistent　with　the composition　of　source　areas　currently　supplying　sediment　to　the　Arabian　Sea．　In　recent　work by　Khormali　and　Abtahi（2003），palygorskite　is　identified　as　the　major　clay　mineral　along　with illite，　chlorite，　and　smectite　in　the　calcareous　arid　and　semi－arid　regions　of　southem　Iran．　An important　implication　is　that　palygorskite　in　Arabian　Sea　sediments　is　transported　not　only by　wind，　but　also　by　river　runoff．　The　present　study　is　the　first　to　present　detailed　clay chemistry　in　ODP　cores　from　the　Arabian　Sea．

SAMPI」ES　AND　ANALYTICAL　PROCEDURES

　　Samples　used　in　this　study　were　collected　at　two　sites　of　the　Owen　Ridge，　at　four　sites from　the　Oman　Margin，　and　at　one　site　from　the　lndus　Fan．　Locations　of　the　drilling　sites　are shown　in　Fig．1．　In　all，64　samples　were　used　in　this　study．　Raw　material　was　first　dispersed

in　distilled　water．　Then　particles　with　diameter　of　less　than　2　micron　meter　were　collected　by sedimentation．　Quantitative　and　qualitative　estimations　of　clay　minerals　are　based　on　the method　reported’by　Sudo　et　al（1961）and　Oinuma（1968）．ActUal　application　of　the　method　is reported　elsewhere（A．oki　and　Kohyama，1998）．　In　this　study，　the丘ve　major　clay　minerals chlorite，　illite，　smectite，　kaolinite　and　palygorskite　are　observed．　Total　amounts　of　fOur　or丘ve clay　minerals　are　expressed　as　100％．　Micro－chemical　analyses　of　clay　minerals　were　carried out　by　using　ATEM（Kohyama，1984）． 19°N lse， 17° 16° ’z°6．， 　　　　η Oman　Margin 　　　　Q〕 57°　　　　　　　5se　　　　　　　59°　　　　　　　60° Fig．　l　Location　of　the　drilli皿g　site　in　this　stUdy 　　　720 1ndus　Fan 61°

RESULTS

　　Venical　Changes　in　Clay　Mineral　Composition 　　Indus　Fan：Asediment　core　from　Site　720A　is　dominated　by　illite　and　chlorite，　as　shown　in Fig．2．　The　bottom　of　the　core　is　indicated　as　dating　from　the　Pleistocene．　The　abundance　of illite　ranges　from　64％to　29％and　is　49％on　average；that　of　chlorite　ranges　from　55％to　O％ and　is　33％on　average．　The　kaolinite　concentration　is　9％on　average．　Palygorskite　is contained　only　two　layers，　athough　the　uppermost　layer　contains　38％palygorskite．　The　most interesting　featUre　is　that　smectite　is　not　observed　throughout　the　Pleistocene．　Suggesting that　volcanic　material　such　as　volcanic　ash　has　not　been　transported　to　the　area　under consideration．　However，　ATEM　analyses　show　the　presence　of　smectite，　as　explained　later： XRD　did　not　detect　smectite，　but　ATEM　detected　a　trace　amount．　Another　feature　of　clay mineral　composition　is　the　presence　of　palygorskite　in　only　tWo　layers　of　the　Holocence　and Pleistocene．　Vertical　changes　in　chlorite　and　illite　compositions　are　neither　systematic　nor

