Significance of cauldrons as potential sites of gold deposits.

鉱 山 地 質(MINING GEOLOGY),41(6),379∼386,1991

金鉱床胚胎場 と しての火 山性陥没構造 の重要性*

久 保 田

喜

裕**

Significance of cauldrons as potential sites of gold deposits.

By Yoshihiro KUBOTA

Abstract: The geologic

potential for mineralization is just as important as the past presence of a metal-bearing fluid in

determining whether or not ore deposition occurs. This paper discusses the geologic setting of gold mineralization in

southern and central Kyushu in order to investigate the genetic relationship between cauldrons and gold vein systems.

The geology

of southern and central Kyushu comprises: From Pliocene to Quaternary, mainly andesitic volcanic

activity occurred on land, and many cauldrons formed. Gold mineralization was restricted to fractures on the margins

of these cauldrons. Gold mineralization tends to take place at sites between two or more cauldrons, where fractures were

more abundant elsewhere.

In February 1991, the Metal Mining Agency of Japan discovered gold-rich guartz veins (Au 171.5 g/t, Ag

811.0 g/t) in drill holes in the Hikiji area, Oita prefecture, central Kyushu. The site was predicted to have a potentiality

for gold deposits because of its location between two cauldrons. Thus, the significance

of the volcanic cauldron model

for gold exploration was supported. Subaerial cauldrons and their associated

structures are very favorable sites for gold

exploration.

1.は じ め に 我 が 国 で は鉱 床 露 頭 は ほ とん ど発 見 され て し まっ た と も いわ れ て い る昨 今,新 露 頭 を端 緒 と した新 鉱 床 の発 見 は 困難 に な っ て き て い る.そ の 意 味 で,1981年 に金 属 鉱 業 事 業 団 に よ り発 見 され た 菱 刈 金鉱 床 は,潜 頭 性 の 金 鉱 床 と して,今 後 の 鉱 床 探 査 に 多 くの 示 唆 を 与え て くれ た.菱 刈鉱 床 の発 見 以 来,す で に10年 が経 過 して お り, 目下,第 二 の 菱 刈 を 目指 して探 査 活動 が懸 命 に 行 わ れ て い る. 鉱 床 探 査 に は探 査 の 指針 とな る鉱 床 生 成 モ デ ルの 設 定 が 不 可 欠 で,ど の よ うな 条 件 の も とで 鉱 液 が 沈 殿 す る か,と い った 「鉱 床 の な か み 」(鉱 物 沈 殿 の物 理 ・化 学 的 条 件)の み な らず,ど の よ うな場 に 鉱 床 が 胚 胎 しや す い か,と い った 「鉱 床 の うつ わ 」(鉱 床 の 胚 胎 場)の 面 か らの 解 析 も重 要 と考 え る.鉱 床 の潜 頭 化 が い わ れ て い る 現 在,"鉱 床 の うつ わ"の 検 討,す な わ ち,鉱 床 の胚 胎 しや す い場 に 関す る構 造 地 質 学 的 モデ ル の 設 定 が 今後 ま す ます 重 要 に な って くる もの と思 わ れ る. 鉱 脈 型 鉱 床,と くに,金 鉱 床 の胚 胎 場 に関 して,菱 刈 鉱 床 発 見 前 後 の1980∼1991年 の 「鉱 山地 質 」 をみ る と, 鉱 脈 裂 か 系 の形 成 機 構 につ い て,ロ ー カ ルな 構 造 発 達 史 か らの 検 討(久 保 田,1986),粉 体 を用 い た ス ケ ール モ デ ル 実験(中 野,1981;久 保 田,1989) _{,コン ピュ ータ を用} い た シ ミ ュ レー シ ョ ン実 験(MORISHITA and KODAMA _, 1986;梁 ほ か,1987;川 上 ・小 玉,1989) _{,鉱 脈 裂 か 系} の解 析 に よ る広 域 応 力 場(渡 辺 ,1986,1989)と い った 観 点か ら構 造 地 質 学 的 議論 が な され て い る.そ の なか で、 久 保 田(1986)は 鮮 新 ・更 新 世 生 成 の 金 鉱 床 胚 胎 場 と し て,「 島 弧 会 合部 」 とそ こに お け る 「火 山性 の陥 没 構 造 」 の意 義 を 指摘 した.本 稿 は広 義 の 島弧 会 合 部 に あた る九 州 地 方 の南 部 と中部 地 域 を 中心 に,両 地 域 の 金 鉱 化 作 用 に 関 す る地 質 現 象 を比 較 検 討 し,金 鉱 床 胚 胎 場 と して の 火 山 性陥 没 構 造 の重 要 性 を 指 摘 した もの で あ る. な お,本 稿 の一 部 であ る九 州 中部 地域 の 解析 は,1989 年 度 金 属 鉱 業 裏 業 団 資 源 衛 星 探査 技 術 開 発 リニア メ ン ト解 析(金 属 鉱 業 事 業 団,1990)の 一 環 と して行 っ た も の で あ る. 2.九 州 南 部 地 域 に お け る 陥 没 構 造 と 金 鉱 床 2.1九 州南 部 地 域 に認 め られ る二 列 の陥 没 構造 九 州 南部 地 域 は鮮 新 ・更 新 世 の 安 山 岩 を 主 とす る陸 上 の 火 山 活 動 が 活 発 な 地域 で,肥 薩 系 火 山 活 動(鮮 新 世 ∼ 1991年9月9日 受 付,同 年11月5日 受 理 *1991年6月13日 ,日 本 鉱 山 地 質 学 会 第41回 年 会 に て 一 部 講 演 **金 属 鉱 業 事 業 団 調 査 部(G

