フィッション・トラック

ニュースレター 第25号

46-49

2012年

熊本県天草地域の陶石脈の変質作用とフィッション・トラック年代
三浦千佳*・大平寛人*

Alteration and zircon ﬁssion track ages of pottery stone deposits
in the Amakusa area, Kumamoto prefecture
Chika Miura* and Hiroto Ohira** 島根大学総合理工学部地球資源環境学科，Department of Geoscience, Shimane University

はじめにる．なお変質作用については岩石の産状について主要構成鉱物とする白色硬質の岩石である．古くする．

陶石は石英，セリサイト，カオリナイトなどを触れるにとどめ以下では主に年代論について議論

から陶磁器や碍子などの窯業原料として利用さ

地質概要

れ，単味で焼成することが可能である．陶石は一般に新第三紀の流紋岩などの酸性火成岩が貫入

天草陶石は熊本県天草下島西海岸に広く分布すし，熱水変質作用を受けて形成するとされる．

る白亜紀堆積岩類を貫く流紋岩脈が陶石化したも九州の代表的な陶石鉱床は，天草陶石，北西九ので，海岸脈，その南東側をほぼ平行に走る村山

州の陶石（泉山，波佐見），対州陶石などがあ脈，さらに南東方向に皿山脈の3つである．脈のる．陶石化に関与した熱水変質作用については，延長はそれぞれ約4000m，約5500m，約7000m

すでに多くの研究がなされているが，温度や時代で，脈幅は海岸脈と村山脈が平均5~8m程度で最などの熱履歴については，不明な点が残されてい大でも15mであるのに対し，皿山脈は平均でる．

12~15m，最大で20mに達する天草地域で最大の今回，陶石の熱履歴を検討するため，天草陶石陶石脈である．他にも大小数条の陶石脈が分布しの傳兵衛木場採掘場を対象として，陶石脈に捕獲ている（上野，1952：濱崎・須藤，1999）．

された堆積岩のジルコンのFT年代の測定を試み

天草陶石は有田焼の主原料として重用され，近たので報告する．あわせて陶石から水ひにより代にいたって工業用の主原料として高い評価を受抽出したセリサイトのK-Ar年代についても述べけた．評価の高い理由として，チタンの含有量が一般的な陶石が0.1％程度であるのに対し，0.05％以下と極めて低いことがある．チタンの含有量が低いほど，白色度の高い磁器が焼きあがるとされる（濱崎・須藤，1999）
天草陶石の変質作用や鉱物学的性質および年代論については，いくつか研究がなされている（例えば富樫，1975；Nakagawa and Matsuura，

図1

天草下島地域の陶石脈の分布図

図2

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皿山脈傳兵衛木場採掘場の試料採取地点

1994；濱崎，1996）．傳兵衛木場採掘場からは表1にジルコンのFT年代値を示す．DB-bについ16.4〜16.6MaのK-Ar年代が報告されているが，ては当初35粒子を計測したが，明らかに古い粒陶石そのものではなく陶石を切るセリサイト脈か子が含まれたためカイ二乗検定に失格した．そこ

ら測定された年代であるため，陶石本体を形成でカイ二乗確率が5％を越えるまで3粒子を除去した熱水変質の時代とは異なる可能性がある．

し年代を求めた．その結果14.7 0.7Maが得られまた傳兵衛木場の位置する皿山脈と他の脈（海た．DB-dは当初28粒子を計測したが，カイ二乗岸脈や村山脈）の流紋岩貫入年代が異なる可能確率が5％を超えるには，古いほうから13粒子を性もある．調査地域全体では放射年代データが少除去する必要があった．得られた年代はなく更なる検討が必要である．

15.1 0.9Maであった．富岡半島の中央部に小規模に分布する花崗閃緑岩のジルコン（TO-Gd）

試料はカイ二乗検定に合格し，計測された全粒子から天草地域最大の陶石脈である皿山脈傳兵衛木場

13.2 0.5Maが得られた．なおこの花崗閃緑岩にから陶石および陶石中の捕獲された堆積岩（砂ついては黒雲母のK-Ar年代が19.0 0.9Maと報告岩）を採取した．また陶石脈の北西部に位置すされている（柴田・富樫，1975）．

る富岡半島の花崗閃緑岩を合わせて採取した．

K-Ar年代測定

傳兵衛木場採掘場の陶石は約30mの脈幅があり，陶石脈縁部から中心部に向かって様々な産状

皿山脈傳兵衛木場の陶石(DB-2およびDB-14)かが見られる．陶石脈縁部（堆積岩との接触部）

ら水ひによりセリサイトを分離しK-Ar年代測定

では細粒硬質で淡緑色を呈する（DB-12）．またを行った．測定は蒜山地質年代学研究所に依頼し径1㎜程度の炭酸塩鉱物が変質によって微細な斑た．なお，水ひしたセリサイトにイライト-スメ点模様を呈する陶石（DB-3），酸化鉄の汚染にクタイト規則混合層（トスダイト）が含まれるこよる縞模様が顕著な陶石（DB-0），セリサイトとがXRDにより確認できたため，測定前に塩酸やカオリンが発達した高品位の白色の陶石

