3:15 PM - 3:30 PM
[R7-03] Formation process of chalcedony at subaqueous volcanism 1 Oku-Matsushima region, Japan
[Presentation award entry]
Keywords:Chalcedony, Subaqueous volcanism, Clastic Dyke
【はじめに】
玉髄（chalcedony）は微細な石英結晶の集合体からなり固有の組織をもつことから，その形成過程に関する結晶成長機構などの観点からの研究が多い（例えば，Flörke et al．1982）．玉髄は凝灰岩や火山岩などの岩石中に広く産し，新第三紀中新世の岩石中に多い．玉髄の形成モデルとしては，海底噴出溶岩の冷却クラックに流入した海水が溶岩により熱せられ，周囲の岩石からシリカ成分を溶かし出し，岩石のクラックに玉髄を沈殿させるといった，地下を循環した海水を起源とするモデルも考えられている（宮地ほか，2003;⻘木ほか，2017）．しかし多くの研究は玉髄の組織を鉱物学的に解析した研究であり地質過程には焦点を当てておらず，溶液の起源について触れていないか，触れていたとしても地下から上昇した溶液を想定している場合がほとんどである（例えば，清水・⻘木，2001）．本研究では宮城県奥松島地域において，中新世の海底火山噴火に伴う玉髄の形成過程を地質学的に考察する．
【結果】
宮城県松島湾周辺域には，シルト岩層中に狭在する火砕流堆積物を主とした前期〜中期中新世の松島層が分布する．石井ほか（1983）は松島層を岩相の違いから5つの部層（Mt1層~Mt5層）に分けている．調査地域である奥松島地域には，凝灰角礫岩部層（Mt3），シルト岩部層 （Mt4），上部軽石凝灰岩部層（Mt5）が広く存在する．地質調査の結果から，Mt3層は水中堆積の特徴を示し，Mt5層は軽石凝灰岩層と砂~シルト岩層の互層からなる浅海成の特徴を示す．Mt5層の分布する複数地点では軽石凝灰岩中のクラックにダイク状のシルトがみられ，クラスティックダイクであると考えられる．クラスティックダイクとは，地下水で飽和した未固結の地層が液状化現象により軽石凝灰岩のクラックに沿って上昇してできたダイク状のシルトである（成尾・小林，1995）．この地域の軽石凝灰岩中に存在するクラスティックダイクの形成時期は，火砕流堆積物の冷却固結後である.
玉髄は，Mt5層が分布する地域のうち2地点（乙女が浜，大高森）でのみ確認される．大高森ではクラスティックダイクは存在せず，玉髄の脈のみが軽石凝灰岩中に存在する一方，乙女が浜ではクラスティックダイクに沿った玉髄の脈と，クラスティックダイクを伴わない玉髄の脈が存在する．クラスティックダイクに伴う玉髄の脈の詳細な産状としては，クラスティックダイクが一部途切れた部分にその空間を埋めるように存在するものや，クラスティックダイクと凝灰岩の間に存在するものがある.
乙女が浜の玉髄の薄片観察では，クラスティックダイクや軽石凝灰岩といった母岩の種類によらず玉髄の壁面にオパールが存在し，そこから繊維状の玉髄が伸長した組織が観察される．玉髄とクラスティックダイクとの境界付近では，玉髄の脈の内部にクラスティックダイク片があり，その周囲にオパールが存在し，そこから繊維状に伸長した玉髄の組織が観察される．このことから，クラスティックダイクの固結後に玉髄が形成されたと考えられる．
【考察】
乙女が浜ではクラスティックダイクに関連した玉髄の脈が確認されるが，大高森ではクラスティックダイクに伴っていない玉髄の脈のみが確認されることから，玉髄の形成にクラスティックダイクは必要不可欠ではないと考えられる．また，乙女が浜における玉髄の産状と薄片観察から，クラスティックダイクの固結後に玉髄が形成されたと考えられる．つまり，軽石凝灰岩中のクラックやクラスティックダイクは玉髄を形成した溶液の通路としての役割を担っている可能性がある．玉髄を形成した溶液の起源は，マグマなどの熱源を考慮すると地下に求めることが容易である．そのためこれまでの研究では，地下を循環する溶液の上昇を想定する場合が多く，奥松島でも地下からの溶液の上昇を考えることも可能であるが，その場合には溶液の流入時期を特定することは困難である．Mt5層での地質調査の結果から，奥松島では乙女が浜よりも上位の層序で火砕流堆積物が繰り返し浅海に堆積していると考えられ，玉髄が産する層の上位に熱源の存在を仮定することも可能である．この時，火砕流堆積物が海水を敷き込んで熱する可能性がある（谷口，1996）．そこで生じた溶液が堆積面にあるクラスティックダイクやクラックなどの弱線を通じて下位に流入し，玉髄が形成したと考えることができる．以上のように火山噴火に伴って上位から溶液が流入するモデルを考察したが，海水の敷き込みや弱線の存在といった条件が揃った場合のみで玉髄が形成されたとすると，奥松島において玉髄の分布が限定的であることとも整合的である．