eological Survey Department, Metal Mining Agency of Japan, Tokiwa Bldg., 24-14, Toranomon 1-chome, Minato-ku, Tokyo 105, Japan). Keywords: Potential site of gold veins, Cauldron, Island arc

junction, Southern and central Kyushu.

380 _{久保 田 喜 裕 鉱山地 質:} 前 期 更 新 世)と 琉 球 系 火 山 活 動(後 期 更 新 世 ∼ 完 新 世)に 区分 され て い る(松 本,1977).鹿 児 島湾 とそ の 陸 上 延長 沿 い に は,こ れ ら の 火 山活 動 に 関 係 して,直 径20Km 前 後 の大 型 の 陥 没 カル デ ラが帯 状に 形 成 され て お り,そ れ ぞ れ 「阿 多 」 お よび 「姶 良 」(MATSUMOTO,1943),「 安 楽 」(横 山,1974),「 加 久 藤」(有 田,1957a,b),「 小林 」 (田 島 ・荒 牧,1980)と よば れ て い る(第1図).ま た,こ の地 域 には 霧 島 や 桜 島 とい った活 火 山や 活 地 熱 地 帯 が形 成 され てい る. 久 保 田(1986)は 北 薩 地 域 の衛 星 画 像 上 に 径10km前 後 の4つ の多 角 形 状構 造 な い しは環 状 構 造 が 連 鎖 し分布 し て い る こ とを 確 認 した.ま た,そ れ らは 標 高 約200∼ 400m前 後 の丘 陵 に 囲 ま れ た,そ れ ぞれ 独 立 した 内陸 盆 地 で あ り,そ の 直 下 に は10∼20mgal以 上 に お よぶ 低 ブ ー ゲ ー異 常域 が存 在 す る こ と_{,低 ブ ー ゲ ー異常 域 の等 重} 力 線 は 閉 じた環 状 を呈 して お り,等 重 力 線 間 隔 は縁 辺 部 で 密 で,重 力異 常 値 は 内部 にむ か って 急 激 に低 下 して い る こ と,こ れ らの低 ブ ー ゲ ー異 常 域 は鹿 児 島湾 沿 いに 分 布す る 陥没 カ ル デ ラ直 下 の 低 ブ ーゲー 異 常 域 と 同様 の 形 態(パ タ ーン)を 示 してい る こ と,ボ ー リング デ ー タで は 先 新 第 三 系 基 盤 岩 で あ る四 万 十層 群 が盆 地 縁 辺 部 で か な りの 凹 凸 を伴 いな が ら落 ち 込 み,盆 地 中央 部 で は 地表 下 1,000m以 上 で も基 盤 岩 に 達 しな い こ と,な どか ら,各 内陸 盆 地 に 基 盤 の 陥 没 構造 を推 定 した.さ らに,盆 地 内 部 は 砂 岩 ・泥 岩 な どの 湖 沼成 堆 積 物 と同 時 異 相 の 関 係 に あ る溶 結 凝 灰 岩 や 火 山 岩 な どの火 山噴 出 物 に よ って埋 積 され て お り,そ れ らの埋 積 層 は鮮 新 世 末 ∼ 前 期 更 新世 の 「永 野 層 」(通 商 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー庁,1987)と み ら れ る こ とか ら,北 薩 地 域 の各 内陸 盆 地 を 鮮 新世 ∼ 前期 更 新 世 に 形 成 され た,陸 上 に おけ る火 山 性 の 陥没 盆 地 と規 定 した.