marked

150

Saburo　AoKI，Norihiko　KoHyAMA　and　Toshio　lsHrzuKA 圏chtorite ■palygorsk辻e 口illite 口kaolin辻e L． Fig．2　Venical　change　in　clay　mineral　composition　in　sediment　core　at　site　720A 　　Owen　Ridge：Two　sediment　cores　at　Sites　721B　and　731A　in　the　Owen　Ridge　were examined．　In　the　sediment　core　of　Site　721B（Fig．3），　abundance　of　illite　ranges　from　50％to 26％（average　38％）．　Chlorite　concentration　ranges　from　54％to　O％（average　27％）．The content　of　smectite　ranges　from　48％to　O％（average　21％）．　Palygorskite　is　observed　in　only two　layers　and　its　content　varies　from　24％to　8％．　The　kaolinite　concentration　ranged　from 13％to　2％（average　9％）．　The　most　significant　feature　in　clay　mineral　composition　is　that smectite　concentration　tends　to　increase　downward　and　is　highest　in　the　bottom　layer，　dating from　the　early　Miocene．　Illite　concentration　is　also　highest　in　the　early　Miocene．　In　a sediment　core　from　Site　731A．（Fig．4），chlorite　abundance　ranges　from　55％to　14％（average 33％）．Illite　abundance　ranges　from　57％to　16％（average　32％）．　Palygorskite　abundance ranges　from　43％to　O％（average　19％）．　Smectite　concentration　ranges　from　29％to　O％（ average　11％）．　Kaolinite　concentration　ranges　from　10％to　O％（average　5％）．　Higher concentrations　of　chlorite　and　illite　in　the　tWo　cores　resemble　those　of　other　cores．　However， prevalence　of　palygorskite　throughout　the　core，　except　in　the　lowest　three　layers（early Miocene）dffers　from　those　of　other　cores．　The　illite　and　chlorite　contents　are　highest　in　the early　Miocene． 国smect詮e I国chlor比e 口palygorsk比e ロillite lNkaolinite Fig．3　Venical　change　in　clay　mineral　composition　in　sediment　core　at　site　721B

1■kaolin民e Fig．4　Venical　change　in　clay　mineral　composition　in　sediment　core　at　site　731A 　　Oman　Margin：Four　sediment　cores　at　Sites　725C，724A，730A，　and　728A　were　examined． In　the　sediment　core加m　Site　725C（Fig．5），　illite　concentration　ranges丘om　58％to　33％（ average　46％）．　Chlorite　abundance　ranges　from　53％to　21％（average　40％）．　Kaolinite concentrations　are　from　17％to　O％（average　9％）．　Smectite　concentrations　are　16％to　O％ （average　5％）．No　palygorskite　was　observed　in　this　core　sample．皿ite　tends　to　concentrate　in lower　parts　of　the　core，　but　chlorite　exhibits　an　opposite　trend　in　the　Pleistocene　age．　In　the sediment　core　of　Site　724A（F］g．6），　illite　concentration　ranges　from　58％to　21％（average　38％） and　chlo亘te　abundance　ranges　55％to　25％（average　38％）．Palygorskite　concentration　ranges 33％to　O％（average　10％）in　only　three　layers．　Smectite　concentration　ranges　15％to　O％ （average　7％）and　kaolinite　concentration　ranges　13％to　O％（average　7％）．　The　presence　of palygorskite　is　recogn泣able　i皿only　three　layers　in　the　Pleistocene．The　contents　of　illite　and chlorite　tend　to　concentrate　in　the　bottom　layers　during　the　late　Pliocene．　In　a　sediment　core of　Site　730A（Fig．7），　the　most　distinguishing　feature　is　the　presence　and　abundance　of palygorskite．　Abundance　of　palygorskite　ranges　from　57％to　18％（average　39％）．Palygorskite is　contained　from　Early　Mioicene　to　the　Pleistocene．　Chlorite　abundance　was　36％to　9％ （average　24％）．皿lite　concentration　ranges　34％to　14％（average　22％）．　Smectite　concentration ranges　24％to　5％average　10％）．　Kaolinite　concentration　ranges　23％to　O％（average　5％）．The abundance　of　illite　and　chlorite　tends　to　be　concentrated　at　the　bottom　layers　of　the　early Miocene．　In　the　sediment　core　at　Site　728A（Fig．8），　Illite　concentration　ranges　from　50％to 23％with　average　of　36％and　chlorite　concentration　ranges　59％to　13％（average　34％）． Chlorite　tends　to　concentrate　more　in　the　upper　half　of　layers　than　in　the　lower　half　of　the core．　However，　i伍te　concentration　shows　that　the　tendency　in　both　upper　and　lower　halves of　the　core．　Smectite　concentra廿ons　are　24％to　O％（average　8％）and　kaolinite　concentrations are　21％to　4％（average　11％）．Palygorskite　tends　to　concentrate　to　the　lower　haif　of　the　core． The　bottom　layer（Miocene）contains　34％palygorskite．

