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6)
北九州
新
白亜紀花梅岩類の進化 とジル コン
九 州 大 学 理 学 部 地 質 学 教 室 冨 田 達 ･ 唐 木 田 芳 文 ･ 桃 井 斉 ま え が き 我が国の新白亜紀花尚岩類は,冨田の白亜 紀一第三紀 ｢周 太 平 洋 底 盤 地 域｣ (､､Peri-Pacific Batholith Region'!)(1'に冒 し,追
構岩祭活動 (tecton0-magmatism)の 観 点 か ら地殻発達史上 きわめて重要であ り,また 興味の深い ものなのであるが,最近 ウラン資 源の点か らも注 目されるに至 った.この論文 では,北九州花掃岩類(2'の うちの新期花嵩 岩系列について,その一般性質 と副成分 ジル コンの性質 との関連性を調べた結果を中間報 告 として記述す る. Ⅰ 岩質の概略と岩体の貫入順序 問題の花 尚岩系列は,貫入関係 ･岩質 ･副 成分 ジルコンによって識別す ると,次の6岩 体(3)か らなることを知 る:古い ものか らの マ サ T･ 唄に,鞍手および平尾花園閃緑岩類;実時 ･ サ ワラ 勝 山 ･嘉穂および早良花 尚岩類(4). A 岩質の概略 (1)鞍手 ･平尾:無片理 ･中粒の花絹閃緑 岩類;普通角閃石の柱状大結晶
(
1
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大)が 特徴;岩体周縁部では,この斑状角閃石が細 粒化す る傾向がある;暗色包有岩が普遍的. 一般に平尾は鞍手 よ りも有色鉱物がやや少な く,斑状角閃石がよ り小形で,一部では きわ めて少量になる.鞍手にはこの外,モンゾニ 岩男 なパ-プル花 尚閃緑岩体(5)がある. (2)真崎 ･勝山 ･嘉穂 ･早良 :無∼弱片 理 ･粗粒の黒雲母花擬岩類;斑状 カ リ長石が ある;一般に暗色包有岩が少ない. 概括的に言 えば,真崎か ら早良に向 って次 記の変移傾向が見 られ る:黒雲母の小形化 と 減少;カ リ長石の増加;暗色包有岩の減少 と ､､ghosトlike〝化.なおこの外,勝 山には2･ 3のペグマタイ ト質独立岩体が伴 な う. (3) この黒雲母花 掃岩類の周縁部現象:古 期岩顎(三部変成岩類 ･北九州古期花 尚岩類) に接す る周縁部 (100m±)は,アプ ラ イ ト 質岩 (細粒化 して流理構造を示す;この構造 は場合によっては不明) とな り,周囲岩 との 境界はシャープとい う傾向がある;これに反 して,この新期花尚岩系列の 早 期 岩 体 (鞍 手 ･平尾)に接す る場合には, (a)中心部 と 接触部 との間に岩相変移がほとん ど認められ ない (鞍手一真崎)か, (b)あるいは接触部 に幅狭い漸移帯 (10m以下)がある (平尾-(1) さきに提唱 した名称 やPeri-NorthPacificPlutonicRegion〟(冨田.1956b)を改称 す る.
(2)告期 花尚岩系列 (三畳紀 前世) と新期花樹岩系列 (ギ リヤー ク世∼浦河世);貫入形 式 は,前 者 では concordant∼sub-concordant,後者 ではdiscordant.
(3)なれ 最初 と最終 とにそれ ぞれ 1岩体 がある らし く, 目下精査申.
(4)以下 の記述 には,岩体名を姦手 ･平尾等 と略記 す る.
(5)投手 プロパ- と岩質 ･ジル コンの色 が多少相違 す るが,両岩 休は密接 に伴 な う.地質 関係が まだ はっ きりしないので,いまの ところ一応顎手 に編入 してお く.
