[S-CG58] 岩石・鉱物・資源

[SCG58-P02] 北海道石狩炭田地域に分布する菱鉄鉱質岩の成因（その３）

*淺野 有希¹、森清 寿郎² (1.信州大学大学院、2.信州大学理学部)

キーワード：炭酸塩コンクリーション, 元素の挙動, 石狩炭田

石狩炭田地域に産する菱鉄鉱質岩については,池上(1958)によりはじめて鉱物学的記載がなされたあと,Matsumoto and Iijima (1981)によってその成因が論じられた.筆者らは,従来未報告であった菱鉄鉱質岩の全岩化学組成および炭素酸素同位体比を求め,その結果から,菱鉄鉱質岩の成因についてMatsumoto and Iijima (1981)とは異なる見解に至った（淺野ほか,2014）.その後,菱鉄鉱質岩に含まれる菱鉄鉱と方解石のMn/Fe比および炭素酸素同位体比の違い,および組織観察から,方解石の晶出時期を,湖底に沈殿したあと堆積物中に包有されたFe(OH)₃が,炭質物により還元されてFe²⁺になる過程での生成,と特定した（淺野ほか,2015）.本発表ではこれらを総括して,石狩炭田地域の菱鉄鉱質岩の形成過程を提示する.
１．菱鉄鉱質岩の鉄の起源は河川水中の溶存Fe²⁺であったと考えられる.河川水が平野部の蛇行河川地帯の湖沼へと流入すると,水は大気に広くさらされるため溶存Fe²⁺やMn²⁺は酸化されFe(OH)₃やMnO₂･nH₂Oとして湖底に沈殿する.このときFePO₄も共沈した.
２．Fe(OH)₃は,分散して砕屑物質中に含まれたが,場合によっては湖底に層状に沈殿して単層を形成した.砕屑物の組成は平均的な泥岩組成であって,AlやFeに富むラテライト質ではない.
３．堆積物埋没とともに,無酸素環境となった.そのためFe(OH)₃は炭質物により還元されてFe²⁺になり,間隙水中に溶出した.この反応によりCO₂が生じる.Fe²⁺生成によるアルカリ度上昇をバランスするため,CO₂は河川水に含まれるCa²⁺と結びつき,低δ¹³CのCaCO₃が生成した.Eh低下の際,MnO₂•･nH₂Oの方がFe(OH)₃より先に還元されるので,方解石のMn/Fe比は菱鉄鉱のそれよりも一桁高い.
４．河川水中のSO₄^2-濃度は低いので,硫酸塩還元が速やかに終わり,続成反応はメタン発酵となった.この時点で,正で高δ¹³Cの菱鉄鉱が晶出し,菱鉄鉱ノジュールや菱鉄鉱質岩薄層を形成した.
引用文献
・淺野有希・日下部智也・森清寿郎　(2014) 石狩炭田地域に産する菱鉄鉱質岩石の形成-とくに鉄の起源と沈殿過程について.　日本地質学会第121年大会講演要旨 R9-O-4, p.96
・淺野有希・森清寿郎　(2015) 北海道石狩炭田地域に分布する菱鉄鉱質岩の成因(その2)-とくに方解石の生成時期について.日本堆積学会2015年筑波大会　講演要旨　（投稿中）
・池上茂雄(1958)石狩炭田　幌加別層中に産するリョウテッ鉱質岩に就いて（予報）　鉱物学雑誌,第３巻,592-596.
・Matsumoto, R. and Iijima, A.(1981) Origin and diagenetic evolution of Ca-Mg-Fe carbonates in some coalfield of Japan. Sedimentology, 28, 239-259.