こ れ らの 火 山性 陥 没 盆 地 を 南 か ら 「川 内陥 没 体 (コ ール ドロン)」,「入 来 陥 没 体 」,「宮 之城 陥没 体 」,「大 口陥 没 体」 と呼称 す る(第1図). 2.2鉱 脈 裂 か系 の形 成 と陥 没 構造 北 薩 地 域 に は多 数 の鉱 脈 タイ プの 金鉱 床 が分 布 して お り,そ れ らは 延 長 約80Kmに お よ ぶ 金 鉱 床 ベ ル ト地 帯 を形 成 して い る.こ の よ うな 長大 な鉱 床 地 帯 を 形 成 して い る に もか か わ らず,鉱 脈 の 走 向傾 斜 は全 域 に わ た って 一 定 で_{,走 向NE-SW∼ENE-WSW,傾 斜50゜∼70ｰと な} っ て い る.松 任 谷(1967)は この よ うな北 薩 地 域 の 鉱 脈分 布 の特 徴 か ら,鉱 脈 裂 か系 は東 西 方 向か らの 広 域 圧 縮応 力 場 に よ っ て 形 成 さ れ た,と 解 釈 した.一 方,久 保 田 (1986,1989)は 北 薩 地 域 の鉱 脈 裂 か 系 は 鮮 新 世 ∼ 前 期 更 新 世 に 発 生 した,二 列 の陥 没 構 造 に 挟 まれ た部 位 に分 布 して い る こ とに着 目 し(第1図),こ の 地域 の構 造 発 達 史 の 検 討 か ら,鉱 脈 裂 か 系 の形 成機 構 を考 察 し,さ ら に, そ れ らの形 成 過 程 を ス ケ ール モ デ ル実 験 で 再 現 した.そ れ に よ る と,北 薩 地 域 の 鉱 床 分 布 域(第2図 のB地 区) は 前 期 更 新 世 に そ の 両 側(第2図 のA,C地 区)に 発 生 し た二 列 の陥 没 盆 地 の形 成 に ともな い,引 張 応 力場 に お か れ た.鉱 脈 裂 か 系 は この とき生 じた 引 張性 の表 層 裂 か系 に よ り,そ の 骨 格(基 本 構 造)が 決 定 された.こ の 裂 か系 は 鉱 床 分 布 域(第2図 のB地 区)に ひ きつ づ き生 じた 火 山性 の 隆 起 を と もな うダイ ア ピア の上 昇 に よ って変 化 ・ 成 長 し,つ いに は ダ イ ア ピ アか ら地 表 にの び る深部 裂 か と連 結 し,鉱 液 が供 給 され,天 水 と混 合 ・冷 却 ・沈 殿 す る こ とに よ っ て,鉱 脈 と して形 成 され た(第2図 のB地 区).鉱 床 地 帯 の単 純 な 隆 起運 動 だ け で は 放 射 状 裂 か と そ れ を つ な ぐ環 状 裂 か が形 成 され て しまい,こ の地 域 に み られ る よ うな 平 行 な鉱 脈 裂 か 群 は 形 成 され な い.ち な み に,菱 刈 金 鉱 床 は"大 口"と"加 久藤"の 陥 没 構 造 よ りも,む しろ"大 口"と"安 楽 の北 西 延長 部"の 陥 没 構 第1図 九 州 南 部 地 域 に お け る 低 ブ ーゲー 異 常 域 と 金 鉱 床 の 分 布(久 保 田,1986を 一 部 修 正 ・加 筆)