処 理 を 施 し た ． 得 ら れ た K- A r 年 代 は D B - 2 が（DB-2）などが見られる．このほか富岡半島の13.8 0.3Ma，DB-14が14.0 0.3Maであった

南端の海岸沿いにはセリサイト化の程度の弱い白（表2）．

色硬質の弱変質の流紋岩が分布する．富岡半島

考察中央部付近では花崗閃緑岩（TO-Gd）が分布する．

今回，天草陶石から直接FT年代を得ることはできなかったが，陶石脈に捕獲された堆積岩中のフィッション・トラック年代測定

ジルコンから年代値を得ることができた．これら

当初，典型的な陶石からジルコンを取り出し，捕獲岩のジルコンにはFTのアニーリング（リフィッション・トラック（FT）年代測定を試みセット）が不十分な粒子が含まれるため，当初カた．しかしジルコンの含有量が極端に少なく，サイ二乗検定に失格した．そこで，通常凝灰岩などイズも小さく，さらに自発FT密度が著しく高のジルコン粒子群から古い時代の砕屑粒子を除去

く，短時間のエッチングでFTの認定が困難にする手法の一つであるカイ二乗年代を適用した．

なったため年代値を得ることはできなかった．

この方法は年代母集団のカイ二乗確率が5％を越

これはジルコンのウラン濃度が著しく高いことにえるまで，古い粒子を除去するものであるが，今よると考えられる．そこで陶石脈中に捕獲された

回は砕屑粒子ではなく，被熱した堆積岩のジルコ長径約20cmの堆積岩（砂岩）（BD-bおよびBD-ン粒子群から，捕獲時の熱によるFTアニーリンd）からジルコンを取り出し年代測定を試みた．

グ（リセット）の不十分な粒子を除去したことに流紋岩の貫入時の熱によりジルコン中のFTがリなる．今回FTの長さの詳細な検討を行っていなセットしていれば，流紋岩の活動時期を知ることいが，得られたFT年代（14.7Maおよびができると考えた．富岡半島の花崗閃緑岩（TO-15.1Ma）は，誤差は大きいものの，既報の放射Gd）にも比較的多くのジルコンが含まれていた年代値と概ね調和的な値である．

ため，あわせて年代測定を行った．実験は大平

陶 石 脈 か ら 抽 出 し た セ リ サイ ト の K- A r 年 代（2004）および大平ほか（2009）に従った．な（13.8〜14.0Ma）は流紋岩貫入以降の熱水変質

おエッチングはNaOH-KOH共融体（225℃）で作用の時期を直接示すと考えられる．今回得られ約24時間行った．

た陶石脈中の捕獲岩（堆積岩）のジルコンのFT

47

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年代の中央値（14.7〜15.1Ma）は，セリサイトߞߚ㧚᷹ቯߪ⫦ጊ࿾⾰ᐕઍቇ⎇ⓥᚲߦଐ㗬ߒߚ㧚ߞߚ㧚᷹ቯߪ⫦ጊ࿾⾰ᐕઍቇ⎇ⓥᚲߦଐ㗬ߒߚ㧚のK-Ar年代のそれよりも幾分古い値である．捕適していると予想される．
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富岡半島の花崗閃緑岩（TO-Gd）のジルコン

