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ニュースレター

第28号

19-23

2015年

新潟県魚沼層群SK100に含有するジルコンのインクルージョン特性と特異な重鉱物
村松敏雄*

Characteristics of Inclusions in zircon from the SK100 volcanic ash
in the Uonuma Group, Niigata Prefecture
Toshio Muramatsu** 新潟大学大学院自然科学研究科，Grad. School of Natural Sci. and Tec., Niigata Univ.

はじめに

ルコン内部には特徴的なインクルージョン

新潟県には新第三紀系〜第四系の海成層が観察された．このことにより，SK100にが厚く堆積している．その中で第四系魚沼含まれるジルコンのインクルージョンと特層群は中越地域に広く分布し，鮮新世後期異な重鉱物を今回の研究対象とした．

〜中期後期の厚さ約3000mの海成堆積物よ試料採取と実験手法

りなり，20数枚の火山灰層を含んでいる．
その中で中部累層下部に挟在するSK100は,SK100は新潟県内の中越地区の広い範囲

長野県大町市西方を起源として, 男鹿半島かで観察される．その中で標準露頭とされてら房総半島まで広く分布する特徴的な広域いる長岡市小国町芝ノ又川から試料を採取

火 山 灰 層 堆 積 物 と さ れて い る ( 黒 川 他 ，した．採取した約20㎏の試料を水洗し，ワ2001)．この火山灰層は酸性質パミス火山灰

ンカケ法で重鉱物の密集した試料を集め，層で，火山ガラス，石英，長石などの軽鉱重液 (SPT) を使用してできるだけ多くの重物を多く含み，重鉱物は非常に少ない．ま鉱物を取り出した．得られた重鉱物をネオた，重鉱物には黒雲母，斜方輝石，角閃石

ジム磁石でFeを含む鉱物である雲母，輝が多く含まれているがザクロ石，ジルコン

石，角閃石と非磁性鉱物であるジルコン，も微量に含まれている．

コランダム，アパタイトなどに分離した．こジルコンは物理化学的に安定な鉱物で，風のようにして得られた重鉱物の中からジル化や変質の影響を受け難く，今まで，年代コンを実体顕微鏡下でスライドガラス上に測定，微量元素同位体量比測定など様々な約100粒子を整然と並べ，先ず光学顕微鏡で情報から地殻形成や地球史の解明に役立っ観察した．その結果，結晶全体が火山ガラてきた．このことから，ジルコンの重要性スに覆われていることが観察された．次にが指摘されてきた．またジルコン中の包有ジルコンをスライドガラスに乗せたまま炭物（インクルージョン）は，結晶の形成過素蒸着を行い走査電顕 (SEM,EDS-日本電子

程でマグマに関する重要な情報を示すこと6510LA) で形状を観察した．次に残ったジにより，近年多くの研究者の研究対象にルコンをフッ酸で結晶面に付着した火山ガなっている．魚沼層群に含まれる火山灰層ラスを取り除き，同じ方法でスライドガラの中でSK100火山灰層は他の火山灰層に見ス上にジルコンを並べた．次にスライドガられない特異な重鉱物を含み，さらに，ジラス上にテフロンにのせ加熱してジルコン

19をテフロンの中に埋め込んだ．それを１µmを持たず非結晶質になっている．図３にあのダイヤモンドペーストで結晶の中心部までるような細長いパイプ状,アメーバ状,などい研磨した．これらの試料を光学顕微鏡,及びろいろな形状が観察される．更にジルコン

走査電顕で鉱物の形状,元素の同定を行っの中心部まで研磨した試料 (図３e,f) のインた．

クルージョンをSEM-EDSによる化学成分を行った結果,ジルコンに付着した火山ガラスジルコンと火山ガラスの関係及びパミスを形成している火山ガラスとほSK100のジルコンは白〜淡桃色の色調でぼ同じ元素エネルギー分布及び化学組成が長柱状及び短柱状の結晶をしている．光学
顕微鏡でそのまま観察すると火山ガラスに覆われているため結晶面が不鮮明になっている．このようなジルコンをSEMで観察すると図１a,bのような全面多孔質或いはゆるく湾曲した火山ガラスで被覆されている特異な形状が観察された．図１cのジルコンで