41(6),1991 _{金鉱 床胚 胎場 と して の火山性 陥没構 造 の重要 性} 381 造(低 ブ ー ゲ ー異 常 域)に 挟 まれ て お り,そ れ らの形 成 に 規 制 され た結 果 とみ られ る(第1図). 第2図 九 州南 部 地域 の 鮮新 世 ∼ 更新 世 の構 造 発達 史 と鉱脈裂 か系 の形成(久 保 田,1986を もとに作成).構 造 発 達 断面 の 位置 は 下 の地形 断 面 と重 力 断面 の位 置 に対応 南 薩 地 域 西 方 の枕 崎 付 近 に は,春 日 ・岩 戸 ・赤 石 鉱 床 な どの塊 状 の含 金 珪 化 岩 鉱 床,い わ ゆ る「南薩 型 金 鉱 床 」 が 分 布 して い る.一 方,鹿 児 島 湾 口の 池 田 湖 西方 に は鉱 脈 型 の金 鉱 床 が 分 布 して い る.ま た,重 力 的 に は池 田湖 付 近,南 薩 台地,枕 崎 付 近 に3つ の 低 ブ ー ゲ ー異 常 域 が 存 在 し,そ れ ぞ れ 火 山性 の 陥 没 構 造 が 推 定 さ れ て い る (MATSUMOTO,1943;斎 藤 ・佐 藤,1978;寺 島 ほ か, 1979).金 鉱 床 は 塊 状 珪 化 岩 型(南 薩 型)も 鉱 脈 型 も,い ず れ も低 ブ ー ゲー 異 常 域 の 縁 辺 部 に 集 中 して い る(第1 図).こ の こ とか ら,鉱 床 の胚 胎 場 に 関 す る限 りは,北 薩 地 域 との本 質 的 な差 異 は 認 め られ ず,南 薩 地域 の金 鉱 床 も北薩 地 域 と同様 に,火 山性 の陥 没 構 造 に 伴 う断 裂 に 規 制 され た結 果 とみ られ る.斎 藤 ・佐 藤(1978)が 指 摘 し た よ うに,南 薩 型 金 鉱 床 が 塊 状 珪 化 岩 タイ プの産 状 を示 す の は,鉱 液 が 火 砕 岩 な どの 多 孔 質 でductileな 地 層 に 上 昇 した 結 果 と考え られ る.換 言す れば,鉱 床 沈 殿 の場 に緻 密 質 溶 岩 や 基 盤 岩 類 な どのbrittleな 地 層 が 存 在 し て い たな らば,裂 か の 発達 と と もに,鉱 脈 型 に な っ て い た で あ ろ う. 3.九 州 中 部 地 域 に お け る陥 没 構 造 と 金 鉱 化 作 用 金 鉱 床 や 鉱 化変 質 帯 が 火 山性 の陥 没 構 造 に規 制 され て い る現 象 は,同 様 に 九 州 中部 地 域 で も観 察 され る.こ の 地 域 はNEDO(新 エ ネ ル ギ ー ・産 業 技 術 総 合 開 発機 構) と地 質 調 査 所 に よ り,1978年 か ら地 熱 探 査 に 関 す る調 査 が 継 続 され;地 質,地 化 学 探 査,物 理 探 査,ボ ー リン グ 探 査 な ど多 種 多 量 の デ ー タ が蓄 積 され て い る地 域 で あ る (地質 調 査 所,1985).ま た,1989年 か ら は金 属 鉱 業 事 業 団 に よ り,金 鉱 床 探 査 プ ロジ ェク トが あ らた に 開 始 さ れ,現 在 探 査 活動 が 継続 され て い る. 九 州 中部 地 域 も九 州南 部 地 域 と同様 に,鮮 新 ・更 新 世 の安 山 岩 を 主 とす る 陸 上 の 火 山 活 動 が 活 発 な 地 域 で あ る.そ れ らは 安 山岩 の平 坦 面 溶 岩 を特 徴 とす る豊 肥 火 山 活 動(鮮 新 世 ∼ 前 期 更新 世),酸 性 火 山活 動 を 主 とす る豊 後 火 山 活 動(中 期 更新 世),火 山列 ・火 山体 を形 成 す る安 山岩 主 体 の 山 陰 系 火 山 活 動(後 期 更 新 世 ∼ 完 新 世),ま た,阿 蘇 カ ル デ ラを 形 成 す る よ うな 琉 球 系 火 山 活 動(後 期 更新 世 ∼完 新世)の 各 火 山 系列 に 区分 され てい る(松本; 1963,1987). 九 州 中 部 地 域 に は 中新 世 以降,現 在 ま で複 数 回の 陥 没 を く りか え して 形 成 され た 「別 府 一島 原地 溝 」(松 本, 1979)と よば れ る グ ラ ーベ ソ構 造 が 推 定 され て お り,そ の東 半 部 は 「九 重−別 府地 溝 」(松 本,1979)と 呼 ば れ て い る.九 重-別 府 地 溝 帯 は重 力 的 に は 別 府 湾 側 に 開 く顕 著 な 箱型 の 低 重 力 異 常 域 と して 特 徴 づ け られ る(鎌 田, 1985a).そ の 内部 に は 九 州 南 部 地 域 と同 様 に,径10km 前 後 の顕 著 な環 状 の 低 ブ ーゲー 異 常域 が数 多 く認 め られ (第3図),そ の うちの い くつ か は ボ ー リン グデ ー タ等 か ら,基 盤 の 陥 没 構 造 が 認 め ら れ て い る(駒 澤 ・鎌 田, 1985;玉 生,1985).と くに,地 溝 帯 中央 部 に 位 置 す る 猪 牟 田低 ブ ーゲー 異 常 域 は 地 表 下3,000mで も基 盤 に 達 しな い 大 規 模 な 陥 没 構 造 で(鎌 田,1985b),火 山 性 の陥 没 構 造 と され て い る(KUBOTERA et al., 1969;笹 田,1984 ;高 島 ほ か,1985;KAMATA,1989).以 上 の 火 山 性 陥 没 構 造 は,鮮 新 世 ∼ 前 期 更 新 世 に 形 成 され た と考 え られ て い る(玉 生,1985;KAMATA,1989). 九 重−別 府 地 溝 内 に は,既 存 の金 鉱 床 は赤 岩 鉱 床,引 治鉱 床 、 別 府 鉱 床 な ど数 ケ所 認 め られ るに す ぎな い.ま た,野 矢 地 区 に おけ る最 近 の 地 熱 探 査 ボ ー リン グで,金