28 冨 田 達 ･唐木 田芳文 ･桃井 斉 勝山)かである. B 岩体の貫入順序 前記の貫入順序 を きめた地質学的考察を次 に要約す る. (1) 鞍手 一平尾:若松半島北岸の平尾中に パープル鞍手の捕獲 岩 (径20-30cm; 捕 獲 岩 自身が暗 色包有岩 を有す る)が あ る(6). (2) 鞍手-真崎 :田川郡兵崎における両岩 体接触部での観察 によると,両岩 の 接 触 面 (シャープではないが明僚)に近い真崎中に 鞍手の捕獲岩がある.それ は幅が約10cm以 下に多少膨縮 しなが ら,接触面 に平行 に1.5 m以上伸 びている;この捕獲岩 に接す る真崎 側 の一部分に幅数cmの優 白質部が生成 して いるところがある. ミYコ 川 ･京都両郡境)では,勝山中に平尾が捕獲 せ られ,また前者 に近接す る後者中に ､､ジル コン帯''が発達す る (唐木田,1954). (4) 真崎一勝 山:仲哀 トンネル南方にペグ マ タイ ト質勝山があるが,それは 真 崎 と平 尾一田川変成岩類 complexとに挟 まれ て, 1km以下の幅を もつ岩脈 としてNEEに走 っ てい る. (5) 勝 山一嘉穂一早良 :これ ら3岩体が直 接す る所 はないが,次の事実がある:副成分 モナズ石の量 ･ジルコンの量 と性質 な どの点 で,古期岩類に対す る勝 山 〟周縁相〃 (7)は嘉 穂正常部に,また嘉穂 や周縁相〝 (7) は早良 正常部 に非常によ く似てい る. こ の こ とか ら勝 山 ･嘉穂 ･早良の唄 で貫入固結 した と考 える.分布状態 において も,最終期の早良が これ ら岩 体群の最先端部 を占めて発達 してい る. 第 1表 北九州 白亜紀花尚岩 ジルコンの性質 および花 尚岩の Ra含有量 (6) 著 しい変 成 を うけ て い ない か ら,原岩 同 定 は容 易 で あ る. (7) こ こで 言 う "周 縁 相 " とは ,岩 棒 の周 縁 部 に発 達 して は い るが ,岩 体主 部 よ り も早 く固 結 し た 部 分 で は な くて ,主 部 の残 液 が周 縁 部 に集 中 して生 じた岩 相 , す な わ ち岩 体 の最 晩 期 を代 表 す る と 解 釈 され る岩相 を言 う.
丑
副成分 ジルコンの性質 群色:第1表 に示す よ うに各岩 体ごとに異 る (平尾 ･真崎 ･嘉穂 はよ く似 て い る). し か し同一岩体内の異岩型の ジルコン群色 は, その差異が きわめて小 さく,他岩体の もの と は容易に識別 され る.2
0 (200)(8):第1表 に示す程度 の 僅 かの 差 を もって漸移す る. 透明度 :ジルコンはメタ ミク ト化が進 むに つれてその透明度が減少 し, 割 目の発 達 が 著 しくなる.透 明度については顕 微 鏡 写 真 (図版1)によって も分 るよ うに,投手 ･平 尾 ･真崎 ･勝 山の順 に透 明度 の高い結晶が減 少 し,透明度 それ 自身 も低 くなる;嘉穂 ･早 良ではその変移は逆向 きである. このことを 第1表 に概念的に示 した. 晶相比 (Trachtratio):前に提案 した方 法で品相比 を求 め た (唐木田,1954).す な わ ち,唐木田提案の ジルコン晶相分類に従 っ て,各 ジルコン標本中の個個 の結晶について その晶相型を決定 し,晶相型別 にそれに属す る結晶数 を求 める;その晶相型別結晶数 を百 分比 に計算 した ものを晶相比 とす る. この測 定結果は第 1図に示 してある. 結 晶の大きさ:大 きさを縦 ･横 の 長 さ で 表 わす こととし,測定結果を 第2図 に 示 し た.なお, この図は3お よび 4% 等 率 線 に よる等頻 度 分 布図 (contoured frequenc y-distributiondiagram)である.結晶の伸長比 :ジルコンの伸長比(elo nga-第 1図 北九州新 白亜紀花 尚岩 ジルコンの晶相比変移
(
S:
晶相型S,C:
晶相型C,D:品相型D) S Kr:鞍手,Hr:平尾,Ms:鼻崎,Kh:勝山,Kb:嘉穂,Sw:早良 (8)測定 には,東大地質学教室 の ノレル コⅩ緑 回折計数装置 を使用 ;測定誤差は士約0･0003･30 冨 田 達 ･唐木田芳文 ･桃井 斉 第2図 北九州新 白亜 紀花 尚岩 ジル コン の大 きさを示 す等頻度分布図 (等率緑 は 3お よび 4%) 0 0.05 Inh1 8re(コdth Kr:茸手,Hr:平尾,Ms:寅崎. Kh:勝山,Kb:嘉穂,Sw:早良 tionratio;長 さ/ 幅) は花 尚岩 中で ほ ぼ 対 % 数 正規分布 (lognormaldistribtltion)を示 す (測定結品数 :約200) (第3図). ジル コン ･毛ナズ石の量 : ジル コンの 量 を第1表に概念 的 に示 した. モ ナズ石 は勝 山で少量 出現 し始 め,藁穂 で は ジル コンとほぼ等量 とな り,早良 では ジル コ
t