152

_{Saburo　AOKI} 　　　　　　，Norihiko　KoHYAMA　and　Toshio　IsHIzuKA 　　4．45m 21．85m 49．45m 　79．95m 110、45m 147．65m 176．65m 213．85m 234．65m 1圃smec也e ■chlorite 口palygorsk忙e 口iI阯e ■kaolin辻e F㎏．5　Vertical　change　in　clay　mineral　composition　in　sedment　core　at　site　725C 24．55m 50．45m 109．35m 139．75m 160．65m

自

F㎏．6　Vertical　change　in　elay　mineral　composition　in　sediment　core　at　site　724A 23．75m 52．25m 81．15m 110．15m 139．15m 168．15m tg1．15m 252．10m 331．60m 348．80m 397、10m 国smectite ■chlo市e 口pabgorsk忙e　i

ご’

Fig．7　Venica1　change　in　clay　minera1　composition　in　sediment　core　at　site　730A

ピ麟

口palygorskite 口illite ■kaolin辻e Fig．8　Vertical　change　in　clay　mineral　composition　in　sediment　core　at　site　728A

Micro－chemicalcomposition

　　Micro－chemical　analyses　of　clay　minerals　in　the　present　study　have　shown　that　smectite　is classi丘able　into　two　sub－groups：di－octahedral　and　tri－octahedral　types．　In　contrast，　all chlorite　belongs　to　tri－octahedral　type．　Figure　9　shows　TEM　morphology　of　chlorite　in samples　at　Site　720A　in　the　Indus　Fan．　The　sample　gA　is　Holocene；others　are　Pleistocene． Chemical　compositions　and　structural　fonnulae　of　the　chlorite　are　listed　in　Table　1．　The symbols　of　that　table　correspond　to　those　in　Fig．9．　The　TEM　morphology　of　chlorite　shown in　Fig．9shows　irregular　shape．　Its　outline　is　rough　feature（not　clear　cut）．　Chemical characteristics　of　chlorite　show　an　Fe一亘ch　type，　as　shown　in　720A，A　and　720A－D，　and　an　Fe－ Mg　type，　as　shown　in　720B　and　720　C．　Figure　10　shows　the　TEM　morphology　of　the　smectite in　sample　at　Site　720A　of　the　Indus　Fan　and　in　a　sample　at　Site　728A　of　the　Owen　Ridge． Sample　FIO－A　shows　the　presence　of　di－octahedral　beidellite　and　F10－B　is　montmorillonite， F1（NC　and　F饅D　are　tri－octahedral　saponite．　The　TEM丘gures　do　not　show　discemible　di－ octahedral　and　tri－octahedral　types．　Table　2　shows　chemical　composition　and　stnlctural f（）㎝ulae　of　these　smectites．　The　symbols　in　the　table　corresponds　to　those　in　Fig．10．　Figure ll　shows　TEM　morphology　of　smectite　in　the　sample　from　Site　731A　in　the　Owen　Ridge． Smectite　in　Figure　l　l　is　from　the　Holocene，　except　fbr　Fig．11D　of　late－Miocene．　Chemical composition　and　structural　formulae　show　that　the　smectite　is　of　di－octahedral　type beidellite，　as　listed　in　Table　3．　The　TEM　morphologies　of　smectites　A　and　D　show　a　r皿nd shape，　while　those　of　smectites　B　and　C　have　no　clear－cut　shape． 　　Figure　12　shows　the　TEM　morphology　of　saponite（A　and　C）and　chlorite（B）in　a　sample from　Site　731A　in　the　Owen　Ridge．　Sample　age　is　A（Holocene），　B（Pleistocene），　and　C（late－ Miocene）．Their　respective　chemical　compositions　and　stnlctural　formulae　are　listed　in Table　4．　Symbols　in　the　table　correspond　to　those　in　Fig．12．　The　TEM　morphology　of saponite　A　is　not　clear　cut　but　that　of　saponite　C　shows　a　strip　of　paper．　Chemical　properties of　saponite　show　an　Fe－Mg　rich　type．　Chlorite　in　B　appears　to　be　pillar－like　and　clear　cut．　The chemical　composition　shown　in　Table　4　is　Mg－Fe　type．

154

Saburo　AoKI，Norihiko　KoHyAMA　and　Toshio　IsHIzuKA Sio2 Al203 FeO

MgO

Tio2

MnO

CaO Na20

K20

1「otal（％） Si Al Tetra． Al Fe2 Mg Ti Mn Octa． 720A－A 25．47 19．93 45．08 　4．87 　2．01 　1．18 　0，75 0．71 100 2，61 1．39 　　4 1．02 3．87 0．74 0，16 0，1 5．89 720A－B 25．49 18，92 33．51 16．27 　1．97 　1．16 　1．94 0，73 100 2．49 1．51 　　4 0．67 2，74