382 久保 田 喜 裕 鉱 山地質: 品位1∼20g/tの 潜 頭 性 の鉱 脈 が捕 捉 さ れ て い る(森 下 ・竹 野 ,1989).引 治 お よ び野 矢 地 区 に 分 布 す る含 金 石 英 脈 は,K-Ar年 代 測 定 法 に よ り,0.6∼0.3Maと い っ た 前 期 更 新 世 の 生 成年 代 値 が 得 られ て い る(森下 ・竹 野, 1989;通 商 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー庁,1990).ま た,付 近 の 八 丁 原 地 熱 発 電 所 の 地 熱 井 の沈 殿 物 中 に も 金95.7 g/t,銀8,09/tが 沈 殿 して い る こ とが確 認 され て い る(住 友 金 属 鉱 山 株式 会社 社 内資 料),九 重−別府 地 溝 内 に分 布 す る金鉱 脈,熱 水 変 質 帯,お よび温 泉 の多 くは,低 ブ ー ゲ ー異常 域 か ら示 唆 され る陥 没 構造 の縁 辺 部 に位 置 して い る(第3図).こ の現 象 は 猪 牟 田 陥没 構 造 の周 辺 で と く に顕 著 で あ る.注 目す べ き こ とは,熱 水 変 質 帯 は そ れ ぞ れ の 陥没 構 造 の縁 辺 部 に 不 規則 に分 布 して い るの で は な く,複 数 の陥 没 構 造 に 挟 まれ る部 位 に集 中 して い る こ と で あ る.し たが っ て,九 州 中部 地 域 の金 鉱 化 作 用 も鮮 新 世 ∼ 更 新 世 に 形 成 した 火 山性 陥没 構 造 の形 成 と密接 な 関 係 が あ る こ とが わ か る.こ の 点 も九 州 南 部 地 域 と同様 で あ る. 第3図 九 州 中 部 地 域 に お け る低 ブ ー ゲ ー 異 常 域 と金 鉱 化 作 用(新 エ ネ ル ギ ー ・産 業 技 術 総 合 開 発 機 構,1989を も と に 作 成).