ぎ l :⊃ ン量 の数十倍 に達す る. しか しジ ,レコン +モ ナズ石 の量 は各岩 休を通 じてほぼ等 しい.Ⅱ
副成分 ジル コンの諸性質 と 花 尚 岩 進 化 との 関係 ジル コンの放射能効 果 (2βの変 移 ･色 な ど)が結晶構 造内に固定 されたU,Th お j:ぴその娘元素(daughterelements) の アル フ ァ放射 能 に因 る場合 には,その効果 の大 きさは, アル フ ァ放射能 の強 さとジル コ ンが晶 出 してか らの時(time)の長 さ とに支 配 古れ る (冨 田,1952,1954,1956a;Hurley良 Fairbai
r
n
,1953;Holland良 Gottfried,
1955).従 って,冨 田 (1954,p.152)が 既 に指摘 した よ うに,年令 は苦 いが放射能 が強 いた めに,年令 は古 いが放射能 が 弱い もの よ りも, その放射能効 果が大 きく現 われ てい る ジル コンの存在が期待 され る. さて,問題 の 花 尚岩 系列 において,鞍手 ジル コンか ら勝 山 ジル コンへ と若 い もの ほ ど放射能効果が大 き い (第1表)ので あ るが, この一 連の ジル コ ンは正 に上記 の期待 の実例 であ ると認 め られ る. ここで注 目すべ きは鞍手 か ら勝 山 までの平 均
Ra
含有量 (第1
表) であ る:それ は時代 の若 い花 尚岩 に向 って増加 してお り, この変 第3図 北九州 新 白亜紀花 尚岩 ジル コン の伸 長比(
L/
B)
の対数頻度 分布 し伯 Kr:鞍手,Hr:平尾,Ms:兵崎, Kh:勝山,Kb:嘉穂,Sw:早良移は ジルコンの放射能効果における変移 と同 調的である. この事実 と花 尚岩の ジルコン量 がほぼ一定 な事実 (第1表) とか ら,次のこ とが推定 され る:(1)問題の花 尚岩類に含 まれ るRa量の大部分 は, ジルコンの含むU量に 負 う(9);(2)ジル コンが晶出す るさ い に,そ の結晶構造内に取込 まれ固定 され るU,Th
(
Z
r
を置換 して)の量は,その ジル コンが晶 出す る花 尚岩衆のU,Th含有量に左 右 され る. 上述 したことは,問題の花 尚岩系列の最終 期 を代表す る寮穂 と早良 とに も当てはまる; ただ し,この場合には花 尚岩衆に関 して も, また ジル コンに関 して も,U含有量が減少 し て行 く場合である(10) 次 に ジルコンの品相比の意義について考察 す る (第1図). この図に矢印で示 して あ る 通 り, ジルコンの品相型に見 られ る変移の傾 向はじつに飯箸であって,鞍手 (Kr)･平尾(
Hr
)
の互に類似す る品相か ら真崎(
Ms
)
の特異晶相 を経て,勝山(
Kh)
に至 る 変 移 は, ジル コンが漸次に放射性元素に富む方向 への変移に対応す る. しか るに勝山 ジルコン 以後, ジルコンの放射性元素が減少す るにつ れて,その晶相は辺SCに沿って頂点Cに向 う 変移を示 している(ll). この変移の仕 方 は, ジルコンの放射能効果の変移 と平行的であ る ところか ら, ジル コン晶相 を決定す る原因の 1っ として,その結晶構造内に固 定 さ れ る U,Th量の多少が推定 され る(12) (13) 終 りに,結晶の大 きさ ･伸長比について考 察 したいのであるが,デー タが足 りないため に確実 なことはまだ分っていない. しか し, この場合に もまた花 尚岩系列の早期か ら晩期 に向 って,これ らの性質が漸移 してい るらし い:すなわち,大 きさをみ ると (第2
図), 幅 は平尾で最 も広 く,早良で最 も狭 くなる傾 向があ り,一万長 さは鞍手か ら早良に向 って 増大す る;伸長比の頻度分布曲線 の 極 大 点 (第3図) は,鞍手か ら早良に向 って漸次大 きくな り,同時にその高 さが低 くなる憤向が ある. あ と が き 以上述べて来たよ うに,北九州新期 (新白 亜紀)花 尚岩数の進化につれて,その副成分 ジル コンの性質が規則的に漸移 して行 くこと が認 め られた.そ して少 な くともジルコンの ある性質(
UおよびTh含有量 ･群色･2∂･透 明度 ･晶相比な ど) は,花 尚岩衆の化学成分 に密接に関係 してい ることが明か に な っ た (9)花 尚岩の全U量が,その各構成鉱物Dそれぞれに, どの程度 に配分 されてい るか とい うこ とについては, 我戒 の も1つの論文 (冨 田 ･桃井 ･唐木田,1957)に記 してある. (10) 嘉穂 ･早良 の ジルコンに放射性元素 が少 ないことは,それ ら花 尚岩類の黒雲母 に見 られ る 多 色 性 ′､ロ (ジル コンに よる) の濃 度に よ って も判定がつ く. (ll) これ と寮似の変移 が,問題 の花 尚岩系列 とはべ つの地域 の苑 尚岩系列 の ジル コンについて も認 め られ てい る (Tomita& Karakida,準備中の論文).
