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惑星地質ニュース

P LANETARY GEOLOGY NEWSV o l .1 No .４ Dec. 1989

発行人：惑星地質研究会 小森長生・白尾元理
事務局：〒193 八王子市初沢町 1231-19
高尾パークハイツ B-410 小森方 TEL. 0426-65-7128

原始地球の探求と惑星地質学
小森長生

Chosei Komori

ものごとのルーツには誰もが大きな関心をいだくものである。自分はどこからきたのか、わが家の先祖はお武家様だったのか、一介の農民だったのか、系図をたどることには多くの人が興味を示す。自然科学の分野での三大ルーツといえば、人間の起源・生命の起源・地球の起源（さらには宇宙の起源）、ということになろうが、私たち地球や惑星を研究対象とする者が目標とする最大のルーツは、なんといっても地球（惑星）の起源であろう。ところが地球の起源と進化の問
題は、誰もが認めるように、ひとすじなわで解明できるものではない。
現代の太陽系起源論の発展は、原始太陽系星雲からの地球（惑星）の形成過程について、相当立ち入ったシナリオを描けるようになった。一方、地球の歴史の化石からたどれる部分については、すでに詳細な年表が編まれている。しかし地球の歴史の初期の部分、つまり Archaean（始生代または太古代）とよばれる時代（25 憶年前以前の時代）については、まだ多くの部分が深い霧にとざされており、いわば地球の歴史の空白時代となっている。最近の惑星探査の成果にもとづいた比較惑星学の手法で、地球の原始時代についてもおよその類推はつくようになった。しかし、外からの傍証がふえたわりには、原始地球そのものの姿はまだよくわかっていないといってよい。内因的にも外因的にも変動のはげしい地球上で、幼少時代の記録をさがし出すのは至難であるが、それを堀りおこして解読することも、地球の起源と進化の探求のために不可欠である。
ここに Archaean Geology の重要性がある。
Archaean の代表的な岩体として知られる greenstone 帯の構造や成因について、最近いろいろな議論がある。それは Archaean の火成作用や堆積作用、構造運動などとどうかかわっているのか。そして原始地殻の形成・進化のうえでどういう位置をしめているのだろうか。greenstone 帯を貫く Archaean の花こう岩はどのようにしてできたのか。地球以外の惑星で花こう岩の地殻をもつ天体は、いまのところ知られていない。花こう岩の形成は地球特有のものなのだろうか。
最近世界的に関心の高まっている深部ボーリングは、原始地球へアプローチする一つの道となるだろう。ソ連のコラ半島でおこなわれている深部ボーリングは 12,000m をこえ、地球内部の構造と組成について、常識をくつがえす多くの問題を投げかけた。その成果は、地殻の形成と進化の面でも新しい有益な知識をもたらすだろう。
Archaean Geology の発展は、比較惑星学的手法の発展とあいまって、地球の起源と進化を解明するうえできわめて重要である。それは惑星地質学の大きな課題の一つでもある。本号では、Archaean に造詣の深い古生物学者の大森昌衛先生から、興味ある論文の紹介原稿をいただいた。
あわせて関連する本と論文の紹介も 2 編掲載する。Archaean Geology への関心をもっていただ
く一助となれば幸いである。

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惑星地質ニュース 1989 年 12 月--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------論文紹介
比較惑星学と大陸地殻の起源
Lowman, Jr.P.D., 1989: Comparative Planetology.

Precambrian Research., 44, 171-195.