237

0．15 0．1 6．03 720A－C 30．35 　15．4 29．12 15．48 　　2．5 　2，64 　3，3S 1．15 100 2，92 1．08 　　4 0、67 2．34 2．22 0A　8 0，22 5．63 720A－D 23．48 21．18 39，82 　　5，3 　2．61 　2．21 　3．07 2．33 100 2．41 1．59 　　4 0．98 3．42 0，81 0．2 0．19 5．6 Table　l　Chemical　composition　and　structUral　formulae　of　chlorite　in　sample　at　site　720A

、

pm

＝

B

轟＾ 濫灘一 Fig．9　TEM　morphology　of　chlorite　in　sample　at　site　720A

C

ぷ、、＿

　pm

一

D

Fig．10　TEM　morphology　of　smectite　in　sample　at　site　720A Table　2 Sio2 Al203 Fe203（FeO）

MgO

Tio2

MnO

CaO Na20

K20

Total（％）_Si A［ Tetra， Al Fe3（Fe2） Mg_Ti Mn Octa． Ca Na K lnter． 720A－A 56，15 2］．63 19．13 1．53 　1．89 2．14 5．03 　1．5 100 3，52 0．48 　　4 1．12 0，48 0．14 0．09 0．11 1．94 0．34

2614

00

720A－B 64．89 11．57 11．61 　　5．18 　　1．25 　　1．44 　　1．92 2，13 100 　　4 　　0 　　4 0．85 0．54 0．48 0．06 0，08 2．01 0．13

73

口O

O 728A－C 　34．1 20，56 C24．82） 13．92 　0．89 　1．36 　2．24 2，11 　100 2．35 1．65 　　　4 0．02 ｛1．29） 1．43 0，05 0，08 2．87 0．17

9613

00

728A－D 39．06 20，56 （2059） 12．72 　2．18 　　1．58 　　1、42 1．97 100 2．72 1．28 　　4 0．4 Ci．2） 1．32 0．11 0，09 3．12 0．11 80∨

1200

Chemical　composition　and　structural　formulae　of　smectite　in　sample　at　site　728A

156

_{Saburo　AoKI，Norihiko　KoHYAMA　and　Toshio　IsHIzuKA}

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晦、 荻ぷ． 織 　　　　　胆n：：

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Fig．11　TEM　morphology　of　smectite　in　sample　at　site　731A Table　3 Sio2 Al203 Fe203

MgO

Tio2

MnO

CaO

Na20

K20

Tota｜（％） Si Al Tetra． Al Fe3

Mg

Ti Mn Octa． Ca Na K Inter， 731A－A 53．82 　　13．7 12．44 11．67 　　2．5 　0．74 　2．95 　0．63 　　1．56 　　100 　3．43 　0，57 　　　　4 　0．46 　　0．6 　1．11 　0，12 　0．04 　2．33 　　0．2 　0，08 　0．13 　0，41 731A－B 52，75 16．35 12．92 　　9．28 　　2，13 　　　1．4 　2，15 　3．03 　　100 　3．39 　0．61 　　　　4 　0．63 　0，62 　0．89 　　0．1 　0．08

　232

　0．15 　0，25 　　0．4 731A－C 　　53，1 17．53 　　8．23 　　8．77 　　2．72 　　2．07 　　3．48 　4，1 100 　3．4 　0．6 　　4 0，72 　0．4 0，84 0．13 0．11 2．2 0．24 0，34 0．58 731A－D 52，24 18．87 10，75 　　8，63 　　　］．4 　　1．53 　　2．8 　3．78 　　100 　3．35 　0，65 　　　　4 　0，78 　0．52 　0．82 　0．07 　0，07 　2，27 　0．19 　0．31 　　0、5 Chemical　composition　and　structUra1　formulae　of　smectite　in　sample　at　site　731A