(1分 個個の ジル コン結晶について も,透 明な ヒヤシンスは晶相型C,不透 明産 は晶相型 Sの傾向を もつ こ と がみ とめ られ る. 8珍 品相 が,結晶構造 内に固定 され るU,Th 量 T:'けに左右 され るのであれ ば,鞍 手 か ら勝 山へ の 径 路 と, 勝 山か ら早良への径路 とは重 ってい ゝはずであるが,事実 はそ うでない. この偏向は,晶相が上 に述 べ た原因 に更 に他の要 因 も働 いて決定 され ることを暗示 す る ものであ るが ,それは現在の ところ明 かで な
も
ヽ
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32 冨 田 遷 t唐木 田芳文 ･桃井 斉 :北九州釈白亜結花 尚岩の進 化 とジル コン し,他の性質 (伸長比 ･大 きさなど) ち, ジ なる見込が濃厚 となったか ら,今後はジルコ ルコン生成時の花繭岩梁の物理化学的環境を ンの性質 と生成環境 との関係 を明 らかにする 反映 していると予想 され るに至 った.すなわ ことを目的 とし,いろいろの面か らの研究を ち,ジルコンが花尚岩間塩を解 く一つの鍵 と 進めたい と思 う. (附記) この論文 にお ける新称勝 山花 尚岩 は,唐木 田の さきの論文 (1954)の嘉穂 を指 す;これ は 模 式 地 の嘉穂在 尚岩 と異 るか ら,以 後 この よ うに改め る. 引 用 文 献
Holland,H.D.,andD.Gottfried (1955)Theeffectofnuclear radiation on the structureofzircon.ActaCryst
.
,8,291-300.Hurley,P.M., and H. W. Fairbairn (1953) Radiation damage in zircon:A
possibleagemethod.Bull.Geol.Soc.Amer
.
,64,659-674.唐木田芳文 (1954)北九州白壁紀の花 尚閃緑岩 ･花尚岩接触部における tlジルコン帯M の存 在について.地質学雑誌,60,517-532.
冨田達 (1952)深成岩 ジルコンの輪廻性 とその応用.地質学雑誌,58,343.
Tomita,T.(1954)Geologicsignificance ofthe color of granite zircon, and the discoveryofthepre-CambrianinJapan.Men.Fac.Sci.,KaySha Univ.,Ser.
D,4,135-161
.
冨田達 (1956a)ジルコンの放射能効果.地球科学,第26･27号,36-51
.
冨田達 (1956b)自重紀花尚岩類に関す る2･3の問題.地質学雑誌,62,359. 冨田達 ･桃井斉 ･唐木田芳文 (1957)日本花 尚岩窟のRa含有量および岩衆進化におけるU, Thの行動.岡大温研報,19,16-26. 質 疑 応 答 片 山 (東 大)zirconの結晶ので き万,habitと進化 との関係 は少 し飛躍 しす ぎで ないだ ろ うか･ 坪 井 (岡 山大)habitの分類 に何 か根拠 があ るのか･ 唐木 田 まだ根拠 はない･ 逆に habitの原因を考 えて行 きたい と思 う･ 図 は通 った経 過 に な るよ うに分類 して書 いた.古 きと zirconの中のU,Thの含量 が habitに影 響す る と考 える. 杉 浦 (金釈大)habitの汲rJ定法 はど うか. 唐木 田 600陪,400階の顕微鏡で行 った.Pyramidalな面 は推定 であ る･ 坪 井 habitについては論議の余地があ る･,T .= '_... ‖ 1 日 ; ..) .. : 小.ご JiJ.1 3 r T TT F-: I t.M T.1 3 r量 r,?( : a i , .yFF .13 r LTl 撃 : p iIm T.1 3 r 誓 Tr . 1 : U 印 渡 琶 PM r 嘩 i T : q 諜 潅 宣 三 洋 朴 .WA : t ! (o s x ) tJ 酔 諒 W ,毒 Q ) r n l , { L W 室 IJ嘉 .13 r 謀 至 u lj 芸 J へ 崇 ∴ . : .. . . . ｡ ... "･ . .. . i , iii ii ii i ii ii 山 ヽ▼ .) J ､ C h ｢心恥1 q P r Q 1 -叫 ﹃ ､ 一 ｣ 血 噌 q QめOO .. oQR: ♂ .7 . . . rp
