巻頭言：鉱床学の最前線「地球化学」「資源地質」合同特集号その3

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巻頭言：鉱床学の最前線「地球化学」「資源地質」合同特集号その3 1

特集「鉱床学の最前線「地球化学」「資源地質」合同特集号その3」

巻頭言：

鉱床学の最前線「地球化学」「資源地質」合同特集号その3

野崎達生

1,2,3,4

*

_{・実松健造}

5

_{・高橋亮平}

6

_{・安川和孝}

2,7,4 （2020年10月21日受付，2020年10月22日受理）

Prefatory note for the special issue 3;

Front line of economic geology collaborated

by Chikyukagaku

(

Geochemistry

)

and Shigen-Chishitsu

Tatsuo N

ozaki1,2,3,4

*

, Kenzo S

anematsu5

, Ryohei T

akahashi6

, Kazutaka Y

asukawa2,7,4

1_{Submarine Resources Research Center, Research Institute for Marine}

Resources Utilization, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

(JAMSTEC)，2‒15 Natsushima-cho, Yokosuka, Kanagawa 237‒0061, Japan

2_{Frontier Research Center for Energy and Resources}₍_FRCER₎_，The

University of Tokyo, 7‒3‒1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113‒8656, Japan

3_{Department of Planetology, Kobe University, 1‒1 Rokkodai-cho, Nada-ku,}

Kobe, Hyogo 657‒8501, Japan

4_{Ocean Resources Research Center for Next Generation}₍_ORCeNG₎_，Chiba

Institute of Technology (CIT)，2‒17‒1 Tsudanuma, Narashino, Chiba 275‒0016, Japan

5_{Geological Survey of Japan}₍_GSJ₎_{，National Institute of Advanced}

Industrial Science and Technology (AIST), Central 7, 1‒1‒1 Higashi, Tsu-kuba, Ibaraki 305‒8567, Japan

6_{Department of Earth Resource Science, Akita University, 1‒1}

Tegatagakuen-machi, Akita, Akita 010‒8502, Japan

7_{Department of Systems Innovation, The University of Tokyo, 7‒3‒1 Hongo,}

Bunkyo-ku, Tokyo 113‒8656, Japan

* Corresponding author: [email protected]

Through the 4.6 Gyr of Earth’s history, ore deposit has been formed via close linkage with the evolution of this planet. Ore deposit is an abnormally enriched material of targeted ele-ments and its enrichment mechanism macroscopically controlled by “Geology” and microscopi-cally controlled by “Geochemistry.” “Front line of economic geology” is the third collaborative special issue by two Japanese academic journals of Chikyukagaku (Geochemistry) and Shigen-Chishitsu, aiming to review the metallogenesis, recent progresses and unsolved questions in each type of ore deposit for future researches on economic geology and geochemistry. This col-laborative special volume is wrapped up by this issue 3.

Key words: Economic geology, Geochemistry, Geology, Zeolite, Chromitite

鉱床とは，資源として利用できる元素や石油・天然ガスなどが濃集している場所で，現時点または近い将来において経済的に採掘できるものを指す。そして鉱床学は，鉱床がどのようにして形成されたかという地球科学的な法則性を解明し，人類にとって有用な資源を効率的に得る方法を検討する学問である。経済性や開発の要素を含む点に，工学との関連性が存在する。一方，理学的な観点から重要な“鉱床がどのようにして形成されたか（＝成因）”を解明するには，対象とする元素の『起源・運搬・濃集』の3つの要素を説明地球化学 55，1‒3（2021） Chikyukagaku（Geochemistry）55，1‒3（2021） doi:10.14934/chikyukagaku.55.1 1_{海洋研究開発機構海洋機能利用部門海底資源センター} 〒237‒0061 神奈川県横須賀市夏島町2‒15 2_{東京大学大学院工学系研究科エネルギー・資源フロン} ティアセンター〒113‒8656 東京都文京区本郷7‒3‒1 3_{神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻} 〒657‒0013 兵庫県神戸市灘区六甲台町1‒1 4_{千葉工業大学次世代海洋資源研究センター} 〒275‒0016 千葉県習志野市津田沼2‒17‒1 5_{産業技術総合研究所地圏資源環境研究部門} 〒305‒8567 茨城県つくば市東1‒1‒1中央第7 6_{秋田大学大学院国際資源学研究科資源地球科学専攻} 〒010‒8502 秋田県秋田市手形学園町1‒1 7_{東京大学大学院工学系研究科システム創成学専攻} 〒113‒8656 東京都文京区本郷7‒3‒1

