第32回日本情報地質学会講演会 講演要旨集 013-014頁 2021年

火成岩の白金族元素の含有量
正路

徹也

PGE contents of igneous rocks
Tetsuya Shoji** 東京大学 The University of Tokyo, Tokyo 113-8639, Japan.

E-mail: t-t_shoji@jcom.home.ne.jp

キーワード：火成岩，白金族，地殻存在度
Key words: Igneous rocks, PGE, Crustal abundance

１．はじめに金鉱床の品位と高品位側から累積した鉱量との関係は，3つの指数関数の和で近似でき，片対数グラフで下に凸の滑らかな曲線を描く｢典型的パターン｣を示す．この典型的パターンは，鉱石価値（OV = ore value：金属品位×金属価格の和）と累積鉱量との間では，白金族（PGE = platinum groupelements）鉱床を含むか含まないかに関係なく成り立つ．これに対し，富化比（ER = enrichment ratio：金属品位／地殻存在度の和）と累積鉱量との間では，白金族鉱床を含まない場合は成り立つが，含む場合には局部に上に凸の異常なパターンが現れる．その理由を Shoji (2020)は PGE 鉱床の富化比が他の鉱種の鉱床に較べて異常に高いためとし，その原因として，１）PGE 鉱床の地質学的特異性と，２）PGE の地殻存在度が低すぎる可能性を挙げた．本研究では，第２の可能性を探るために，既発表の PGE の分析データを使ってその統計的特性を調べた．なお，今回の解析対象には，Os，Ir，Ru，Rh，Pt，Pd，Re の PGE 7 元素以外に Ag と Auも加えた（順序は最も多い分析値の表記配置で，周期表では，第 5 周期の 8～12 族の Ru，Rh，Pd，Ag，第 6 周期の 7～12 族の Re，Os，Ir，Pt，Au）．

２．解析データ
今回の研究の目的は，PGE 鉱床の富化比が他の鉱種のそれに較べて異常に高いことの原因究明である．したがって，火成岩や堆積岩という岩石種に関係なく，データを集めることが妥当なように思える．しかし堆積岩の PGE を分析す
る目的は，その濃集の結果が採掘対象となり得るか否かの判定に使う場合が多いのに対し，火成岩に関してはその形成過程の解明に利用しようとする場合が多くなってきている． また，堆積岩は二次性の産物で，初生的には火成岩を起源とする．そこで，今回の解析対象は，火成岩中の PGEに絞った．さらに，南アフリカの Bushveld 複合岩体中の鉱床に代表されるように，PGE は火成岩そのものの形成過程で濃集した場合が多いと考えられている．しかし，今回の研究目的は，PGE の地殻存在度を決めた背景を解明することなので，このような PGE 鉱床となっている火成岩の分析値は対象から除外した．
解析データを得るために参照した論文の数は 31，そのう
ち SiO2 あるいは MgO の分析値を含む論文が 24 篇，PGE データのみの論文が 7 篇である．SiO2 の分析値が与えられている論文のほとんどは全岩分析値が与えられているのに対し，PGE 以外に MgO の分析値のみが与えられている論文が 5 篇あった．これらの論文で分析値が与えられていた試料の総数は 792 である．