獲岩自身が著しいセリサイト化を被っていないこߥ߅㧘᳓߭ߒߚ࠮࡝ࠨࠗ࠻ߦࠗ࡜ࠗ࠻ࠬࡔࠢ࠲ࠗߥ߅㧘᳓߭ߒߚ࠮࡝ࠨࠗ࠻ߦࠗ࡜ࠗ࠻ࠬࡔࠢ࠲ࠗとを考慮すると，ジルコンのFT年代は陶石母岩
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い．このようなジルコンFT年代とセリサイトK-FT年代（13.2Ma）は既報の黒雲母K-Ar年代
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（19.0Ma）に比較して約6Ma若い値であり，両ࠄ㧘᝝₪ᤨߩᾲߦࠃࠆ
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が，この年代差が試料固有の冷却史（徐冷）に起Aߚ㧚ᓧࠄࠇߚr 年 代 の 差 異 .$Uについては，
例 え߇ば 0D㧘
前田ほかߚ㧚ᓧࠄࠇߚ.$Uᐕઍߪ'%
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（1996）が泉山陶石鉱床で述べているように，'% ߇߇ 0D0D ߢ޽ߞߚ㧔⴫㧚'%
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流紋岩の活動から熱水系の発達（セリサイトの形
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温勾配域であったと述べており，そのことと冷却あるのかもしれない．
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史との関連が示唆される．
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なお傳兵衛木場からは陶石を切るセリサイト脈੹࿁㧘ᄤ⨲㒻⍹߆ࠄ⋥ធᄤ⨲㒻⍹߆ࠄ⋥ធ )7੹࿁㧘)7 ᐕઍࠍᓧࠆߎߣߪߢᐕઍࠍᓧࠆߎߣߪߢのK-Ar年代が16.4 0.3Maおよび16.6 0.8Maと߈ߥ߆ߞߚ߇㧘㒻⍹⣂ߦ᝝₪ߐࠇߚၸⓍጤਛߩࠫ߈ߥ߆ߞߚ߇㧘㒻⍹⣂ߦ᝝₪ߐࠇߚၸⓍጤਛߩࠫ
報告されている（濱崎．1996）．本研究結果よ࡞ࠦࡦ߆ࠄᐕઍ୯ࠍᓧࠆߎߣ߇ߢ߈ߚ㧚ߎࠇࠄ᝝
りもおよそ2.5Ma古い値である．陶石化に関与し㧔㨪0D㧕ߪᵹ⚉ጤ⽾౉એ㒠ߩᾲ᳓ᄌ⾰૞↪
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参考文献
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AizawaJ., 2000, Thermal history of selected⍹⣂ਛߩ᝝₪ጤ㧔ၸⓍጤ㧕ߩࠫ࡞ࠦࡦߩᐕઍߩ
sedimentary basins in an island)7 arc:⍹⣂ਛߩ᝝₪ጤ㧔ၸⓍጤ㧕ߩࠫ࡞ࠦࡦߩ )7 ᐕઍߩevidence from organic matter and .$Uﬂuid ᐕਛᄩ୯㧔㨪0D㧕ߪ㧘࠮࡝ࠨࠗ࠻ߩਛᄩ୯㧔㨪0D㧕ߪ㧘࠮࡝ࠨࠗ࠻ߩ .$U ᐕinclusions. In Glikson M. and Mastalerzઍߩߘࠇࠃࠅ߽ᐞಽฎ޿୯ߢ޽ࠆ㧚᝝₪ጤ⥄り߇ઍߩߘࠇࠃࠅ߽ᐞಽฎ޿୯ߢ޽ࠆ㧚᝝₪ጤ⥄り߇M. eds., Organic Mater and⪺ߒ޿࠮࡝ࠨࠗ࠻ൻࠍⵍߞߡ޿ߥ޿ߎߣࠍ⠨ᘦߔ
Mineralization, Kluwer Academicቯߦᄬᩰߒߚ㧚ߘߎߢ㧘ㅢᏱಝἯጤߥߤߩࠫ࡞ࠦ⪺ߒ޿࠮࡝ࠨࠗ࠻ൻࠍⵍߞߡ޿ߥ޿ߎߣࠍ⠨ᘦߔ
代などによりこの地域の流紋岩の活動時期が明Publishers,
400-420.
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らかになれば，熱水変質作用（陶石化）の時代
Nakagawa M. and Matsuura T., 1994,
ߩ৻ߟߢ޽ࠆࠞࠗੑਸ਼ᐕઍࠍㆡ↪ߒߚ㧚ߎߩᣇᴺߩᵴേᤨᦼࠍ␜ߒߡ޿ࠆน⢻ᕈ߇㜞޿㧚ߎߩࠃ߁ߩ৻ߟߢ޽ࠆࠞࠗੑਸ਼ᐕઍࠍㆡ↪ߒߚ㧚ߎߩᣇᴺߩᵴേᤨᦼࠍ␜ߒߡ޿ࠆน⢻ᕈ߇㜞޿㧚ߎߩࠃ߁に制約を与えるものと考えられる．前述したようHydrotehrmal alteration at theߪᐕઍᲣ㓸࿅ߩࠞࠗੑਸ਼⏕₸߇㧑ࠍ⿧߃ࠆ߹ߢ㧘ߥࠫ࡞ࠦࡦ)7 ᐕઍߣ࠮࡝ࠨࠗ࠻.$U ᐕઍߩᏅ⇣に陶石中のジルコンはU濃度が高くU-Pb年代にDenbekobaof AmakusaߪᐕઍᲣ㓸࿅ߩࠞࠗੑਸ਼⏕₸߇ 㧑ࠍ⿧߃ࠆ߹ߢ㧘ߥࠫ࡞ࠦࡦ)7 depositᐕઍߣ࠮࡝ࠨࠗ࠻.$UpotteryᐕઍߩᏅ⇣࡞ࠦࡦ߆ࠄᐕઍ୯ࠍᓧࠆߎߣ߇ߢ߈ߚ㧚ߎࠇࠄ᝝

た熱水変質作用が数Maの長期に渡り断続的に起₪ጤߩࠫ࡞ࠦࡦߦߪ )7 ߩࠕ࠾࡯࡝ࡦࠣ㧔࡝࠮࠶࠻㧕₪ጤߩࠫ࡞ࠦࡦߦߪ )7 ߩࠕ࠾࡯࡝ࡦࠣ㧔࡝࠮࠶࠻㧕
こった可能性を示すのか，あるいは熱水を通して߇ਇචಽߥ☸ሶ߇฽߹ࠇࠆߚ߼㧘ᒰೋࠞࠗੑਸ਼ᬌ
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過剰アルゴンがもたらされたため見かけ上古いቯߦᄬᩰߒߚ㧚ߘߎߢ㧘ㅢᏱಝἯጤߥߤߩࠫ࡞ࠦ
値を示すのか判然としない．ジルコンのU-Pb年

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