12:00 PM - 2:00 PM
[R1P-12] Microstructure of serpentine veins containing native iron in dunite in Oshika Village, Nagano Prefecture, Japan
Keywords:serpentine, native iron
1. はじめに
蛇紋岩化作用はカンラン石と熱水から蛇紋石を生成する反応で，カンラン石中の2価鉄から磁鉄鉱を生成するため2価鉄の一部が3価鉄になる．そのときに水素が発生し，より還元的な環境が形成され，自然鉄，アワルワ鉱(Ni₂Fe-Ni₃Fe)などが形成される場合がある (Frost, 1985).
長野県大鹿村のカンラン岩は入沢井と大河原にあり，その中の蛇紋石脈に日本で初めて蛇紋岩化作用で生じる自然鉄が報告され(岡本ら, 1981; Sakai & Kuroda , 1983)，蛇紋石脈はその前後関係から3段階あり，自然鉄は蛇紋石脈の2段階目のクリノクリソタイルとブルース石からなる脈に見られるとされた．本研究では楕円形の自然鉄を含む蛇紋石脈について微細構造観察を行った．
2. 方法
長野県大鹿村のカンラン岩体について野外調査を行い，ダナイト，ウェールライト，蛇紋岩について薄片を作成し，肉眼及び偏光・反射顕微鏡観察を行った．全岩及び蛇紋石脈の構成鉱物はX線回折分析(Rigaku Ultima Ⅳ，Rigaku RINT RAPID Ⅱ)で決定した．化学組成分析，微細組織観察にはSEM (JEOL JSM-7001F) 及びFE-EPMA(JEOL JXA-8530F)を用いた．また，九州大学超顕微研究センターのFIB-SEM(FEI Quanta 3D 200i, HITACHI MI4000L)を用いて薄膜試料を作成し，電子顕微鏡(JEOL JEM-ARM300F2)で組織観察及び化学組成の測定を行った．
3. 結果
カンラン岩は主にカンラン石，クロム鉄鉱で構成され，その中に幅数cm～数10µmの直線的な蛇紋石脈がある．脈は4方向あり，薄片による観察により脈の前後関係から蛇紋石脈Ⅰ, Ⅱ，Ⅲ，Ⅳとした。蛇紋石脈は主にリザーダイト，多角柱状蛇紋石，ブルース石，磁鉄鉱，自然鉄，アワルワ鉱で構成される．脈中の蛇紋石とブルース石の化学組成をSEM-EDSで測定し，#Mg=Mg/(Mg+Fe)を求めた結果，蛇紋石脈Ⅰ，Ⅱの蛇紋石は#Mg=0.94ブルース石は#Mg＝0.66~0.79であり，蛇紋石脈Ⅲ，Ⅳの蛇紋石は#Mg＝0.96，ブルース石は#Mg=0.77～0.86であった.
自然鉄は蛇紋石脈Ⅲ及びⅣに存在する．蛇紋石脈Ⅲは10 µm ~ 100 µm，薄片の肉眼観察では灰緑色で，偏光顕微鏡では無色透明に見える。脈の中心にブルース石に富む部分があり，脈とカンラン石の境界には長さ数 µmから20 µmの針状の変質部が蛇紋石脈からカンラン石結晶内部に向かって見られた.自然鉄は楕円形を呈していて，脈に沿って楕円の長軸が脈に対して垂直になるように並び，脈の縁や中心には微小な結晶のアワルワ鉱が観察された.
TEMによる観察で，針状変質部はリザーダイトとブルース石で構成され，カンラン石との境界は蛇紋石で中心にはブルース石が存在していた．針状変質部に近い蛇紋石中には長径3.5µmの自然鉄も確認され，Niに富む粒子も確認でき，Niに富む部分の化学組成はNiFeのアワルワ鉱であった．また，蛇紋石脈は、カンラン石に近い場所は多角柱状蛇紋石で構成され，一部クリソタイルを含む．脈の中心に近くなるとリザーダイトとブルース石で構成されていた．STEM-EDSマッピングの結果から蛇紋石，ブルース石の化学組成を求めた．針状変質部の蛇紋石の#Mgは0.94でブルース石の#Mgは0.83であった．また，脈中のリザーダイトの#Mgは0.96，多角柱状蛇紋石＋クリソタイルの#Mgは0.97で，ブルース石の#Mgは0.87であった．
過去の研究で本産地のカンラン岩の蛇紋岩化は3段階としていたが今回の観察から，蛇紋岩化作用は大きく２回あったと考えられる．また，自然鉄を含む蛇紋石脈はクリノクリソタイルとブルース石で構成されるとしたが，実際はリザーダイトと多角柱状蛇紋石，ブルース石であった．また，ブルース石の組成は針状変質部よりも蛇紋石脈の方が鉄に乏しく，自然鉄の生成に関連する可能性がある．
4. 参考文献
Frost, B.R. (1985) On the Stability of Sulfides, Oxides, and Native Metals in Serpentinite, J. Petrol, 26, 31-63.
岡本 正也，井上 善嗣，黒田 吉益, (1981)長野県大河原付近のかんらん岩より自然鉄の発見, 地質学雑誌, 87, 597-599.
Sakai, R. and Kuroda, Y. (1983) Native iron and the associated minerals from the ultramafic masses in the Sanbagawa belt, central Japan, J. Japan. Assoc. Min. Petr. Econ. Geol. 78, 467-478.
