博士（理学）清水 学位論文題名
Genesis of gold and sliver mlneralization at the Koryu mlne ，SOuthWeSternHOkkaidO ，Japan
（西南北海道光竜鉱山における浅熱水性金銀鉱化作用の成因論的研究）
学位論文内容の要旨
徹
近 年 、 世 界 的 に 浅 熱 水 性 金 銀 鉱 床 の 成 因 論 的 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ て い る 。 本 研 究 で は 、 光 竜 鉱 山 の 浅 熱 水 性 含 金 銀 石 英 脈 に お け る 、 鉱 石 ・ 脈 石 鉱 物 の 成 長 組 織 と 化 学 組 成 、 流 体 包 有 物 お よ び 安 定 同 位 体 比 の 検 討 を 行 い 、 金 銀 鉱 床 形 成 に 関 与 し た 熱 水 の 特 性 、 挙 動 、 起 源 並 び に 金 銀 の沈殿メカニズム を明らかにするこ とを研究目的として いる。
光 竜 鉱 山 は 西 南 北 海 道 支 笏 湖 北 方 に 位 置 し 、 新 第 三 紀 中 新 世 の 漁 川 層 黒 色 泥 岩 中 に 胚 胎 す る 浅 熱 水 性 含 金 銀 石 英 鉱 脈 型 鉱 床 で あ る 。 鉱 脈 は1号 ヒ か ら8号 ヒ ま で 知 ら れ て お り 、 い ず れ も 東 西 系 の 裂 罅 中 に 脈 状 に 胚 胎 す る 。 傾 斜 は 概 し て70〜80度 北 落 ち で 、 脈 幅 は 非 常 に 膨 縮 に 富 み 、 20cmから2mまで変 化し、脈内縞状構 造が発達している。
露 頭 お よ ぴ 室 内 サ ン プ ル 観 察 で は 、 脈 内 の 顕 著 な 破 砕 構 造 お よ び 切 り 合 い 関 係 が 認 め ら れ 、 鉱化ステージを詳 細に区分する事が 出来る；前期脈：E‑I，II，m、後期脈：L，I H，m，IV，V，V【，V[[。 に 区 分 出 来 る 。 前 期 脈 で は 、 透 明 か ら 白 色 を 呈 す る 石 英 、 ヨ ハ ン ゼ ナ イ ト 及 ぴ 炭 酸 塩 鉱 物 等 の 晶 出 が 見 ら れ る 。 一 方 、 後 期 脈 ぼ 両 盤 際 よ り 白 色 、 青 灰 色 お よ ぴ 茶 褐 色 を 呈 す る 石 英 や 、 氷 長 石 お よ び 緑 泥 石 ー ス メ ク タ イ ト 混 合 層 鉱 物 が 顕 著 に 累 皮縞 状 構造 を示 す 。金 銀鉱 物 はE・n，L．I III, IVお よ びVで 認 め ら れ る 。L‑III期 で は 、 多 量 の 金 銀 鉱 物 が 緑 泥 石 ー ス メク タ イト 混合 層 鉱物 に 密 接 に 伴 っ て 晶 出 し 、 氷 長 石 と 交 互 に り ズ ミ カ ル に 沈 殿 し て い る こ と が 特 徴 で あ る 。 後 期 脈L・II IIIお よ びVIIに お け る 氷 長 石 のKーAr年 代 測 定 を 行 っ た ． 測 定結 果 は、1．2土0．7 Ma（L．I）11．19土0.09 Ma (L‑II【・c）およぴ0.91土0.19，0．81士O．17 Ma（L・viDであり、第四紀の非常 に若い形成年代を 示す。
金 銀 鉱 物 の 晶 出 は 主 に 後 期 脈 で 認 め ら れ 、 そ れ ら は 主 に エ レ ク ト ラ ム ， ア ー カ ン サ イ ト ー ア グ イ ラ 鉱 、 ポ リ バ ス 鉱 ， ピ ァ ス 鉱 ， 濃 紅 銀 鉱 ― 淡 鉱 銀 鉱 系 鉱 物 等 で あ る 。 代 表 的 な 金 銀 鉱 物 の 化 学 組 成 は 、 エ レ ク ト ラ ム ：41〜63 atomic Ag％ 、 ア ー カ ン サ イ ト ー ア グ イ ラ 鉱 ：4．9〜42．O AgSe mol％である 。