玉髄（chalcedony）は微細な石英結晶の集合体からなり固有の組織をもつことから，その形成過程に関する結晶成長機構などの観点からの研究が多い（例えば，Flörke et al．1982）．玉髄は凝灰岩や火山岩などの岩石中に広く産し，新第三紀中新世の岩石中に多い．玉髄の形成モデルとしては，海底噴出溶岩の冷却クラックに流入した海水が溶岩により熱せられ，周囲の岩石からシリカ成分を溶かし出し，岩石のクラックに玉髄を沈殿させるといった，地下を循環した海水を起源とするモデルも考えられている（宮地ほか，2003;⻘木ほか，2017）．しかし多くの研究は玉髄の組織を鉱物学的に解析した研究であり地質過程には焦点を当てておらず，溶液の起源について触れていないか，触れていたとしても地下から上昇した溶液を想定している場合がほとんどである（例えば，清水・⻘木，2001）．本研究では宮城県奥松島地域において，中新世の海底火山噴火に伴う玉髄の形成過程を地質学的に考察する．
【結果】
宮城県松島湾周辺域には，シルト岩層中に狭在する火砕流堆積物を主とした前期〜中期中新世の松島層が分布する．石井ほか（1983）は松島層を岩相の違いから5つの部層（Mt1層~Mt5層）に分けている．調査地域である奥松島地域には，凝灰角礫岩部層（Mt3），シルト岩部層 （Mt4），上部軽石凝灰岩部層（Mt5）が広く存在する．地質調査の結果から，Mt3層は水中堆積の特徴を示し，Mt5層は軽石凝灰岩層と砂~シルト岩層の互層からなる浅海成の特徴を示す．Mt5層の分布する複数地点では軽石凝灰岩中のクラックにダイク状のシルトがみられ，クラスティックダイクであると考えられる．クラスティックダイクとは，地下水で飽和した未固結の地層が液状化現象により軽石凝灰岩のクラックに沿って上昇してできたダイク状のシルトである（成尾・小林，1995）．この地域の軽石凝灰岩中に存在するクラスティックダイクの形成時期は，火砕流堆積物の冷却固結後である.
玉髄は，Mt5層が分布する地域のうち2地点（乙女が浜，大高森）でのみ確認される．大高森ではクラスティックダイクは存在せず，玉髄の脈のみが軽石凝灰岩中に存在する一方，乙女が浜ではクラスティックダイクに沿った玉髄の脈と，クラスティックダイクを伴わない玉髄の脈が存在する．クラスティックダイクに伴う玉髄の脈の詳細な産状としては，クラスティックダイクが一部途切れた部分にその空間を埋めるように存在するものや，クラスティックダイクと凝灰岩の間に存在するものがある.
乙女が浜の玉髄の薄片観察では，クラスティックダイクや軽石凝灰岩といった母岩の種類によらず玉髄の壁面にオパールが存在し，そこから繊維状の玉髄が伸長した組織が観察される．玉髄とクラスティックダイクとの境界付近では，玉髄の脈の内部にクラスティックダイク片があり，その周囲にオパールが存在し，そこから繊維状に伸長した玉髄の組織が観察される．このことから，クラスティックダイクの固結後に玉髄が形成されたと考えられる．
【考察】
乙女が浜ではクラスティックダイクに関連した玉髄の脈が確認されるが，大高森ではクラスティックダイクに伴っていない玉髄の脈のみが確認されることから，玉髄の形成にクラスティックダイクは必要不可欠ではないと考えられる．また，乙女が浜における玉髄の産状と薄片観察から，クラスティックダイクの固結後に玉髄が形成されたと考えられる．つまり，軽石凝灰岩中のクラックやクラスティックダイクは玉髄を形成した溶液の通路としての役割を担っている可能性がある．玉髄を形成した溶液の起源は，マグマなどの熱源を考慮すると地下に求めることが容易である．そのためこれまでの研究では，地下を循環する溶液の上昇を想定する場合が多く，奥松島でも地下からの溶液の上昇を考えることも可能であるが，その場合には溶液の流入時期を特定することは困難である．Mt5層での地質調査の結果から，奥松島では乙女が浜よりも上位の層序で火砕流堆積物が繰り返し浅海に堆積していると考えられ，玉髄が産する層の上位に熱源の存在を仮定することも可能である．この時，火砕流堆積物が海水を敷き込んで熱する可能性がある（谷口，1996）．そこで生じた溶液が堆積面にあるクラスティックダイクやクラックなどの弱線を通じて下位に流入し，玉髄が形成したと考えることができる．以上のように火山噴火に伴って上位から溶液が流入するモデルを考察したが，海水の敷き込みや弱線の存在といった条件が揃った場合のみで玉髄が形成されたとすると，奥松島において玉髄の分布が限定的であることとも整合的である．