[S-CG53] 岩石・鉱物・資源

[SCG53-05] 活火山地域での熱水変質作用によるタルクの形成

*高橋 良¹、八幡 正弘、藤原 寛¹ (1.北海道立総合研究機構)

キーワード：タルク、熱水変質作用、活火山、シリカ活動度

１．はじめに
　活火山地域では火山ガスに由来する熱水と岩石の反応によって様々な変質鉱物が生成される。粘土鉱物としては、酸性環境ではパイロフィライトやカオリン鉱物が、中性環境ではスメクタイトや緑泥石、イライトなどが生成される。一方、粘土鉱物の一種であるタルクは一般的に蛇紋岩などの超塩基性岩の熱水変質作用によって形成される場合や、黒鉱鉱床群中の変質鉱物として認められる場合があるものの、活火山地域での報告はほとんどなく、その生成過程は議論されていない。北海道内の活火山において熱水変質岩の調査を行った結果、タルクが生成されている事例を複数の活火山で確認した。そこで、これらのタルクの産状や特徴をまとめ、形成過程について検討する。

２．活火山地域でのタルクの産状・特徴
　タルクが認められたのは北海道駒ヶ岳（以下、駒ヶ岳）、樽前山および十勝岳のヌッカクシ火口域で、これらの火山の熱水変質岩ではXRD分析によって9.4Å付近に明瞭なピークが確認できる。変質鉱物の組み合わせなどを基にすると、いずれも中性に近い変質環境でタルクが生成されたことが示唆される。
十勝岳のヌッカクシ火口域では、緻密な安山岩溶岩中のかんらん石がタルクに交代されており、それ以外の斑晶鉱物（斜長石、輝石）は一般に新鮮である。タルクとともに磁鉄鉱が晶出していることが多く、クリストバライトや黄鉄鉱、石膏を伴う場合もある。石基は熱水変質作用により部分的に粘土化してサポナイトが晶出している場合がある。
　駒ヶ岳や樽前山では、安山岩質の溶結凝灰岩や溶岩中の直方輝石がタルクやスメクタイト（サポナイト）、緑泥石に交代されており、一部の単斜輝石もこれらの粘土鉱物に交代されている。一方、斑晶鉱物として最も多い斜長石は一般に未変質である。石基は熱水変質作用により粘土化（スメクタイトや緑泥石など）や珪化している場合がある。
　EDSを用いて化学組成を分析した結果、すべての火山においてタルクはFeに富む特徴があり、10 wt.%程度のFeOを含んでいることがわかった。

３．タルクの形成過程
　既存の蛇紋石化作用などの研究によると、かんらん石や輝石からタルクが生成されるにはシリカ活動度が高い環境が必要である（例えば、Frost & Beard, 2007）。十勝岳のヌッカクシ火口域の溶岩の観察を基にすると、火山ガスに由来する酸性熱水によって熱水変質作用が進んだとは考えられない。ただし、微量の黄鉄鉱や石膏の存在は火山ガス由来のH2Sの影響がわずかにあったことを示唆する。また、駒ヶ岳や樽前山において、タルクと共に認められる変質鉱物はスメクタイトや緑泥石などであることから、関与した熱水は中性に近かったと考えられている（Takahashi, 2022）。タルクが認められたいずれの火山の試料においても、石基ガラスはスメクタイト（サポナイト）や緑泥石などに交代され、その過程でSiが余剰となり、タルク生成に必要なシリカ活動度の高い環境が形成されたと考えられる。また、本研究で観察されたタルクは10 wt.%程度のFeOを含んでおり、このことは比較的低温（～100℃）の環境で生成されたことを示唆する（例えば、Mayhew et al., 2013）。タルクとともに磁鉄鉱や黄鉄鉱が晶出していることが多く、これはタルク生成で余剰となったかんらん石や輝石中のFeが晶出したものと考えられる。

４．まとめ
　活火山地域でも熱水変質作用によってタルクの生成が起こっていると考えられる。かんらん石や輝石のタルクによる交代は中性環境で進行したと考えられる。このような中性環境では石基ガラスの変質によりシリカ活動度の高い環境が形成され、タルクが晶出したと考えられる。また、タルクはFeに富む特徴を持つことから、比較的低温の環境で晶出したと推定される。