Archaean は地球の最初の年代で、最近では 25 億年前以前までのことをいうが、いわば大陸地殻の形成年代となっている。Archaean の初期、40 億年前までの原始マグマの形成時代をヘード代（Hadean）とよんで、Archaean から区別する人もある。
さて、大陸地殻の成長史についてはいろいろな意見があるが、Lowman は上記の論文のなかでTaylor と Mclennan（1985）の整理によって、成長史のモデルを図 1 のようにまとめている。
図 1 の（1) は Fyfe、(2) は Armstrong、(3) は Reymer & Shuchert、(4) は Maclennan & Taylor、(5) は Veizer & Jansen、(6) は Hurley、(7) は Hurley & Rand、太線はこの論文の著者による。
Lowman はこの論文のなかで、月・水星・火星・金星などの他の珪酸塩惑星における地殻の進化を要約し、比較惑星学および地球上の証拠から大陸地殻の起源について全体の学説をとりまとめている。珪酸塩惑星や隕石の母天体は、プレートテクトニクスによらない早期の球体分化をおこない、それと続いて盆地を形成するようなやや遅れた衝突によって、長期の玄武岩質の第二の分化が行われた。衝突以外の相同的な段階があったという証拠が、含水マグマの発生と引き続いた構造運動によって変形しているものの、地球上の地質について見出すことができる。
大陸地殻は大部分が Archaean の早期に、激変的な初期の脱ガス作用をともなった安山岩質の火山活動によって形成されたと推定される。この球状殻が盆地をつくる衝突によって分裂したところに、マントルのわき出しと海洋底の拡大が始まった。さらにマントル塊から玄武岩質の上下板の形成に続いて、大陸上ではグリーンストーン帯や、塩基性の大群の形成が行われ、さらに下板となっている玄武岩や酸性地殻の部分溶融によって、Archaean の"花こう岩-グリーンストーン地帯"の花こう岩化を生じた。この作用によって 25 億年前までに、現在の大陸地殻の大部分が形成され、この時に地球の造構上のスタイルは、大陸内部や周辺でおこっている現在の構造運動のスタイルで発展していった。その後の地殻の進化は、大部分が変形や変成およびそれまでに形成された地殻片の転位や配置がえで、マントルからの新しいシアル殻の分離はおこらなかった。
Archaean からおこった地殻の成長は、はじめは地殻下の構造圏に生じた玄武岩の発生の影響を直接あるいは間接にうけて、地殻が厚くなることであった。比較惑星学の証拠に照らして大陸は、すべての珪酸塩惑星が、ある程度それらの太陽系内における大きさや揮発性成分および位置に関係して行われる進化の過程の結果、もともと地球の原始地殻であったものがいちじるしい変質をうけた残骸と考えられる。この考えは、もとの地殻の残骸が存在する場所をみつけるための Archaean 分布地
図１

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域での深部ボーリングや、水星の高地地殻の構成内客を決めることや、金星の地殻を調べることなどによって確かめることができよう。
著者は、珪酸塩惑星におけるそれぞれの天体の作用としての地殻進化の比較を、図 2 のように表現している。この図の金星の Stage 1 における破線は、玄武岩質のものが初期の地殻をおおっているため、この Stage についての直接の証拠がないためである。
著者はボーリングの候補地として、Kaupskasing 帯、Sudbury 盆地と隣接する Levack gniess
および Granite Falls のまわりの Minnesota River 渓谷をあげている。

（大森昌衛）

3 4 億年前の隕石衝突の記録
Lowe, D. R., Byerly, G. R., Asaro, F. and Kyte, F. J.,1989: Geological and Geochemical
Record of 3400-Million-Year-Old Terrestrial Meteorite Impacts. Science, 245,
959‑962.
隕石の衝突は惑星表面の初期の進化に重要な役割をはたしたと考えられるようになったが、地球では地殻の活発な recycling によって初期進化の多くの証拠は失われている。最近南アフリカの Archaean 初期の greenstone 帯で発見されたspherule layers（小球粒状の層）は、はげしい隕石衝突の最後の段階を示すものとして注目される。
35−32 億年前にできた Barberton Greenstone belt は、下部の火山物質にとんだ Onverwacht
Group と、上部のおもに堆積岩からなる Fig Tree Group、Moodies Group に三大別される（次のページの図参照）。全体で厚さ 10 数 km に達するこの一連の地層は、3550〜3200Ma に堆積し、Onverwacht と Fig Tree の境目は 3400Ma にあたる。この層群の中の、図の S1〜S4 に示す位
置に spherule bed がはさまれている。これらの bed はおもに直径 0.1〜4mm の砂粒大の球粒からなる。球粒は quartz、sericite、chlorite、不透明な酸化物、carbonate などである。このうち
Fig Tree 最下部の S2 は、数 cm〜1m 以上の厚さをもち、greenstone 帯全体に分布するので、鍵層として重要である。S3 は厚さ約 140cm で S2 の上 50〜250m にあり、おもに南部に分布する。
さらにこの上 6m には、厚さ 10〜15cm の S4 があるが、確認できる露頭は南部の一個所のみである。なお S1 はまだ十分に調べられていない。