図１．火山ガラスに全面(a,b)及び一部(c)覆われたジルコンと軽石型火山ガラス(d)及びパブル型火山ガラス(e)のSEM画像．

は部分的に火山ガラスが付着した状態で観察された．また図１d,eは,火山灰層に大量に含まれているパミスの画像である．ジルコ
ンに付着した火山ガラスがパミスを形成する火山ガラスに類似している．これを確認するため両方の火山ガラスをSEM-EDSで元素組成，エネルギー分布を分析した結果，図２に示された通り化学成分及び構成元素のエネルギー分布がほぼ一致していることより，同じであると考えられる．
ジルコンのインクルージョン
ジルコン中のインクルージョンは一般的

図２．ジルコンに付着した火山ガラスとジルコン研磨面に見られる包有物である火山ガラスの化学成分及びその元素のエネルギー分布を表す．図の縦軸はX線のカウン
ト値(X103)，横軸は各元素のエネルギー値(KeV)を示す．に ， 初 成 イ ンク ル ー ジ ョ ン と 二 次 イ ンク
ルージョンがある．初成インクルージョン
ではアパタイトが最も多く含まれており，他に長石も観察される．アパタイトは中心部にはあまり見られないが外側に多く見られる．長石は長柱状や球形に近い形状を示し成分ではアルカリ長石である．光学顕微鏡で観察するとジルコンの結晶内にはアパタ
イト，長石とは違った不定形のインクルージョンが観察され，ジルコンの中心部に多図３．ジルコン内部に観察されるインクルージョン．
a~dは光学顕微鏡による画像．e~fは研磨面をSEMによる画像．

く見られる．このインクルージョンは自形20類似してことが分かった（図２）．このこ粒子と半円形状の黒色粒子及びそれを取りとはジルコン内部の火山ガラスは，マグマ囲んでいる暗灰色の基質である．これらを内部でジルコンが形成されるときマグマのSEM-EDSを利用して分析した結果それぞれ急冷したガラス質メルトを取り込む場合と火山ガラス，トーライト，ウラニナイト及ジルコン内部の割れ目や負結晶部に挿入しび ジル コ ン で あ る と 考 えら れ る （ 図 ５て形成されたと考えられる．また，ジルコb,c,d）．

ンに平行した細長いパイプ状メルトインク
ルージョンには気泡を含有している事がある（図３d）．この気泡の一部は時間と共に移動していることが観察されたことから現在の存在する気体か液体のいずれかと考えられる．
ジルコンの異質インクルージョン

図４．長柱状ジルコンの中心部に見られる異質集合体．
図ａは研磨面の反射電子画像．図ｂは同じ面をCLでの画像．中心部では反射電子画像が明るいがCLでは黒く写っている．

ジルコンは独特な化学組成と形態を持っている事が知られている．ジルコンに含まれるZrは化学的性質が類似しているY, Th, Hf,UやREE（希土類元素）などによって置き換えられたりするため，ジルコンは多様な組成変化を示している．これらの元素を含む鉱物であるゼノタイム(YPO 3 )，モナズ石(CePO4),トーライト, (ThSiO4) やウラニナ
イト（UO 2 ）などは結晶構造がジルコンに類似するため互いに共生関係として産出す
る こ と や ジル コ ン の 結 晶 内 に イ ンク ル ージョンとして見つかることがある．SK100に含まれるジルコンには数パーセントの割合で上記に示した特異な鉱物がインクルージョンとして含まれている．これらのインクルージョンは前に述べたものと成因を異にする異質インクルージョンである．ジルコ

図５．ａは 図４ａの囲みの部分を拡大した反射電子画
像．b〜dは図を構成している鉱物のSEM-EDSによるエネルギー分布の解析図．

ンの中心部に見られる集合体（図４, 図６）は周辺部とは明らかに組織と鉱物を異にしている．このことは中心部と周辺部は形成過程を異にしていると考えられる．この異質の集合体を光学顕微鏡で観察すると図４bや図６ｂに見られるように不透明で周りと異なった資質からできていることが予想さ