4.金

鉱床 探 査 指 針 と して の 火山 性 陥 没構 造

の意 義

以上 の よ うに,九 州 地方 の 南部 地 域 と中部 地 域 に共 通 して み られ る,鮮 新 ・更 新 世 の陸 上 火 山 活動−火 山 性 の 陥 没 構 造−金 鉱 化 作 用,と い う三 者 の地 質 現 象 は,そ れ ぞれ 密 接 に 関 連 した現 象 と考え られ る.ま た,こ の こ と は両 地 域 が 金 鉱 床 の 胚 胎 場 と して の「 島弧 会 合 部 」(広 義)と い う共 通 性(久 保 田,1986)を 有 して い る こ と を示 唆 す る もの で あ る.日 本 列 島 の 他 の 島弧 会 合 部 で あ る北 海 道 の 東 部 お よび西 南 部 地 域 に お い て も,同 様に,金 鉱 床 は 陥 没構 造 を示 唆 す る と考 え られ る低 ブ ーゲー 異 常 域 の縁 辺 部 に 集 中す る傾 向 が み られ る(第4,5図).陥 没 構 造 に伴 う鉱 脈 裂 か 系 の形 成 部 位 に つ い て は,次 の よ う に 考 え られ る,本 論 で 解析 した鮮 新 ・更 新世 の陥 没 構 造 は形 成 年 代 が 新 しい た め,削 剥 レベ ル が浅 く陥 没 の 底部 が 露 出 してお らず,底 部 に おけ る鉱 脈 の存 在 は不 明 な点 が 多 い.ま た,陥 没 構 造 の縁 辺 部 と内部(中 心 部)で は,

41(6),1991 _{金鉱 床胚 胎場 と しての 火山性 陥没 構造 の重要 性 383} 縁 辺 部 に顕 著 な断 裂 が 多 く発 達 す る こ とが ス ケ ー ル モ デ ル 実験 結 果 か ら も示 され て い る(久 保 田,1989).し たが って,探 査 の 観 点 か らは,陥 没 構 造 の 縁辺 部 を優 先 させ るべ き と考え る. 第4図 北海 道 東部 地域 にお け る低 ブ ーゲ ー異 常 域 と金鉱 床 の分布(低 ブ ーゲー 異常域 は 新 エ ネル ギ ー総 合 開発 機 構, 1987よ り作 成,金 鉱 床 の分布 お よび産 出量 は北海 道立 地下資 源調査 所,1982に よる). 以 上 の こ とか ら,探 査 上 は 島 弧 会 合部 とい うマ ク ロな 場 か ら,ロ ー カル な 火 山 性 の 陥 没構 造 の縁 辺 部 へ の絞 り 込 み が 重 要 と考 え る(第6図).そ の際 に は,陥 没 構 造 は 衛 星 画 像 上 で 環 状 構造 や 多 角形 状構 造 と して,ま た,重 力 的 に は 閉 じた 低 ブ ーゲー 異 常 域 と し て現 れ や す い た め,こ れ らの 活 用 が 有効 で あ る.と くに,既 存 の 金 鉱 脈 や 熱 水 変 質 帯 が 複 数 の 陥没 構 造 に挟 まれ た 部 位 に 位 置 し 第5図 北 海 道 西 南 部 地 域 に お け る 低ブ ー ゲー 異 常 域 と金 鉱 床 の 分 布(低 ブ ー ゲ ー 異 常 域 は新 エ ネ ル ギ ー 総 合 開 発 機 構,1987よ り作 成,金 鉱 床 の 分 布 お よ び 産 出 量 は 北 海 道 立 地 下 資 源 調 査 所,1982に よ る).