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惑星地質ニュース 1989 年 12 月-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Barberton Greenstone belt の模式柱状図：S1〜S4 は Spherule
layer の位置。柱状図中の白色部はコマチアイト質火山岩、ランダムな方向の破線はデイサイト質火山岩、斜線部は変化したコマチアイ
ト質火山岩、黒色部はチャート、水平の破線は頁岩、細かい点は砂岩、白ヌキ丸印はれき岩。

S2 と S3 の中の球粒は、コマチアイト（komatiite）中の急冷された pyroxene と olivine がつくる spinifex 組織に似た、針状で骨格状の結晶組織をもっている。このことは、球粒が溶けた珪酸塩の液滴の急冷でできたことを示す。また、S2 の広範な分布は、火山の溶岩噴泉によってマグマのしぶきが散布される面積をはるかにしのいでいる。球粒の組成が火山物質のそれと異なっていることも、マグマ起源ではないことを物語っている。S4 の球粒は、急冷組織を欠く無構造な chlorite の微晶からなるが、これはおそらく、もともとアモルファスな珪酸塩ガラスからなっていたのであろう。
Spherule layers はまた、イリジウム（Ir）にも富んでいる。7.5cm の厚さの S4 のサンプルを層理に平行に 15 個にカットした、厚さ 0.5cm の薄片での測定によると、4 つの薄片は 200ppb以上の Ir 濃度を示し、最大 361ppb に達した。S2 と S3 での最大 Ir 濃度はそれぞれ 76、145ppbであった。これらは、有名な K-T 境界の粘土層から報告された濃度に匹敵するかそれよりも大きい。他の greenstone 帯中の岩石の Ir 濃度は、これに比べるときわめて低い。また、貴金属の分析結果では、S2 と S3 が Pb、Os、Pt にも富んでいることを示し、これらはコンドライトの組成に近い。S2 と S3 中のスピネルは、コマチアイトや他の火山岩中のそれとは化学的に異なり、Al、Mg、Ti が少なく、NiO、ZnO、V2O3 の濃度が高いので、地球上のスピネルとは区別できる。
以上の観察から、これらの spherule layers は、地球上の火山作用や堆積作用の産物ではないということが結論される。では、こうした spherule layers はどのようにできたのだろうか。地球上での未知の exotic な形成メカニズムも考えられないことはないが、観察にもとづく事実は、大規模な衝突で球粒が形成されたという考えと矛盾しない。おそらく衝突による高温で生じた岩石蒸気雲の冷却にともなう凝縮によって、球粒がつくられたのであろう。球粒の組成上の不均一さは、蒸気雲の冷却過程での凝縮物の組成の変化の結果とみることができる。降下堆積相を示す
layer の中の化学組成と組織の grading は、冷却中の蒸気雲の凝縮序列と、降下中の球粒の流体中での淘汰によるものであることを示している。
0'Keef and Ahrens（1982）によれば、岩石蒸気雲から凝縮する液滴の半径は、衝突物体の直径と速度によってきまるという。これにしたがえば、Barberton の Spherule layers の最大の球粒は直径 4mm あるので、衝突物体は直径約 20〜50km もの大きなものになるだろう。
Barberton belt 全体にわたって分布する S2 は、火山性相から堆積性相に変わる境目の層準に位置している。この一致は全くの偶然なのか、衝突が地層の形成につよく影響しているのかは、まだ明らかではない。

（小森長生）

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書籍紹介
原始地球への入門
Nisbet, E. G., 1987: The Young Earth--An Introduction to Archaean Geology.
Allen & Unwin, Boston,402p. 235 x 156 x 23mm, 785g.

