Clay minerals in near-shore sediments of Sagami Bay, central Japan 利用統計を見る

Sagami Bay, central Japan

著者名(英)

Saburo AOKI

journal or

publication title

Journal of Toyo University. Natural science

number

51

page range

127-132

year

2007-03

URL

http://id.nii.ac.jp/1060/00002527/

Creative Commons : 表示 - 非営利 - 改変禁止

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

Clay　minerals　in　near－shore　sediments　of　Sagami　Bay，

　　　　　　　central　Japan

Saburo　AOKI

Abstract

　　Nine　samples　from　siX　localities　in　central　and　western　near－shore　sediments　of　the　Sagami Bay，　Kanagawa　Prefecture　were　examined　for　clay　mineral　using　X・－ray　diffractometry（XRD） and　analy目cal　transmission　electron　microscopy（ATEM）．Chlorite　is　the　most　abundant　clay mineral，　followed　in　order　by　smectite，　illite，and　kaolinite　in　this　clay　mineral　assemblage． Distribution　of　clay　minerals　in　this　limited　area　shows　no　systematic　pattern．　However， chlorite　concentrations　of　a　sediment　sample　taken　8　cm　deep　show　a　clear　vertical　change　in the　three　layers　of　2－4　cm，4－6　cm，　and　68　cm．　This　result　suggests　that　vertical　changes　in clay　minerals　of　the　sediment　core　can　change　during　a　very　short　time．　Smectite　seems　to belong　to　di－octahedral　Al－Fe　beidellite　and　tri－octahedral　Mg－Fe　saponite．　Most　clay　minerals in　this　study　had　been　supplied　from　the　Sagami　and　Sakawa　rivers　and　their　distribution　is controlled　by　the　coastal　current，　which　is　a　branch　of　the　Kuroshio． Key　words：Sagami　Bay，　near－shore　sediments，　clay　minerals，㎜

Introductio11

　　Sagami　Bay　is　a　typical　open　bays，　similar　to　its　adjacent　Suruga　Bay　and　neighboring Toyama　Bay　in　the　Sea　of　Japan，　All　have　depth　greater　than　1，000m．The　central　part　of　the bay　has　the　Sagami　Trough，　which　extends　to　the　area　off　the　southern　tip　of　the　Boso Peninsula．　An　active　volcano，　Oshima　Island，　just　to　sea　revel　from　the　deep　sea　more　than 1，500mdeep　in　the　southern　part　of　the　bay．　Geology　of　the　surrounding　land　areas　of　the Bay　is　that　lzu　Peninsula　west　to　the　bay　comprises　Quaternary　and　Tertiary　volcanic　rocks and　the　discharging　areas　of　Sagami　and　Sakawa　rivers　to　the　northern　part　of　the　bay　are characterized　by　Quaternary　mudstone　and　sandstone．　In　addition，　distributed　Cretaceous sedimentary　rocks　exist　in　their　upper　streams．　The　Miura　Peninsula　to　the　east　of　the　bay　is comprises　Tertiary　tuffaceous　and　volcanic　sedimentary　rocks．　According　to　Uda（1937），the branch　of　Kuroshio　current　flows　toward　north　from　the　mouth　of　the　bay　and　is　divided　into ＊ 　Natural　Science　Laboratory，　Department　of　Economics，5－28－20， 　Hakusan　Bunkyou－ku　Tbkyo　112－8606，　Japan

two　flows：one　is　counterclockwise　flow；the　other且ows　to　Miura　peninsula．　On　the　other hand，　coastal　waters　mixed　with　ocean　current　and　fresh　water　discharging　from　rivers　are distributed　from　the　mouth　of　Sakawa　River　to　the　east　coast　of　Izll　Peninsula． 　　Regarding　the　distribution　of　clay　minerals　in　sediments　of　the　Sagami　Bay，　Otsuka（1976） reported　the　presence　of　three　clay　mineral　types：smectite，　chlorite，　and　illite．　Aoki（1983）， on　the　other　hand，　analyzed　four　clay　minerals　in　surface　sediments　of　the　Sagami　Bay　and its　vicinity：smectite　illite，　and　kaolinite．　Aoki　also　analyzed　clay　minerals　in　sediment　samples of　five　rivers　discharging　into　the　Sagami　Bay　from　the　surrounding　land　areas．　In　the present　study，　the　author　analyzed　nine　sediment　samples　from　six　localities　collected　from central　and　western　coastal　areas　of　the　Sagami　Bay．　This　report　describes　the　clay　mineral composition　and　chemical　characteristics　of　smectite．