３．統計分布各 PGE について分析値データの累積頻度図を第 1 図に示す．各点列とも，左端の横軸の値が該当する元素の検出限界である．分析値で｢検出限界以下｣と記されている試料が示す累積頻度は，これより左にプロットされると仮定して，試料の総数に加えた．したがって，この左端の点より上の縦軸の長さがその割合を示す．しかし，実際の検出限界は文献によって異なり，左端より右の場合もある．これは，左端の値と当該検出限界の間の値をもつ試料が，この間の頻度としは計数されていないことを意味し，それがいくつかの点列で左端に近づくと傾斜が緩くなっている理由かもしれない．
第 1 図は，正規確率紙で，横軸が各元素の濃度の対数である．したがって，図上で点列が直線的に並べば，そのデータは対数正規分布をなすと結論できる．各点列とも直線状に並んでいるとはいえないが，直線で近似することは許されるであろう．実際，点列の決定係数（相関係数の 2 乗）
は，Os が 0.94，Ir が 0.87，Ru が 0.86，Rh が 0.97，Pt が 0.99，
Pd が 0.99，Re が 0.92，Ag が 0.95，Au が 0.99 と高い．そこで，各点列を直線で近似し，その近似式から得られる対数正規分布の平均を求めた．得られた平均（ppb）は，Os が1.3，Ir が 0.3，Ru が 0.7，Rh が 0.2，Pt が 3.9，Pd が 3.5，
Re が 0.2，Ag が 255000，Au が 3.5 でる．これらを，Shoji(2020)の Table 6 で引用される 16 篇の文献の値（引用されているのは Pt，Pd，Au の 3 元素だが，ここでは上記の 9 元素）と比較する．ただし，Ag は極端に高いので議論から外す．他の 8 元素それぞれについては，今回得られた値すべてが，それらの最小と最大の間に入る．各文献値と今回の値の差の平方の平均を見ると，理科年表 2000 年版が引用している Taylor and McLennan (1985)の値が最小で，6.6 ppm2 であった．

３．SiO2 および MgO との相関

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SiO2 あるは MgO を横軸に，各 PGE の含有量の対数を縦軸に散布図を描いた．それらの間の相関係数は，横軸が SiO2の場合，Os が-0.53，Ir が-0.42，Ru が-0.40，Rh が-0.47，Ptが-0.05，Pd が-0.07，Re が-0.05，Ag が 0.67，Au が-0.09，
MgO の場合，Os が 0.62，Ir が 0.71，Ru が 0.68，Rh が 0.49，Pt が 0.16，Pd が 0.00，Re が-0.20，Ag が-0.70，Au が 0.07である．相関係数の絶対値が 0.5 を越えたのは，SiO2 に対しては Os のみで，MgO に対しては Or，Ir，Ru，Ag の 4 元素である．いずれにしても最も相関が高かったのは MgO-Irの組合せの 0.71 で，主成分元素と PGE との間の相関は全体として低いと結論される．
第 2 図に SiO2-MgO の散布図を示す．一般的に描かれているこの種の図と比較すると，SiO2 と MgO が負の相関を示す点は同じであるが，SiO2 が低く MgO が高い（SiO2 < 50 でMgO >10）部分にプロットされている点が多い．これは，試料の多くが，苦鉄質および超苦鉄質岩に属することを意味する．実際，SiO2 の分析値が与えられた 391 試料のうち，SiO2 > 60％が 9％，SiO2 > 70％が 1％である．また，MgO に関しては，MgO < 10％が 52％，MgO > 40％が 19％で，その間の濃度の試料が少ない．

31 の既発表論文から引用した PGE の分析データを基に，その統計的特性を調べ，次の結論を得た．
1) 各 PGE データに対数正規分布を当てはめて得られた平均（ppb）は，Os が 1.3，Ir が 0.3，Ru が 0.7，Rh が 0.2，
Pt が 3.9，Pd が 3.5，Re が 0.2，Ag が 255000，Au が 3.5
でる．
2) SiO2 濃度と各 PGE 含有量，MgO 濃度と各 PGE 含有量との間の相関は低い．
今回参照した論文の数は 31 と限られている．また，本文中で言及したように，試料の SiO2 や MgO 含有量は自然界に分布する岩石のそれらに較べてかなり偏っているようである．全体的傾向を把握するためには，これらの点を考慮して，さらに多くの文献を参照する必要があろう．
引用文献
Shoji, T. (2020): PGE deposits are peculiar: is the cause crustal
abundances or formation mechanism? Natural Resources
Research, https://doi.org/10.1007/s11053-020-09650-2．
Taylor, R. S., and McLennan M. (1985). The Continental Crust.
Blackwell Scientific Pub., Oxford, 312p.

４．まとめと今後の課題

第 2 図．SiO2-MgO 図．
第 1 図．PGE 分析値の頻度図．