地球の歴史に関する書物は内外を問わず数多くあるが、最も古い地質時代の Archaean を真正面から扱ったものはこれまでなかった（あったかもしれないが筆者は知らなかった）。本書はそういう意味で、Archaean Geology の現状と問題点を知るための、手頃な入門書である。
内容は次の通り、2 部 8 章からなっている。
〈PartI Background：Concepts and field evidence〉
1. Introduction（ 9p） , 2. Geochronology and other uses of isotopic analysis（ 24p） , 3.
Archaean terrains：the available geological evidence（62p）,〈Part Ⅱ Reconstructing theArchaean Earth 〉 4. The beginnings of life （ 45p ） , 5. Archaean continents （ 51p ） ,6.
Archaean volcanism（51p）, 7. Mineral deposits in Archaean rocks（57p）, 8. Models ofthe early Earth（49p）。
まず第 1 章では、Archaean を研究する意義と目的がのべられる。著者は Archaean Geology の2 つの主要な問題は、生命の起源を探ることと、原始地球の表面がつくられたテクトニック・システム を見つけることだという。 そして、 この問題のいっそうの探求のために、 ArchaeanEarth について何がわかっており、何が未解明なのか、そのアウトラインを示すことが本書の目的だとのべている。つづく第 2 章は、放射性元素による地球年代学の基礎的方法が中心となっており、教科書的な入門者向け解説である。
第 3 章は Archaean の岩石や地層が分布する地域のうち、よく調べられているものの例を中心に、地質学上の事実がのべられている。著者は Archaean を知る最良の材料は岩石の中にあり、Archaean Geology はフィールドで集めた事実にまずもとづくべきだとの姿勢を示している。
Part Ⅱは、Part I の記述をふまえた Archaean における地質現象の再構築である。第 4 章は生命の誕生と進化で、stromatolites を中心に生命の地質学的証拠をたどり、Archaean における生命の初期進化を分子古生物学的側面からも考察する。第 5 章は堆積物の記録にもとづいた大陸と海の形成史である。Archaean の堆積物は大陸からの断片を含み、大陸の組成や環境をとくかぎをもっていることが、最近の研究成果をもとにまとめられ、変成作用とテクトニクス、熱輸送の問題におよぶ。
第 6 章では Archaean の火山作用がとりあげられる。この時代の火山岩はマントルの初期進化の地質学的情報をもっており、それは大陸・海・大気の形成と進化をとくかぎにもなる。火山岩を多く含む greenstone 帯、Archaean の特徴的な火山岩であるコマチアイト、コマチアイト中のolivine と pyroxene のつくる独特な spinifex 組織の形成などについて詳しくのべられ、火山岩からみたマントルの進化がたどられる。7 章は Archaean の岩石中の金属鉱床の生成がいろいろなモデルで論じられる。そして最後の 8 章は原始地球の発展史の考察で、greenstone 帯の構造などから最近いわれている Archaean のプレート・テクトニクスのモデルが示されている。

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惑星地質ニュース 1989 年 12 月--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

著者は、この本は自分自身の興味と研究がつよく反映したので、 personal viewという副題をつけるべきだったという。たしかにそういう面はあろうが、Archaean Geology を概観するには貴重な一冊である。著者の Nisbet はカナダの Saskatchwan 大学の岩石学者であるが、視野を広くもち、フィールドの事実からスペキュレーションをみちびき出そうとしているように思える。
このような姿勢は好感がもてる。（小森長生）