全 鉱 脈 を 通 し て 普 遍 的 に 産 出 す る 石 英 は 、 極 め て 多 様 な 成 長 組 織 を 示 す 。 特 に3号 ヒ で は 、 櫛 歯 状 組 織 、 瑤 炎 状 組 織 、 微 品 質 組 織 、 樹 枝 状 組 織 、 繊 維 状 組 織 、 コ ロ フ オ ー ム 状 組 織 お よ ぴ 球 果 状 組 織 な ど 多 彩 で あ る 。 主 要 金 銀 鉱 化 ス テ ー ジL m期 で は 、 微 晶 質 石 英 は 金 銀 鉱 物 と 共 生 しており、櫛歯状 石英と交互に沈殿 している。
石 英 中 の 流 体 包 有 物 は 、 そ の 産 状 か ら7っ の タ イ プ に 区 分 で き る 。 そ れ ら の う ち 、 タ イ プA， Bお よ ぴCは 、 従 来 よ り 定 義 さ れ て い る 初 生 包 有 物 に 相 当 す る 。 夕 イ プAは 櫛 歯 状 石 英 の 擬 樹 枝 状 組 織 に 多 量 に 伴 わ れ 、 石 英 の 透 明 部 に 単 独 に 分 布 す る も の （ タ イ プA‑l)、 お よ び 石 英 の 錘 面 部
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に 斜 向 し て 不 規 則 な 形 状 を な し て 分 布 す る も の （ 夕 イ プA‑2)に 区 分 さ れ る 。 タ イ プA‑1に は 、 気 相 に 富 む 流 体 包 有 物 と 液 相 に 富 む 流 体 包 有 物 が 混在 して お り、 鉱床 形 成時 に鉱 液 は沸 騰し 、 液相 お よび 気 相か らなる二 相流ヰ勘躡准した ことが推定される 。このような流体包 有物は、多くのス テージの櫛 歯彩ぎ百英中で観察される。特に後期脈主要金鍍；イヒステージL‑IIpSでは、沸騰現象を示す櫛歯l:k百英がりズ ミカ ル に微 晶質 石 英と 交互 に 沈殿 して い る。 タイ プBは 後 期脈L， VI‑c期 での み観察され、 櫛歯状石英 の 細 か い 結 晶 成 長 縞 に 沿 っ て 分 布 す る 。 こ の 場 合 、 比 較 的 気 ／ 液 比 が 一 定 で あ り 、 明 瞭 な 沸 騰 現象の産状は認められない。
加 熱 冷 却 顕 微 鏡 を 用 い て 、 初 生 流 体 包 有 物 の 均 質 化 温 度 を 測 定 し 、 石 英 の 形 成 温 度 を 推 定 し た 。 前 期 脈 、 後 期 脈 と も に 概 し て250〜260℃ 前 後 を 示 す が 、 双 方 の 脈 の 末 期 ス テ ー ジ で は そ れ ぞ れ220℃ ，196‑‑238℃ ま で 低 下 す る 。 す な わ ち 、 鉱 脈 形 成 過 程 で は2つ の 異 な る 熱 水 活 動 の サ イ ク ル が 認 め ら れ る 。 金 銀 鉱 物 が 多 量 に 沈 殿 し た 後 期 脈III期 で は 約250℃ を 示 し 、 金 銀 鉱 化 作用は約250℃付近で生じたと考えられる。
流 体 包 有 物 のNaCl相 当 塩 濃 度 は 、 全 体 と し て 前 期 脈 、 後 期 脈 と も に 約3wt％ 以 下 の 低 い 値 を 表 わ す 。2号 ヒOmL前 期 脈 に お い て は お よ そ2〜3wt％ を 示 す 。 一 方 、 後 期 脈 で は 前 期 脈 に 比 ぺ て、0．5〜3．5wt％のやや広い組成範囲を示す。