A

　　　㌻画慈難灘lli≡， 　　　一ぱぷ・一一“ 　　　「／t／／　　　／／tt／／t＾　t．tt　《trtt　r×　　’　内内　　　“ 　　　ざ　　”囁壱『ご　ぐ　：べ　 ’　　　　壱穿壱ぎ’｝　　”　 　　「　　　　　rr　tt　　づttヒrcL　　「＾’　tttttt　内 　　　　　　：　　’　　内　　　　 　　　r　　　　　内　内F内渉㌢　．wプ四1早Ψ照　囁ま瓦ttt r　　　　　内じ　　　　　内内w　囁ざ㌘s／一’　　tt．／t　巾　t’ttt

B

C

Fig．12　TEM　morphology　of　saponite　and　chlorite　in　sample　at　site　731A Sio2 Al203 FeO

MgO

Tjo2

MnO

CaO Na20

K20

Total（％） Si Al Tetra． Al Fe2 Mg TI Mn Octa． Ca Na K lnter． 731A－A 32．41 23．57 22．35 　11．77 　　1．79 　　1．37 　　2．68 　　4．06 　　100 　　2．35 　　1．65 　　　　4 　　0．36 　　1．35 　　1．27 　　0．1 　　0．08 　　3．16 　　0．21 　　0，37 　　0，58 731A－B 30．64 　　16．3 24．27 15．29 　4．47 　　2．86 　　3．82 　　2．36 　　100 　　2．9 　　　1．1 　　　　4 　0．72 　　1．92 　　2．16 　　0．32 　0．23 　　5．35 731A－C 41．08 18．92 21．43 　　9．11 　　2．75 　　1．95 　　1．55 　　2，16 　　100 　　2．88 　　1．12 　　　　4 　0．44 　　1．26 　　0．95 　　0．15 　0．12 　　2．92 　　0，12 　　0．14 　　0．19 　　0．45 Table　4　Chemical　composition　and　stuctural　formulae　of　saponite　and　chlorite　il　sample　at　site　731A 　　Figure　13　shows　TEM　image　of　chlorite　in　a　sample　from　Site　728A　in　the　Oman　Margin． The　ages　of　samples　are　A（Pleistocene）and　B　and　C（Miocene）．The　morphology　of　chlorite in　the　present　samples　shows　various　shapes　as　an　irregular　outline　of　A，　an　oval　shape　of　B， and　a　round　type　of　C．　The　chemical　composition　is　Fe－rich　type　and　Mg－Fe　type，　as　listed　in Table　5．　Figure　14　shows　a　TEM　image　of　palygorskite　in　a　sample　at　Site　721B　in　the　Owen Ridge　and　a　sample　at　Site　730A　in　the　Oman　Margin．　The　sample　ages　are　Pleistocene（A and　B）and】Late－Miocene（C　and　D）．　Palygorskite　in　C　of　Fig．14is　suggested　to　have　been reworked　in　sediments．　Morpholgies　of　broom－like　or　needle－like　shape　are　characteristic　of palygorskite．

158

Saburo　AoKI，Norihiko　KoHYAMA　and　Toshio　IsHIzuKA 　　pm

一

・“ ﾔ旙“藩』． Fig．13　TEM　morphology　of　chlorite　in　sample　at　site　728A Sio2

Ai203

FeO

MgO

Tio2

MnO

CaO

Na20

K20

－「otal（％） Si AI Tetra． Ai Fe2

Mg

T｜

Mn

Octa． 728A－A 25．22 　26．2 36．67 　3．95 　　1．9 　1．87 　3．18 　　　1

100

2．49 1．51 　　4 1．54 3．03 0．58 0．14 0．16 5．45 728A－B 25，35 23，36 27．92 16．21 　1、78 　2．17 　1．59 1．63

100

2．42 1．58 　　4 1．03 2．23 2．31 0．13 0．18 5．88 728A－C 29．03 16，58 29．15 11．69 　3，31 　2．96 　3．43 3．85

100

2．85 1．15 　　4 0．77 2．39

171

0．24 0，25

536

Table　5　Chemical　composition　and　structural　formulae　of　chlorite　in　sample　at　site　728A