ビッグ・アイ；世界最大の天体望遠鏡の物語
リチャード・プレストン著、小尾信彌監修、野本陽代訳。朝日新聞社、1989 年，364p，2100 円。
Preston,R.,1987: First Light--The Search for the Edge of the Universe. Urania, Inc.
ビッグ・アイとはカリフォルニア州パロマ山にある 5m ヘール望遠鏡のことである。この望遠鏡は 1947 年の誕生以来、40 年以上も天文学の最前線で活躍している。私は書店でこの本を見た
とき、ヘール望遠鏡誕生をあつかった本と勘違いした。そのような内容の本や記事はいままでいくつかあったし、現在では約 10 台の 4m クラスの望遠鏡が活躍している。そのような状況では、いまさらヘール望遠鏡誕生の物語は魅力的ではない。しかし実際は、ヘール天文台を利用する研究者と操作員たちの物語であった。
全体は第 1 章ビッグ・アイ、第 2 章シューメーカー彗星、第 3 章機械屋たち、第 4 章発見の 4章から構成されている。第 1 章は、オランダの天文学者マーテン・シュミットが四シューターと呼ばれる新しい CCD カメラをビッグ・アイに取付けて、百億光年以上離れたクエーサーを発見しようとする現場を伝える。百億光年以上離れた天体とは、百億年以上前の宇宙創成期に光を発した天体で、ビッグ・アイによって時の始まりを覗き込もうという試みである。5m 鏡の最終テストで非点収差が見つかり、さらに 3 年間の修正後、安売り店で売っている漁師が使うバネ秤を鏡材の後に取付け、引っ張ることによって歪みを補正した話が出ていて面白い。ある日、鏡の後を歩いていたエンジニアがなんでこのバネ秤があるのかの意味がわからず、取り外したとたん、星像が楕円になってしまい、あわてて秤を付け直したということである。
第 2 章は、リトル・アイと呼ばれる 45cm シュミットカメラで、トロヤ族の小惑星を探査するシューメーカー夫妻の話である。夫のユージン・シューメーカーは、惑星地質学の創始者の 1 人で、アメリカ地質調査所の研究者である。彼は地球の隕石孔を精力的に調査すると同時に、このカメラを使って太陽系の微小天体の分布を調べている。妻のキャロラインは、女性の彗星発見のレコードホルダーである。この古いシュミットカメラは追尾歯車にガタがあって星を追尾できないため、重りをつけてガタをとる工夫や、案内望遠鏡の十字線を使って寒さに震えながらガイドしているなど、アマチュア天文家と同じような苦労をしているのが面白い。
第 3 章には、2 人の機械屋が登場する。ひとりはかつてはテキサスの床屋で現在はヘール望遠鏡の主任操作員フワン・カラスコ、もうひとりはハッブル宇宙天文台で使われる何千万円もする CCD の不良品から、世界最高レベルのクエーサー探査用の 4 シューターカメラを組み立ててしまった男、ジム・ガンの話である。彼らのようなマニアックな機械屋がいてはじめて、ヘール望遠鏡が天文学の最前線にいられるのである。

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第 4 章はそれぞれの発見の物語である。キャロライン・シューメーカーは撮影した乾板を何十時間も顕微鏡でチェックし、トロヤ族の小惑星をぞくぞくと発見する。ジム・ガンも 3 年間も探し続けていた赤方偏位の大きなクエーサーを、うまく動きだした 4 シューターを使って見つけ始める。
本書にはさまざまな人物が登場するが、各人について数十ページが割り当てられ、彼らがいかにして星に興味をもち、どうして現在ここにいるようになったかという、いわばそれぞれの半生記というべき性格ももっている。このほか、この望遠鏡の創設者ジョージ・エラリ・ヘールが晩年は神経性の病気であったこと、片腕の光学技師でシュミットカメラの発明者ベルンハルト・シュミットのすさまじい研磨法、ヘール望遠鏡の主焦点からタバコを投げ捨てる有能な天文学者ミンコフスキーなども登場する。
この本を読んでいると、物語の登場人物とともに 5m 望遠鏡の観測室で、誰もみたことのない深遠のクエーサーをモニターで眺めているような、またあるときは思い通りに観測機器が動かず、油まみれになって修理しているような、臨場感あふれる気分にさせてくれる。著者プレストンはフリーのジャーナリストで、この本のために 1 年間もヘール天文台で望遠鏡操作員を勤めたという。このような取材の姿勢があってはじめて本書は出来上かったのかと納得させられる内容である。訳者は野本陽代さんで、ごくわずかな誤訳があるが、全体の雰囲気は良く伝えている。
（白尾元理）「惑星地質研究会」のご案内
惑星地質研究会の概要
１．この会は、惑星地質とその関連分野に興味をもつ人たちの会です。会誌『惑星地質ニュース』や勉強会等による惑星地質の知識の向上と普及、会員の情報交換等を目的とします。
２．上記の会の目的に賛成し、会費（2 年間 1000 円：郵便振替 東京 4−535608 加入者名惑星地質研究会）を納める人は会員となれます。希望者は、事務局まで申し込んでください。
『惑星地質ニュース』投稿要領『惑星地質ニュース』では、惑星地質に関する広範囲な情報をカバーするために、会員の方々からの投稿を歓迎いたします。4 号まで発行された『惑星地質ニュース』によって、どのような性格の会誌かをご理解いただけたと思います。今回、投稿のガイドラインを下記のように定めましたので、皆様からの投稿をお待ちします。
１．投稿は和文で、種類は、総説、見学記、会議等の参加記録、書籍紹介、論文紹介、インフォメーション（これからの行事予定等）、その他とします。
２．内容は、惑星地質に関係したものとしますが、惑星地質学の発展に寄与するものであれば、惑星科学・地球科学・その他広く関連する分野のものでも結構です。
３．原稿の字数は、総説・見学記・会議等の参加記録が 6000 字まで、書籍紹介が 3000 字まで、論文紹介・インフォメーションが 1500 字を目安としてください。