Sample　and　analytical　procedures

　　Samples　analyzed　in　this　study　were　collected　from　the　central　and　western　near　shores　of the　Sagami　Bay．　Locality　of　samples　is　illustrated　in　Fig．1．　Nine　samples　from　six　localities were　first　depikled　in　distilled　water；then　clay　fractions　smaller　than　2　micron　were collected　by　sedimentation． 　　IdentMcation　and　quantification　of　clay　minerals　followed　the　method　reported　by　Sudo　et al．（1961）and　Oinuma（1968）．The　detailed　analytical　method　is　described　elsewhere（for example，　Aoki　and　Kohyama，1998）．Chemical　analysis　of　smectite　is　based　on　Analytical Transmission　Electron　Microscopy（ATEM）reported　by　Kohyama（1984）． fig．1．　Sample　locality　in　this　study

ResUltS　and　Discussion

　　Three　major　clay　minerals　were　contained　in　all　samples：chlorite，smectite，　and　illite． However，　kaolinite　was　present　only　two　samples．　Chlorite　was　most　abundant　in　all　six surface　sediment　samples　and　was　81％45％（average　65％）．Smectite　was　next　most　abundant： and　ranges　35％－8％（average　18％）．Illite　was　23％－8％（average　13％）．Kaolinite　was　observed in　only　two　samples：its　content　were　12％on　average．　Regarding　distribution　of　the　clay minerals，　whichd　formed　that　was　8　cm　deep，　the　author　examined　contents　in　three　layers of　2－4cm，4－6cm，　and　6－8cm．　Results　revealed　a　systematic　vertical　change　in　chlorite concentration：the　79％content　of　the　upper　layer　decreased　remarkably　to　58％in　the　middle layer　and　28％in　the　lower　layer．　In　contrast，　the　contents　of　illite　and　smectite　were　greater in　the　lower　layers．　Chemical　analyses　revealed　that　smectite　is　classMable　into　di－octahedral and　t目一〇ctahedral　t｝Tl／）es．　The　di－octahedral　tyl）e　is　A1－Fe　beidemte　and　the　tri－octahedarl培）e is　Mg－Fe　saponite 　　The　clay　mineral　compositions　in　six　surface　sediments　are　illustrated　in　Fig．2．　Chlorite shows　the　highest　concentration　of　fbur　clay　mineral　assemblages　in　all　stations．　Chlorite tends　to　decrease　westward　along　the　coast　from　the　mouth　of　the　Sagami　River；it　again increases　westWard　from　the　mouths　of　Sakawa　and　Hayakawa　Rivers　as　shown　in　Fig．3． This　fact　suggests　that　chlorite　can　be　transported丘om　these　rivers　and　that　it　originates 丘om　altered　rocks　such　as　green　tuff　distributed　in　the　Tanzawa　mountain　area　in　the　upper reaches　of　the　Sagami　River．

St．21

St．18

St．14

St．19

St．12

St．11

20％

40％

60％

80％

100％

fig．2．　Clay　mineral　composition　in　each　station

90％

80％

70％

60％

50％

40％

30％

20％

10％

0％

．．一一　 1 ｜

El

「li

｜1

；lil 1［1 ／x、． ‘｜ L　　　／ 　／，． D．・／ ^／ ＼、 ﾉ．、、　、　へ @、L．｝ 　／　！　ノ「「、／／／

　　　　1

_　　　　　　1へ＼　　　　　　1 　　　　　　■

＋smectite

＋chlorite

　　　illite ．＋・．汲≠盾撃奄獅奄狽

St．11St．12St．19St．14St．18St．21

㎏．3．　Ho丘zontal　dist亘bution　of　clay　m血erals桓each　stadon 　　ResUlts　of　chemical　analysis　show　that　smectites　in　samples　of　Sts．12　and　14　are　1argely　di－ octahedral　A1－Fe　beideUite　and　partly　tri－octahedral　Mg－Fe　saponite．　Table　1　shows　data　f（）r chemical　analysis．　Chemical　characteristics　of　smectites　are　fUndamenta皿y　concordant　to those　in　ma血e　sediments　from　other　seas　and　oceans　reported　by　the　author（e．g．Aold　et　aL， 2001）．The　vertical　change　in　chlorite　concentration　in　three　layers　of　2－4cm，4－6cm，　and 6－8cm　deep　at　St．11　collected　off　the　mouth　of　Sagami　r　iver　suggests　that　supplied　chlortte 丘om　the　Sagami　River　has　changed　greatly　du血g　a　very　short　time．　The　vertical　change　hl chlorite　concentration　in　sample　St．11　is　iUustrated　in　Fig．4．　This　drastic　change　in　chlorite concentration　might　be　explained　by　a　sudden　supPly　such　as　a　tUrbidity　current．