ジヒ『 c葺藁三

A

d

tt_O癖蓬◇ 　　　　γm三

そ議藤・藤．

声 濠無三一鷲灘

灘難馨

難

藻灘・舞…驚㎜該三・…．・　－・－．濠

簸葦難葦・膿叢・ぶ驚　

．劉三　

叉懸

ゴ　　　

融聾三灘．　齢畿

Fig．　14　’IEM　morphology　of　palygorskite　in　sample　at　site　721B

DISCI∫SSION

　　mite　and　chlorite　are　major　constituents　in　the　clay　mineral　assemblage of　drilU皿g　cores　coUected　from　the　Indus　Fan，　the　Owen　Redge，　and　the　Oman　Margin． Concentrations　of　illite　and　chlorite　generally　are　highest　at　the　bottoms　of　the　cores． Smectite　concentration　is　not　a　significant　constitUent　i　l　any　core．　For　example，　smectite　is not　observed　in　core　720A　at　indus　Fan　and　smectite　concentration　in　other　cores　is　less　than 12％on　average，　except　for　a　core　721B　of　the　Owen　Ridge．　The　core　of　721B　is　characterized by　its　relatively　high　concentration　of　smectite（47％）in　bottom　layers　of　the　early　Miocene． Minor　ab皿dance　of　smectite　in　these　cores　suggests　that　the　supply　smectite　to　the　study area　from　sllrrounding　land　areas　is　small．　The　lack　of　a　detectable　amount　of　smectite　at　Site 720A　in　the　Indus　Fan　suggests　that　the　11dus　r　iver　in　lndia　is　not　a　major　source　area．　A small　amount　of　smectite　in　cores　of　the　Oman　Margin　and　Owen　r　idge　might　be　originate 仕om　the　westem　parts　of　the　area　studied：the　Arabian　peninsula　and　Africa．　However，　some researchers（Ko皿a　et　al．，1981；Aoki　et　al．，1991）pointed　out　that　the　output　of　smectite丘om the　Illdus　drainage　and　the　Deccan　Trap．　Kaolinite　concentration，　just　as　smectite，　is　a　minor constitUent　in　the　clay　mineral　assemblage．　No　systematic　or　remarkable　change　is　observed ㎞venical　constitUents．　On　the　other　hand，　the　verdcal　change　in　palygorskite　concentration

160

Saburo　AoKI，Norihiko　KoHyAMA　and　Toshio　lsHlzuKA is　signiflcant．　For　example，　two　cores　at　Sites　721B　and　731A　in　the　Owen　Ridge　show contrasting　patterns　i　l　abundance　of　palygorskite；the　core廿om　721B　contained　only　two layers，　whereas　the　core　from　731A　contained　it　in　all　layers，　except　in　the　lowest　three layers　dated　to　the　early　Miocene．　Abundance　of　palygorskite　in　four　cores　from　725C，724A 730A，and　728A　in　the　Oman　Margin　dffers　conspicuously　from　site　to　site：the　core　of　725C has　no　palygorskite　in　the　clay　mineral　assemblage　through　the　Pleistocene；core　724A contains　10％palygorskite　on　the　average　in　three　layers　of　Pleistocene；and　the　core　of　730A contains　palygorskite　of　57％to　18％（average　39％）from　the　early　Miocene　to　recent　time． Furthermore，　core　728A　contains　palygorskite　of　31％to　O％（average　11％）throughout　the Miocene． 　　Debrabante　et　al．（1991）examined　clay　mineralogy　in　dr皿ing　cores　from　the　Arabian　Sea and　reported　that　geographic　variations　in　the　relative　abundances　of　minerals　and correlations　with　depositional　processes　support　previous　interpretations　that：smectite　has been　supplied丘om　weathering　of　the　Deccan　Traps；illite　and　chlorite　have　been　supplied either廿om　the　Himalayas　via　ma血e　transport，　or　from　the　Iran－Makaran　region　by　winds； and　palygorskite　has　been　supplied　f士om　the　Arabian　peninsula　and　Somalia　by　winds．　The present　and　previous　studies（Aoki　et　a1．1991）fundamentally　support　the　interpretation stated　by　Debrabante　et　al．（1991）．　The　presence　of　palygorskite　in　Arabian　Sea　sediments has　been　reported　by　many　researchers（e．g．　Kolla　et　aL，1981）．　Palygorskite　in　marine sediments　can　serve　as　an　indicator　of　paleoenvironments　because　it　is　formed　under　dry land　areas　as　the　Arabian　peninsula　and　is　transported　to　the　sea　by　wind，　but　the　recent work　by　Khormali　and　Abtahi（2003）suggests　the　supply　of　palygorskite　to　the　Arabian　Sea by　river　runoff．　The　quantity　and　distribution　of　palygorskite　in　marine　sediments　is explained　by　the　intensity　and　direction　of　winds　or　monsoons．　Palygorskite　in　these　cores can　be　used　as　a　tool　assess　paleoenVironments　in　fields　such　as　paleoclimatology　from　the Miocene　Tertiary．　Characteristics　of　the　clay　mineral　composition，　excep　for　those　of palygorskite　in　Arabian　Sea　cores，　are　rich　in　illite　and　chlorite　and　poor　in　smectite　and kaolinite．　For　example，　the　total　amount　of　chlorite　and　illite　in　the　core廿om　Site　724B　is 100％，and　smectite　in　the　core　from　Site　720A　is　observed　in　only　one　layer　of　the　core． These　featUres　in　clay　mineral　compositions　might　provide　a　better　understanding　of　the paleoenvironment　around　the　study　area．　A　relatively　a　small　amount　of　smectite　in　cores 廿om　the　Arabian　Sea　suggests　less　output　of　volcanic　material　from　the　hinterland．　High concentrations　of　illite　and　chlorite　are　attributable　to　the　wide　distribution　of　sedimentary and　metamorphic　rocks　such　as　ophiolite　in　the　Arabian　peninsula．　A　small　amount　of kaolinite　in　cores廿om　the　Arabian　Sea　is　attributable　to　less　product　of　kaolin　minerals under　a　dry　environment　on　the　Arabian　peninsula．　A　t亘一〇ctahedra1　Fe－dch　saponite　is　found in　Arabian　Sea　sediments　and　might　originate　from　ophiolite，　which　the　basement　rocks㎞ the　Arabian　Sea　and　Arabian　peninsula．　Chlorite　is　generally　a　tri－octahedral　type　that　is　Mg－ rich．