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４．原稿は、手書きでもワープロ入力したものでも結構です。
５．『惑星地質ニュース』は、年 4 回（3 月、6 月、9 月、12 月）発行します。投稿の締め切りは、総説、見学記、会議等の参加記録、書籍紹介、論文紹介が前々月の ２０日まで、インフォメーションは前月の 20 日です。期限内に投稿された原稿ほ、原則として翌号の『惑星地質ニュース』に掲載します。ただし、投稿数が多い場合は翌々号になることもあるので、事務局に問い合わせてください。
６．図・表、写真は投稿されたものを 82％に縮小して使うので、このことを考慮して作成してください。写真は、カラー/モノクロいずれでも結構ですが、図柄がはっきりしたものを御用意意ください。
７．文献の引用はアルファベット順とし、文献には著者の姓名・発表年・表題・誌名・巻・ページの順に並べてください。下記の例を参考にしてください。
Cook, P., 1968: The Gosses Bluff cryptoexplosion structure.

Jour. Geology,76,123-139.

兼平慶一郎,1979：サドベリー隕石孔．地質構造の形成 (岩波講座地球科学 9), 123−135．
８．総説・見学記・会議等の参加記録・書籍紹介の別刷は、本人の希望により 50 部までを無料とします。
９．投稿原稿の送り先は、惑星地質研究会事務局（〒193 八王子市初沢町 1231-19 高尾パークハ
イツ B−410 小森方）です。

I NFORMATION「国際火星フォーラム 1989」開催のお知らせ
このフォーラムは、アメリカ、ソ連、ヨーロッパから火星探査にかかわる科学者を招き、火星探査の現状、それに関する技術開発・国際協力など、多角的な面での討論が行われます。出席する科学者は、アメリカから G.A.Briggs、R.Greeley、C.B.Leovy、ソ連から R.Sagdeef、A.G.Aleef、L.Muknin、ヨーロッパから A.Chicarro、G.Schwehn、日本から水谷仁、松井孝典、月尾嘉男の諸氏です。入場は無料ですが、定員がありますので、詳しくは国際火星フォーラム実行委員会事務局（〒104 東京都中央区築地 1-11-10 ㈱電通内 ℡ 03(546)6387）までお問い合わせください。
会期：1989 年 12 月 18 日（月）・19 日（火）会場：東商ホール（千代田区丸ノ内 3-2-2 東京商工会議所 4F ℡ 03(283)7799）

会費納入のお願い：『惑星地質ニュース』も創刊からこの 4 号でちょうど 1 年が過ぎ、ようやく軌道にのり、定期的に発行できる目安もついてきました。購読者もしだいに増加し、現在130 人の方々に『惑星地質ニュース』を発送しています。今回、惑星地質研究会では 2 年間分で 1000 円の会費をいただき、『惑星地質ニュース』の製作・発送費に充当することになりました。概略の内訳は（1 号当たりの製作費 60 円＋発送費 62 円）×（2 年間の 8 号分）＝972円となります。つきましては、この主旨に賛同いただける方は、90・91 年度分会費として、同封の振込用紙で送金いただくようお願いいたします。