Haas（ 19 71)，Fournier（1985)ら に よ る 沸 騰熱 水の 圧 力・ 深度 計 算法 を応 用 する と、 静 水圧 下 で の 鉱 床 の 生 成 圧 カ お よ ぴ 深 度 は 、 生 成 温 度 約250℃ で は そ れ ぞ れ 約68barお よ び 約850mと 推 定 さ れ る 。 ま た 検 討 試 料 を 採 取 し た 光 竜 鉱 山3号 ヒ30mLは 、 現 在 の 地 表 か ら 約270m下 部 に あ り 、 第 四 紀 以 降 削 剥 量 が400〜600mあ っ た （ 第 四 紀 地 殻 変 動 研 究 グ ル ー プ 、1968)と す れ ば 、 生 成深度は約670〜 870mになり、上記推定結果と矛盾しない。
鉱液カ flJ250℃の 中陸低塩濃度熱水で あったことを考慮 すると、金はH2Sが優勢硫黄種のもとで砺汀ヒ物 錯t&Au(HS)2)として運搬された と推定される。さ らに熱水の浅所沸騰 に伴う0コ2やH2Sの脱ガス作用によっ て、金の硫f蟐嚠チ体 の分解が生じ、金は 沈殿したと考えら れる。光竜鉱山で は、熱水の沸騰が曝り返し生 じたことが引 き金となって、金 の沈殿がりズミカ ルに起こっていたこ とがフイールドの薗｜犬から示唆され る。
ニ つ の 後 期 脈 ス テ ー ジ に お け る 水 素 ・ 酸 素 同 位 体 比 は 、 そ れ ぞ れ6D： ―84．6〜 −87．1％。 ． 6180:―7．8〜―6．8％。0．I・a），6D：−78 ‑−76.6%。，6180:−8．2〜―7．2％。（L・VI‑c)である。鉱床付近 の天 水 の6Dおよび6180がそれぞれ： ‑ 76〜ー65%。， ―11．2〜 −10．2％ 。であることを考 慮すると、
鉱 液 は 天 水 起 源 で あ り 、 高 い 水 ／ 岩 石 比 の 割 合 で 熱 水 と 岩 石 が 反 応 し て い た こ と を 示 唆 す る 。 ま た 鉱 液 の 酸 素 同 位 体比 は、 前 期ス テー ジ では ―5%。 前後 であ る が、 後期 で は約2％。 ほど 低 下し 、 概 し て ―6％ 。 〜 ー8％ 。 前 後 の 値 を 示 す 。 こ れ らの 結果 を 総合 する と 、前 期ス テ ージ と後 期 ステ ー ジの鉱脈は、明らかに異なる熱水活動によって形成されたと考えられる。
以 上 得 ら れ た デ ー タ お よ び 考 察 を も と に す る と 、 本 研 究 で は 以 下 の 結 論 が 得 ら れ る 。 光 竜 金 銀 鉱 床 の 形 成 に は 主 に 二 種 類 の 天 水 起 源 の 熱 水 系 が 関 与 し 、 前 期 脈 を 形 成 し た 熱 水 は 基 盤 岩 中 を 通 過 し て き た 可 能 性 が 高 い 。 ま た 後 期 脈 形 成 時 に は 新 た な 裂 罅 系 が 形 成 さ れ 、 低 塩 濃 度 熱 水 の 寄 与 が 高 ま っ た と 推 定 さ れ る 。 そ の 後 、 金 鉱 化 作 用 は 、 後 期 の 比 較 的 熱 水 活 動 が 盛 ん な 時 期 に も た ら さ れ 、 深 度850m付 近 で の り ズ ミ カ ル な 沸 騰 に よ りAu(HS)2 が 分 解 さ れ た 結 果 、 約250
℃の中性熱水から金が多量に沈殿したと考えられる。
本 研 究 の 光 竜 鉱 山 や 菱 刈 鉱 山 で 代 表 さ れ る 日 本 の 浅 熱 水 性 金 銀 鉱 床 で は 、 熱 水 の 浅 所 沸 騰 が 金の主要な沈殿要因であると解釈される。
学位論文審査の要旨 主 査 教 授 石 原 舜 三 副査 助教授 松枝大治 副査 助教授 菊地 武
学 位 論 文 題 名
Genesis of gold and sliver mlneralization at the Koryu mine, southwestern Hokkaido, Japa.n
（ 西 南 北 海 道 光 竜 鉱 山 に お け る 浅 熱 水 性 金 銀 鉱 化 作 用 の 成 因 論 的 研 究 ）