図６．短柱状ジルコンの中心部に見られる異質集合体．
ａはジルコンの研磨面を反射電子像での画像．ｂは光学顕微鏡での画像．

れる．これらを構成する物質は白色に輝く

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図７．ａでは異質集 合 体 が ジル コ ンの中心部に,ｂでは外殻部に見られる．両画像はSEMCLによって観察された．

図８．SK100に含まれる代表的な大き い 重 鉱 物 ． すべてSEM-BEWによる反射電子画像．

トーライト，ウラニナイトには質量の大き造によるジルコンの成長が見られ，その外いThやU元素を多く含むため明るく白色に側にトーライトなどを含有した異質集合体見えるのに対して火山ガラスは軽い元素かが覆いさらにその外側を中心部と同じジルらでできているため黒色にみえる (図５a) ．

コンで覆われた多層構造をしている．このまたトーライト，ウラニナイトは部分的にことは，マグマからジルコンが形成される自形を示すものが観察されている．図５aはとき，すでにマグマの中にトーライトやメ図４の一部を拡大し画像であるが，それをルト状の火山ガラスなどを伴った集合体が見ると正方形をした白色の鉱物はエネル形成されて，それをジルコンが取り込んだ

ギー分布図からUを含むウラニナイトであものと考えられる．

り，また図５の斜め上にある細長い鉱物が特異な重鉱物

トーライトであると考えられる．他に，黒色で丸い粒子は火山ガラスで，これらの結SK100には他の火山灰層には見られない晶に付着しているように産出している様子特異な鉱物が観察された．重鉱物のなかが観察される．ジルコンには一定のTh，Uで，Feを含む磁性鉱物を取り除き，残ったが含まれているが，EDSの分析によるとUの鉱物を実体顕微鏡やSEM,SEM-EDSなどで方がThより数倍多いことが分かった．他の鉱物の同定を行なった．その結果，「褐レ

微量成分ではHf，Yの含有量はそれより多ン石」「トール石」「コランダム(サファイく約1〜3％含まれている．Yが多いのはジルヤ)」「自然ビスマス(蒼鉛)」「モリブデナ

コンと共生するゼノタイムに関係があるとイト(輝水鉛鉱)」「自然銅」「方鉛鉱」など思われる．特異な組織を持つ異質集合体でが50μm〜200μmに及ぶ大きな結晶の他にはUの含有量が大きく稀に2％に達すること「自然銀」「自然金」「自然白金」などのもある．このような異質集合体の多くは，微 小 結 晶 も 見 つ か って い る （ 図 ８ ） ． 特

結晶の中心部で観察されているが，一部のに ， ト ー ラ イ ト は ペ グ マ タイ ト， 熱 水 鉱

ジル コ ン で は 外 郭 部 で 観 察 さ れ る 事 が あ床，花崗岩などに含まれるのが一般的で，る．図７はジルコンをSEM-CLで観察したもSK100のような火山灰層の中に含まれていのである．図７bを見ると中心部では累帯構ることは非常に珍しく，他の火山灰層では22観察されていない．このことはSK100の形形成に関係すると考えられる．

成時に熱水鉱床を一部巻き込んだ特異な火・SK100の火山灰層に含まれる重鉱物は普山灰層でないかと考えられる．

通の火山灰層で見られない特異なもので，その起源については今後の課題である．

まとめと問題点
・SK100に含まれるジルコンの中心部には文献特有の形状をした火山ガラスから成るイン

黒川勝己･坂井一(2001) 新潟県小国町芝ノ又川ルートの魚沼層群の火山灰層.新潟クルージョンが見られた．

大学教育学部紀要3,73-119

・SK100ジルコンにはTh，U，火山ガラス

村松敏雄(2013)新潟県魚沼層群火山灰層のなどを含む鉱物の異質な集合体が見られジルコン双晶-形態,累帯構造,内部構造．

た．これらはマグマの冷却に伴うジルコン

岩石鉱物科学42,174-201323