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野崎達生・実松健造・高橋亮平・安川和孝 2 することが不可欠である。しかし，この3つの要素は構造地質学，鉱物学，地球化学，岩石学，熱力学，生物化学などの多分野にわたるプロセスを包含しており，我々が通常目にするのは，それらが複雑に絡み合った結果としての鉱床・鉱石である。例えば，鉱液の通り道となる断層の理解には構造地質学が，変質作用と変質帯の理解には鉱物学が，鉱液と周辺岩石との間で起こる相互反応には地球化学が，鉱床を胚胎する母岩と関係火成岩の理解には岩石学が，鉱液中の分子形態や溶解度には熱力学が，バイオミネラリゼーションには生物化学的観点が必要となる。したがって，この3つの要素を網羅的に説明することは容易ではないが，これらについて様々な制約条件を見出すことにより鉱床の成因が解明されれば，対象とする鉱床の探査手法や選鉱・製錬・開発方法などの指針を立てることが可能となる。地球化学的観点から見ると，鉱床を形成する鉱体（鉱物）は，『元素の異常濃集体』である。例えば，金鉱床は数ppmがカットオフ品位とされているが，地殻中の金の平均存在度が約3 ppbであるので，その経済的濃集係数は1,000を超える。元素の異常濃集体の形成をマクロに支配しているのは，テクトニックセッティングや断層などの地質学であるが，ミクロに支配しているのは各元素1つ1つの反応プロセスを制御する地球化学である。さらに，鉱床の形成には地球の大気酸素濃度の変遷やマントル対流様式の変化など， 46億年間にわたる長い営みと密接に関連することも多く，地球科学的必然として今そこにある鉱床の成り立ちを研究する鉱床学は，知的好奇心の泉を湛えている。その一方で，日本国内で稼働している金属鉱山数の減少とともに，鉱床を対象として研究を行っている日本の研究者数も減少の一途を辿っている。しかし，工業国である日本はほとんどすべての金属鉱物資源を，鉱石（精鉱） , 中間製品，製品の形で諸外国からの輸入に頼っており，資源の安定供給のために鉱床を研究・教育する人材は今後も必要である。さらに，日本近海の排他的経済水域内において新たな海底熱水サイトやマンガンクラストの露頭，あるいは超高濃度レアアース泥が発見されるなど，海底鉱物資源研究の機運が近年高まってきており，鉱床学は今後も我が国にとって欠かせない学問であり続けると思われる。そのような状況であるが，日本語で書かれた鉱床学の総括的な教科書の数は少なく（例えば，立見，1977；飯山，1989, 1998；資源地質学会，2003；鞠子， 2008），新たに鉱床学を志す研究者の卵が現れても，敷居が高くなっている印象がある。そこで本特集号では，地球化学・鉱床学に精通する研究者が，各鉱床タイプの一般的な説明や成因を解明するためのツール，現状で何がどこまで理解されていて何が課題として残されているのか，をレビューすることを目的とした。このレビューの対象には，各鉱床タイプの成因研究だけでなく，その研究過程に必須の分析方法や鉱山開発の結果として想定しなければならない環境影響評価も含め，将来教科書として用いることができるような特集号になることを目指した。本特集号は，日本地球化学会の和文誌「地球化学」および資源地質学会の和文誌「資源地質」の合同特集号という初めての形を取ることとし，2018年に出版された特集号その1では，スカルン鉱床，黒鉱鉱床，南米の班岩銅鉱床，マンガンクラスト，レアアース泥，金属鉱床の情報地質学，流体包有物の局所分析法に関する 7編のレビューおよび原著論文が掲載された（福山， 2018；古野ほか，2018；後藤ほか，2018；正路， 2018；内田・中野，2018；山田，2018；安川ほか， 2018）。2019∼2020年に出版された特集号その2では，チリの酸化鉄型銅金（IOCG）鉱床および酸化鉄‒ 燐灰石（IOA）鉱床，重レアアース資源としてのアパタイト，鉱山坑廃水に含まれる微量元素の挙動，深海環境の評価とモニタリング，海底熱水鉱石の金属溶出特性に関する5編のレビュー論文が掲載された（小島，2019；山本，2019；淵田ほか，2020；星野， 2020；所・加藤，2020）。また，日本地質学会125周年記念を祝して2018年に発刊された「地質学雑誌」特集号の1つにも，日本列島付加体中に胚胎する古海洋底で生成した鉱床（＝別子型鉱床，層状鉄マンガン鉱床，層状マンガン鉱床）に関する総説論文が掲載された（野崎ほか，2018）。さらに，特集号その3では，以下の2編の論文が掲載されている。荒井ほか（2021）は，クロミタイト（クロム鉄鉱岩）の産出が意味するマントルや地殻中でのマグマ過程，クロム鉱床の成因についてレビューしている。資源としては層状クロミタイトおよびポディフォーム・クロミタイト鉱床の2種類が重要であり，それぞれを形成したマグマの組成やマグマ混合の特徴について地質学的・岩石学的に詳しく解説している。クロミタイトは白金族元素を伴うことも多く，そのような場合の特徴についても説明している。超高圧クロミタイトや