近 年 、 世 界 的 に 浅 熱 水 性 金 銀 鉱 床 の 成 因 論 的 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ て お り 、 新 た な 金 銀 鉱 床 の 発 見 ・ 開 発 に 寄 与 し て い る 。 本 研 究 で は 、 光 竜 鉱 山 の 浅 熱 水 陸 含 金 銀 石 英 脈 に お け る 、 鉱 石 ・ 脈 石 鉱 物 の 成 長 組 織 と 化 学 組 成 、 流 体 包 有 物 お よ ぴ 安 定 同 位 体 比 の 検 討 を 行 い 、 金 銀 鉱 床 形 成 に 関 与 し た 熱 水 の 特 性 、 挙 動 、 起 源 並 び に 金 銀 の 沈 殿 メ カ ニ ズ ム を 明 ら か に す る こ と を 研 究 目 的としてい る。
光 竜 鉱 山 は 西 南 北 海 道 支 笏 湖 北 方 に 位 置 し 、 新 第 三 紀 中 新 世 の 漁 川 層 黒 色 泥 岩 中 に 胚 胎 す る 浅 熱 水 性 含 金 銀 石 英 鉱 脈 型 鉱 床 で あ る 。 鉱 脈 は1号 ヒ か ら8号 ヒ ま で 知 ら れ て お り 、 い ず れ も 東 西 系 の 裂 罅 中 に 脈 状 に 胚 胎 す る 。 傾 斜 は 概 し て70〜80゜Nで 、 脈 幅 は 非 常 に 膨 縮 に 富 み 、 20cmか ら2mま で 変 化 す る 。 脈 内 氷 長 石 のK一Ar法 年 代 測 定 よ り 、 鉱 床 形 成 年 代 は1．2〜0．8Ma と推定され る。
脈内 では 顕 著な 破砕 構 造お よび 切 り合 い関 係 が認 めら れ 、鉱 化ス テ ージ を前 期 脈：E，【，【【 ，m お よぴ 後期 脈 ：L・I，I【，m，IV V，VI，VI[に区 分出来る。前期脈で は、透明〜白色を 呈する石英、
ヨ ハ ン ゼ ナ イ ト 及 び 炭 酸 塩 鉱 物 等 の 晶 出 が 見 ら れ る 。 後 期 脈 で は 多 様 な 成 長 組 織を 示 す石 英や 、 氷 長 石 お よ ぴ 金 銀 鉱 物 を 伴 う 緑 泥 石 ー ス メ ク タ イ ト 混 合 層 鉱 物 が 顕 著 に 累 皮 縞 状 構 造 を 示 す 。 エレクトラ ム(41〜63 atomic Ag％）を 始めとする金銀鉱物IまE‑II，L．【，III，IVおよぴVで認められる。
石 英 中 の 流 体 包 有 物 に は 、 気 相 に 富む も のと 液相 に ，富 むも の が混 在し て おり 、鉱 床 形成 時に 鉱 液 は沸騰し、液相 および気相からな る二相流体が存在 したことが推定され る。このような流 体包有物は、
多 くの ステ ー ジの 櫛劃 妬 英中 で観 察 され 、特 に 後期 脈主 要 金鉱 化ス テージL皿朗では、沸 騰現象を示す 櫛歯i期百英が金銀鉱 物とりズミカルに 交互に沈殿している 。
加 熱 冷 却 顕 微 鏡 を 用 い て 、 ． 初 生 流 体 包 有 物 の 均 質 化 温 度 を 測 定 し 、 石 英 の 形成 温 度を 推定 し た 。 前 期 脈 、 後 期 脈 と も に 概 し て250〜260℃ 前 後 を 示 す が 、 双 方 の 脈 の 末 期 ス テ ー ジ で は そ れ ぞ れ220℃,196〜238℃ ま で 低 下 す る 。 後 期 脈m期 で は 金 銀 鉱 化 作 用 は 約250℃ 付 近 で 生 じ たと考えら れる。
流 体 包 有 物 のNaCl相 当 塩 濃 度 は 、 全 体 と し て 前 期 脈 、 後 期 脈 と も に 約3wt％ 以 下 の 低 い 値 を 示 す 。2号 ヒOmL前 期 脈 に お い て は お よ そ2〜3wt％ 、 後 期 脈 で は 前 期 脈 に 比 べ て 、0.5〜3．5wt％ のやや広い 組成範囲を示す。