蛇紋岩化作用はカンラン石と熱水から蛇紋石を生成する反応で，カンラン石中の2価鉄から磁鉄鉱を生成するため2価鉄の一部が3価鉄になる．そのときに水素が発生し，より還元的な環境が形成され，自然鉄，アワルワ鉱(Ni₂Fe-Ni₃Fe)などが形成される場合がある (Frost, 1985).
長野県大鹿村のカンラン岩は入沢井と大河原にあり，その中の蛇紋石脈に日本で初めて蛇紋岩化作用で生じる自然鉄が報告され(岡本ら, 1981; Sakai & Kuroda , 1983)，蛇紋石脈はその前後関係から3段階あり，自然鉄は蛇紋石脈の2段階目のクリノクリソタイルとブルース石からなる脈に見られるとされた．本研究では楕円形の自然鉄を含む蛇紋石脈について微細構造観察を行った．
2. 方法
長野県大鹿村のカンラン岩体について野外調査を行い，ダナイト，ウェールライト，蛇紋岩について薄片を作成し，肉眼及び偏光・反射顕微鏡観察を行った．全岩及び蛇紋石脈の構成鉱物はX線回折分析(Rigaku Ultima Ⅳ，Rigaku RINT RAPID Ⅱ)で決定した．化学組成分析，微細組織観察にはSEM (JEOL JSM-7001F) 及びFE-EPMA(JEOL JXA-8530F)を用いた．また，九州大学超顕微研究センターのFIB-SEM(FEI Quanta 3D 200i, HITACHI MI4000L)を用いて薄膜試料を作成し，電子顕微鏡(JEOL JEM-ARM300F2)で組織観察及び化学組成の測定を行った．
3. 結果
カンラン岩は主にカンラン石，クロム鉄鉱で構成され，その中に幅数cm～数10µmの直線的な蛇紋石脈がある．脈は4方向あり，薄片による観察により脈の前後関係から蛇紋石脈Ⅰ, Ⅱ，Ⅲ，Ⅳとした。蛇紋石脈は主にリザーダイト，多角柱状蛇紋石，ブルース石，磁鉄鉱，自然鉄，アワルワ鉱で構成される．脈中の蛇紋石とブルース石の化学組成をSEM-EDSで測定し，#Mg=Mg/(Mg+Fe)を求めた結果，蛇紋石脈Ⅰ，Ⅱの蛇紋石は#Mg=0.94ブルース石は#Mg＝0.66~0.79であり，蛇紋石脈Ⅲ，Ⅳの蛇紋石は#Mg＝0.96，ブルース石は#Mg=0.77～0.86であった.
自然鉄は蛇紋石脈Ⅲ及びⅣに存在する．蛇紋石脈Ⅲは10 µm ~ 100 µm，薄片の肉眼観察では灰緑色で，偏光顕微鏡では無色透明に見える。脈の中心にブルース石に富む部分があり，脈とカンラン石の境界には長さ数 µmから20 µmの針状の変質部が蛇紋石脈からカンラン石結晶内部に向かって見られた.自然鉄は楕円形を呈していて，脈に沿って楕円の長軸が脈に対して垂直になるように並び，脈の縁や中心には微小な結晶のアワルワ鉱が観察された.
TEMによる観察で，針状変質部はリザーダイトとブルース石で構成され，カンラン石との境界は蛇紋石で中心にはブルース石が存在していた．針状変質部に近い蛇紋石中には長径3.5µmの自然鉄も確認され，Niに富む粒子も確認でき，Niに富む部分の化学組成はNiFeのアワルワ鉱であった．また，蛇紋石脈は、カンラン石に近い場所は多角柱状蛇紋石で構成され，一部クリソタイルを含む．脈の中心に近くなるとリザーダイトとブルース石で構成されていた．STEM-EDSマッピングの結果から蛇紋石，ブルース石の化学組成を求めた．針状変質部の蛇紋石の#Mgは0.94でブルース石の#Mgは0.83であった．また，脈中のリザーダイトの#Mgは0.96，多角柱状蛇紋石＋クリソタイルの#Mgは0.97で，ブルース石の#Mgは0.87であった．
過去の研究で本産地のカンラン岩の蛇紋岩化は3段階としていたが今回の観察から，蛇紋岩化作用は大きく２回あったと考えられる．また，自然鉄を含む蛇紋石脈はクリノクリソタイルとブルース石で構成されるとしたが，実際はリザーダイトと多角柱状蛇紋石，ブルース石であった．また，ブルース石の組成は針状変質部よりも蛇紋石脈の方が鉄に乏しく，自然鉄の生成に関連する可能性がある．
4. 参考文献
Frost, B.R. (1985) On the Stability of Sulfides, Oxides, and Native Metals in Serpentinite, J. Petrol, 26, 31-63.
岡本 正也，井上 善嗣，黒田 吉益, (1981)長野県大河原付近のかんらん岩より自然鉄の発見, 地質学雑誌, 87, 597-599.
Sakai, R. and Kuroda, Y. (1983) Native iron and the associated minerals from the ultramafic masses in the Sanbagawa belt, central Japan, J. Japan. Assoc. Min. Petr. Econ. Geol. 78, 467-478.