384 久 保 田 喜 裕 鉱 山地質: て い る こ とは,そ れ らの 部 位 が 断裂 の発 達 な ど他 よ り好 条 件 を提 供 した と考 え られ,鉱 床胚 胎 場 と して探 査 上 重 要 な位 置 に あ る と思 わ れ る. 第6図 概 査 レベ ル にお け る金 鉱床 胚 胎 場 の有 望地 区 抽 出過程. 従来,北 薩 地 域 の 解 析 を 中心 に,金 鉱 床 の胚 胎 場 と し て 重 力 の 「高 異 常 域 」 が 注 目 され て きた(通 商 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー庁,1976;川 崎 ほ か,1986).し か し,今 回 の解 析 に よ る と,む しろ,重 力 の高 異 常 域 は 陥 没 運動 の た め 重 力基 盤 が陥 没 構 造 の 外 縁 で 取 り残 され た結 果 と 考 え る こ とが で きる.し た が って,重 力 か らみ た金 鉱 床 胚 胎 場 と して は,「 閉 じた 低 重 力 異 常 域 の縁 辺部 に 位 置 す る高 重 力異 常 域 」,と い う条 件 が 与 え られ る.陥 没 構 造 の縁 辺 部 で は,地 下 浅 所 の プ ロ ピ ライ トや半 深 成 岩 な ど の高 密 度 岩 石 の存 在(通 商 産 業 省 資 源 エ ネ ル ギ ー庁, 1976),あ る い は半 深成 岩 な どの 活 動 に よる 基盤 岩 の 局 所 的隆 起(突 上 げ)(MORISHITA and KODAMA,1986;石 原 ・森 下_{,1987)に よっ て,重 力 の 高 異 常 が 付 加 され る こ} と も当 然 あ り うる.実 際,北 薩 地 域 の 各陥 没 盆 地 の縁 辺 に あ た る串木 野,菱 刈,大 口付 近 に は,そ れ ぞれ 石 英 閃 緑斑 岩(通 商 産 業 省 資 源 エ ネル ギ ー庁,1979),溶 融 状 の "バ ソ リス の突 起 部"(川 崎 ほ か ,1986),閃 緑 岩(杉 山, 1969)が 地表 あ る い は地 表 下 で 確 認 され て い る.こ の種 の 半深 成 火成 活 動 は 陥 没 盆 地 の 縁辺 部 に 多 く認 め られ る (藤田,1973)と い う主 張 もあ るが,い ず れ にせ よ,重 要 な 点 は 火 山性 の陥 没 運 動 との 関 連性 で あ る. 中 野(1981)が 指 摘 す る よ うに,金 鉱 床 の 生 成 に と っ て,火 山 性 の 陥没 モ デ ル(第7図)は 以 下 の 条件 を 同時 に 満 た す 点 で一 元 的 な モ デ ル で あ る. 第7図 金鉱床 胚胎 場 と して の火山性 陥没構 造 モデル 太 実線 は鉱 脈,ア ミ部 は マ グマ,横 線 部は 湖 沼性 堆積 物,ハ ッチ部 は火 山噴 出物 を示す.陥 没 に 伴 う 裂か系 は盆地 底部 よ りも縁辺 部に 良 く発 達す る. (1)金 属 元 素 の 供 給 源,あ る い は熱 水 循環 系 の熱 源 と して の マ グ マ の存 在 ―火 山 ・深 成 活 動― (2)鉱 化 熱水 の上 昇 路,天 水 の下 降 路 お よび 鉱床 胚 胎 の 場 の 形成 ―陥 没 運動 に起 因 した 断 裂 系 の発 達― (3)熱 水 循環 系 に適 した 地 形 の形 成 ―隆 起 地形 や カル デ ラ湖 の 形 成― 鉱 脈 裂 か 系 の形 成 は それ 以 前 の 地 質構 造 に 規 制 され つ つ,い くつ か の地 史的 な ス テ ー ジを経 て形 成 され た もの で あ る.そ れ ゆ え,潜 頭 鉱 床 な ど未 知 の 鉱脈 裂 か 系 を 予 測 す る場 合 に は,そ の地 域 の構 造 発 達 史 の復 元 が 不 可 欠 で あ る.ま た,陥 没 に起 因 した裂 か 系 は 陥没 構 造 の 形 成 機 構 に よっ て,その 分 布 パ タ ー ンが 異 な る こ とが ス ケ ー ル モ デ ル実 験 で も確認 され て い る(久 保 田,1989).よ っ て,陥 没 構 造 に 伴 う未 知 の鉱 脈 裂 か 系 の 予測 に は,陥 没 構 造 の形 成 機 構 を 野 外 で 実証 して い くこ とが重 要 で あ る と考え られ る. 5.お わ り に 本 稿 は 日本 列 島 の 「島弧 会 合 部 」(広 義)の ひ とつ で あ る,九 州 地 方 の南 部 と中部 地 域 の 金鉱 化 作用 に関 す る地 質 現 象 を 比 較 検討 し,金 鉱 床 胚 胎 場 と して の 火 山性 陥 没 構 造 の重 要 性 を考 察 した もの で あ る.結 論 は 以下 の よ う に ま とめ られ る. 九 州地 方 の南 部 と中部 地 域 では 以 下 の よ うな地 質 学 的 共 通性 が認 め られ る.す なわ ち,鮮 新 ・更新 世に は 安 山 岩 を 主 とす る陸 上 火 山 活動 が生 じ,そ れ に起 因 した 多 数 の 火 山性 の陥 没 構 造 が 形 成 さ れ た.金 鉱 床 は これ ら の陥 没 構 造 の主 に縁 辺 部 に 生 じた断 裂 に 規 制 され て 胚胎 して い る.こ の場 合,断 裂 の 発達 が よ り期 待 で き る複数 の陥 没 構 造 に挟 まれ た 部 位 が,探 査 上 と くに 重 要 で あ る.両 地 域 に お け る以 上 の 地 質 学 的 共 通 性 は,と りもな お さ