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静 水 圧 下 で の 鉱 床 の 生 成 圧 力 （ 深 度 ） は 、 生 成 温 度 約250℃ で は そ れ ぞ れ 約68bar(約850m)と 推 定 さ れ る 。 ま た 試 料 を 採 取 し た 光 竜 鉱 山 3号 ヒ30mLは 、 現 在 の 地 表 か ら 約 270m下 部 に あ り 、 第 四 紀 以 降 削 剥 量 が 400〜 600mあ っ た と す れ ば 、 生 成 深 度 は 約670〜870mに な り 、 上 記 推 定 結 果 と 矛 盾 し な い 。
鉱 液bVflj250℃ の 中 ´ 陸 睦 塩 濃 度 婁 お水 で あっ た こと を 考慮 する と 、金fまH2Sが 優勢 硫黄 種 のも と で硫 化 物 錯fl A11(HS)2） と し て 運 搬 さ れ た と 推 定 さ れ る 。 さ ら に 熱水 の浅 所 沸騰 に 伴うOの やH2Sの 脱 ガス 作 用に よ っ て 、 金 の 硫f蟐 蜷 躰 の 分 解 が 生 じ 、 金 は 沈 殿 し た と 考 え ら れ る 。 光 竜 鉱 山 で は 、 熱 水 の 沸 騰 が 噪 り 返 し 生 じ た こ と が 引 き 金 と な っ て 、 金 の 沈 殿 が り ズ ミ カ ル に 起 こ っ て い た こ と が 考 え ら れ る 。 鉱 液 の 推 定6Dお よ び6180は 、 そ れ ぞ れ6D： ー84.6〜 ―76.6%。 ，6180:ー8.2〜 ―6.8%。 で あ る 。 鉱 床 付 近 の 天 水 の6Dお よ び6180が そ れ ぞ れ ： ‑ 76〜 −65%。 ，‑11．2〜 ―10.2%。 で あ る こ と を 考 慮 す る と 、 鉱 液 は 天 水 起 源 で あ り 、 高 い 水 ／ 岩 石 比 の 割 合 で 熱 水 と 岩 石 が 反 応 し て い た こ と を 示 唆 す る 。 ま た 鉱 液 の6180は 、 前 期 お よ ぴ 後 期 ス テ ー ジ で は そ れ ぞ れ 約 一5%0、 ―6%0〜 ―8％ 。 で あ る 。 す な わ ち 後 期 脈 は 、 前 期 脈 と は 明 ら か に 異 な る 熱 水 活 動 に よ っ て 形 成 さ れ た と 考 え ら れ る 。
本 研 究 の 特 色 は 、 光 竜 金 銀 鉱 脈 の 形 成 を 大 き く は 2期 、 細 か く は10期 に 分 け て 詳 細 に 観 察 し た 点 に あ り 、 前 期 脈 の 熱 水 は 基 盤 岩 中 を 通 過 し 、 後 期 の 熱 水 の 比 較 的 活 動 が 盛 ん な 時 期 に 金 鉱 化 作 用 が 生 じ 、 深 度850m付 近 で の り ズ ミ カ ル な 沸 騰 に よ りAu(HS)2・ 錯 体 が 分 解 さ れ た 結 果 、 約 250℃ の 中 性 熱 水 か ら 金 が 多 量 に 沈 殿 し た と 考 え ら れ る 。
本 研 究 は 浅 熱 水 性 金 銀 鉱 床 の 成 因 解 明 の 研 究 手 法 に 新 し い べ ー ジ を 拓 く も の で 、 今 後 他 地 域 、 特 に 環 太 平 洋 地 域 に お い て 大 い に 参 照 さ れ る で あ ろ う 。 よ っ て 著 者 は 北 海 道 大 学 博 士 （ 理 学 ） の 学 位 を 授 与 さ れ る 資 格 あ る 者 と 認 め る 。
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