AcknowledgementS

　　The　author　thanks　Emeritus　Professor　A．　Kamatani　of　the　Tokyo　Univserity　of　Marine Science　and　Technology　for　supplying　sediment　samples　used　in　this　study．　Professor　N． Kohyama　of　Toyo　University　permitted　use　of　the　ATEM　at　the　National　Institute　of Industrial　Health．

References

Aoki，　S．（1983）Clay　mineral　distribution　in　surface　sediment　samples　of　Sagami　Bay　and　its 　　Vicinity，　central　Japan．　La　mer，　21，　No．2，113－120．

ST，12A　　St，12B　　St　14A　St．14B 　　　　Sio2 　　　A1203 　　　　MgO Fe203（FeO） 　　　　CaO 　　　　MnO 　　　Tio2 　　　Na20 　　　　K20 　Tota1（％） 61．62 11．23 17，31 　2，63 　2，19 　2．76 　2，19 　2．26 100．00 62．41 11、88 　2．90 15．26 　1．52 　1．19 　2．25 　0．66 　1．93 100．00 63．17 16．03 158 t4．98 0．66 0．49 0，80 　2。29 100．00 42．64 13．79 13．98 （17．95） 　2，00 　3．41 　1．82 　2．36 　2．05 100．00 　　　Al 　　Tetra． 　　　Al 　　　吻 Fe3（Fe2） 　　　血 　　　Ti 　　Octa． 　　　da 　　　K 　　　Na 　　㎞、 3．92 0．08 4．00 0．76 0，83 0．12 0．13 1．84 0，18 0．18 0．36 3，92 0，08 4．oo O．80 0．27 0．72 0．06 0．11 1．96 0．10 0．15 0．08 0．33 3．91 0．09 4．oo LO8 0．15 0．70 0，03 0，（＞4 2．oo O．04 0，18 0．22 2．99 1．OI 4．oo O．13 1．46 （1．05） 0．20 0．10 2．94 0．15 0．工8 0．32 0．65 Table　1． Chemical　composition　and　structUral　formulae　of　smectite　in　some　selected　samples Structural　formulae　based　on　O10（OH）2

2－4cm

4－6cm

6－8cm

0％

20％

40％

60％

80％

100％

圏smectlte

■chlorite

口iIlite

fig．4．　Vertical　change　in　clay　mineral　composition　at　St．110ff　Sagami　River

Aoki，　S．　and　Kohyama，　N．（1998）Cenozoic　sedimentation　and　clay　Mineralogy　in　the 　　northern　part　of　the　Magellan　Trough，　Central　Pacific　Basin．　Mar．　Geol．，148，21－47． Aoki，　S．，　Kohyama，　N．　and　Oinuma，　K（2001）Clay　mineral　distribution　In　surface　sediment　in 　　the　seas　and　ocean　along　the　eastern　Asian　Continent，　with　special　reference　to　the 　　relation　to　morphology　and　chemistry　Clay　Sci．，11，431－449． Otsuka，　K．（1976）Regional　distribution　of　clay　minerals　in　the　sediments　of　Sagami　Bay， 　　Japan．　Rep．　Fac．　Sci．　Shizuoka　Univ．，11，179－190． Oinuma，　K（1968）Method　of　quantitative　estimation　of　clay　minerals　in　sediments　by　X－ray 　　diffrac廿on　analysis．　J．　Toyo　Univ．（Nat．　Sci．），11，179－190． Sudo，　T，　Oinuma，　K．，　and　Kobayashi，　K（1961）Mineralogical　problems　Concerning　rapid 　　clay　mineral　analysis　of　sedimentary　rocks．　Acta　Univ．　Carolinae，　Geologica　Suppl，1， 　　189－219． Uda，　M．（1937）Relationship　between　sea　current　and　meteorological　conditions　in　yellowtail 　　fishing　season　in　Sagami　Bay．　Fisheries　Laboratory　Report（8），1－50．