SUMMARY

From　results　and　discussions　s伍ted　above，　the　following　items　are　summa血ed． 1．Clay　mineralogy　characteristics　of　cores　from　the　Arabian　Sea　include　the　presence　of 　　palygorskite，　ranging　from　almost　the　entire　sample　to　some　parts　of　the　cores，　a　core 　　廿om　Oman　Margin　showed　no　palygorskite　by　XRD． 2．The　abundance　of　palygorskite　in　cores　from　the　Oman　margin，　Owen　Ridge，　and　Indus 　　Fan　does　not　reveal　dfierences　at　each　site，　Suggesting　that　the　supPly　of　palygorskite　to 　　the　Arabian　Sea　is　not　related　to　the　distance　from　the　source　area，　Arabian　peninsula，　or 　　geOlOgiCal　time．

3．The　palygorskite　concentration　in　sedimentary　columns　seems　to　reflect

　　paleoenvironmental　aspects　such　as　paleoclimatology，around　the　study　area． 4．Chlorite　and　illite　are　the　most　abundant　clay　minerals　in　the　Arabian　Sea　sediments． 　　Smectite　is　not　a　m司or　cons廿tuent　in　the　clay　mineral　assemblage．　Kaolinite　is　a　minor 　　constituent．　These　clay　minerals，　except　fbr　smectite，　are　considered　to　be　of　clastic　o亘gin 　　廿om　their　chemical　and　morphological　features．　Vertical　changes　in　the　clay　mineral 　　assemblage　are　not　systematic　or　remarkable． 5．Smectite　comprises　tri－octahedral　Fe　saponite　and　di－octahedral　Fe　varieties　of　beidellite． 　　Chlorite　is　classhiable　into　tWo　types：atri－octahedral　Fe－rich　type　and　an　Fe－Mg　type．　Imte 　　in　this　study　has　potassium　ranging　from　O．9　to　O．5　in　the　interlayer　sheet． 6．Atri－octahedral　Fe－rich　saponite　in　Arabian　Sea　sediments　might　originate　from　ophiolite， 　　which　constitutes　the　basement　rocks　of　the　Arabian　Sea　and　Arabian　peninsula．

Ac㎞owledgements

　　The　authors　wish　to　thank　to　Professor　Oinuma　of　Toyo　University　for　allowing　our presentations　this　paper　at　the　321GC　held　in　Florence．　This　study　was　financiaUy　supported as　a　Special　StUdy　of　Toyo　University　in　2004．

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