41(6),1991 _{金 鉱床胚 胎 場 と して の火 山性陥 没構造 の重 要性} 385 ず,島 弧 会 合 部 と して の 地 質 学 的共 通性 を示 す もの で, 鮮 新 ・更 新 世 の 金 鉱 床 賦 存 有 望 地 域 と して,島 弧 会 合 部 の重 要 性 を 示 す もの で あ る. 金 属 鉱 業 事 業 団 で は1989年 か ら,島 弧 会 合部 に位 置 す る 「九 州 中 部 地 域 」 と 「北 海 道 東 部 地 域 」 で 金鉱 床 探 査 プ ロジ ェ ク トを 開 始 して い るが,1991年2月 に は 九州 中 部 地 域 の 引 治 鉱 床 地 区 に お い て,地 表 下 約50mレ ベ ル で 金171.5g/t,銀811.0g/tを 含 有 す る石 英 脈 を 捕 捉 し た.こ の地 域 は 猪 牟 田 と万 年 山 の 両 者 の 陥 没構 造 に挟 ま れ る部 位 に あた って お り(第3図),金 鉱 床 有 望 地域 と し て指 摘 して いた 箇 所 で あ る(金 属 鉱 業 事 業 団,1990;金 属 鉱 業 事 業 団 九 州 中 部 地 域 現 地 検 討 会,1990年3月). そ の 意 味 で,金 鉱 床 胚 胎 場 と して の 火 山 性 陥 没 モ デ ル は,実 践 的 な モ デ ル で あ る とい え る.し た が って,今 後 の金 鉱 床 の探 査 タ ー ゲ ッ トと して,陸 上 に お け る火 山 性 の 陥没 構 造 の抽 出が 重 要 と考え る.こ の よ うに 鉱 床 胚 胎 場 に 関す る構 造 地 質 学 的 モ デ ル は,地 表 に鉱 徴 現 象 の 現 れ に くい 火砕 流 に広 く覆 わ れ た 地 域 な ど,深 部 化 す る鉱 床 探 査 に 今後 ます ます 有 益 な指 針 を与え て くれ るで あ ろ う. 謝 辞:金 属 鉱 業 事 業 団 資 源衛 星探 査 技 術 開 発 専 門 委 員 会 委 員 の方 々,お よび 本稿 の投 稿 を許 可 して い ただ い た 金 属 鉱 業 事 業 団技 術 開 発部 探鉱 技 術 開 発課 逆 瀬 川 敏 夫 前 課 長 お よび 調 査部 調査 第 二課 佐 藤 彬 前 課 長 には 常 日頃 励 ま し と御 支 援 を い た だ い て い る.こ こに厚 く感 謝 申 し上 げ ます.

文

献

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