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巻頭言：鉱床学の最前線「地球化学」「資源地質」合同特集号その3 3 熱水性クロミタイトの成因については，岩石記載を含めた新たなデータを基に再検討する必要性を述べている。筆頭著者は長年に渡ってクロミタイトを研究してきた第一人者であり，多くの文献を引用しながら，研究者間において同意が得られている有力な説を詳しく解説する一方，さらなる研究が望まれる部分を指摘している。荻原（2020）は，天然ゼオライトの産状と成因について，従来の重要な論文および自身の発表論文を含む最新の研究報告をまとめる形で解説を行っている。本論文では，ゼオライトの組成と分析方法，分類，産状について章立てを行い，現時点の最新の科学的な理解を説明している。特にゼオライトの産状については，火山岩および堆積岩（火山砕屑岩）中のものに分類し，それぞれの成因についてまとめている。その中でも，ゼオライトの形成に関わる分帯構造，単体鉱物の肉眼的および顕微鏡的な形態，埋没続成作用に関わる地質温度計，走査電子顕微鏡の分析による相転移の産状と化学組成の変化，ジオオートクレーブ，熱水変質起源，深海大洋底などのそれぞれの地質セッティングにおける成因について，詳細に説明している。本特集号は，3回目の「地球化学」「資源地質」による合同特集号であるが，編集に当たっては「地球化学」の小畑元編集長および「資源地質」の宮武修一編集長に大変お世話になった。また，両和文誌による合同特集号という案は，「地球化学」前編集委員である高野淑織博士が考え出して下さった。以上の方々にこの場を借りて御礼申し上げます。引用文献荒井章司・阿部なつ江・松本一郎・三浦真（2021）クロミタイト：クロム資源にして地球深部過程指示者．地球 化学，55, 5‒30． 淵田茂司・越川海・河地正伸（2020）海底熱水鉱石の金属溶出特性―海底鉱物資源開発における環境影響評価―． 地球化学，54, 15‒27． 福山繭子（2018） LA-ICP-MSによる流体包有物の元素及び 同位体分析．地球化学，52, 229‒246． 古野正憲・加藤睦実・一井禎彦・福地伸章・丸山茂徳（2018）チリ北部の銅鉱床と銅の集積機構―構造侵食の 重要性―．資源地質，68, 95‒115． 後藤孝介・天川裕史・坂口綾（2018）鉄マンガンクラストの形成年代と同位体組成に基づく古環境解析の現状と 可能性．地球化学，52, 211‒227． 星野美保子（2020）重希土類資源としてのアパタイトの可能 性．地球化学，54, 29‒59． 飯山敏道（1989）鉱床学概論．東京大学出版会．196p．飯山敏道（1998）地球鉱物資源入門．東京大学出版会， 195p．小島晶二（2019）酸化鉄型銅金（IOCG）鉱床成因論に関する最近の進展，特にチリに分布する鉱床について．資 源地質，69, 97‒109． 鞠子正（2008）鉱床地質学―金属資源の地球科学．古今書院，580p．野崎達生・藤永公一郎・加藤泰浩（2018）日本列島付加体中に胚胎する古海洋底で生成した鉱床．地質学雑誌， 124, 995‒1020． 荻原成騎（2020）天然ゼオライトの産状と成因．資源地質， 70, 89‒99． 資源地質学会（2003）地球環境地質学地球史と環境汚染を読む．資源地質学会，492p．正路徹也（2018）金属鉱床の鉱石品位，鉱石価値，富化比と それによる資源予測．資源地質，68, 61‒72． 立見辰雄（1977）現代鉱床学の基礎．東京大学出版会， 257p．所千晴・加藤達也（2020）坑廃水処理における水酸化物へ の共沈機構．地球化学，54, 5‒14． 内田悦生・中野孝教（2018）スカルン鉱床へのアプローチ． 地球化学，52, 149‒169． 山田亮一（2018）黒鉱鉱床の概要．資源地質，68, 73‒94． 山本啓之（2019）海底鉱物資源開発に関わる環境調査と影響 評価の現状と展開．資源地質，69, 79‒95． 安川和孝・中村謙太郎・藤永公一郎・岩森光・加藤泰浩（2018）レアアース泥の起源：独立成分分析による数理 統計的アプローチを中心に．地球化学，52, 171‒210．