フィッション・トラック

ニュースレター第2４号

15 - 17

2011年

SK030に含まれる双晶ジルコンの立体的内部構造の解明とゼノタイム,モナズ石との共生関係
村松敏雄*

Clariﬁcation of three-dimensional internal of twins zircon contained
SK030 and the symbiotic relationship with xenotime and monazite
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.

はじめにすべて取り除いた．最後に残った微量の鉱物を無

新潟県には新第三紀系〜第四系の海成層が厚く作為に200粒子選び，スライドガラスに並べグリ堆積している．その中で第四系魚沼層群は中越地セリンで固定した．そのようにして得られた鉱物域に広く分布し多くの火山灰層を含んでいる．

を偏光顕微鏡で観察した．次に、これらの鉱物

SK030は中部累層最上部にある層厚が12ｍあるに炭素蒸着を行い，走査電顕(SEM)及びEDSで厚い火山灰層で下部より白ザラ部，黒ズナ部，雑個々の粒子の形状と組成を調べた．さらに鉱物

色パミスの3枚組よりなっている．そのうち下部をスライドガラスに10㎜四方のテフロン片を乗の白ザラ部は粗粒〜中粒の白色パミス質火山灰

せ，約300 に加熱されたホトプレート上でジル層からなり上越火山灰層と呼ばれ菫青石やカミコンを封じ込めた．このようなテフロン片を数片ングトン閃石などの特徴的な鉱物を含有すること作った．

により対比に役立つ広域火山灰層にされている.

得られたテフロン片を炭素蒸着しカソード・ル

また,SK030の重鉱物分析によって得られた鉱物

ミネセンス装置でジルコン結晶表面のCL画像を中に微量のジルコンを含んでいるが,普通に見ら観察した．その後,ダイヤモンドペースト(1μ粒れる長柱状結晶の他に特異な形状をしたジルコン子)でジルコンの内部面を約5〜6μmずつ研磨しが観察された。このジルコンのなかで,扁平状で炭素蒸着を繰り返し結晶の中心部を通る面まで双晶の形態をもつものとしては非常に珍しいとさ連続的に内部をCL画像で観察した．平行して，れている．ジルコンの双晶の形態や内部構造など別のテフロンを同じように中心部よりさらに深についてはカソード・ルミネセンスを利用した報告がなされている(村松：2010).しかし，双晶ジルコンの内部構造に関してまだ詳しい検討がなされていなかった．そこで,今回できるだけ多くの双晶ジルコンを連続的に研磨しその断面をカソード・ルミネセンスで詳しく観察しながら内部構造を立体的な考察を試みた．さらに.重鉱物の中でジルコン以外にモナズ石,ゼノタイムなど火山灰としては非常に珍しい希少鉱物が見いだされ,それらの鉱物とジルコンが共生関係になっていることを見いだした．さらに,残された重鉱物を詳しく調べたその中からコランダムの存在が確認された．このような希少鉱物を含有するSK030は他で特異な火山灰層であることが分かってきた．
図１. 柱状ジルコンの模式断面図と各研磨面のCL画像.
A-A〜E-Eの各研磨面のCL画像がａ〜ｅの各写真に対応している．ただし,A-Aは未研磨の結晶表面で，E-Eは結晶の中心部を通る面である．

実験手法

SK030より採取した試料を重鉱物分析し比重4.0以上の鉱物をネオジム磁石でFeを含む鉱物を15く研磨して反対側の表面近くまで行った．

変化していくことが観察されている．これは各成長段階で形成された結晶表面が研磨することに双晶結晶の内部構造よりあらわれたもので,内部結晶の成長した順をジルコン結晶の内部構造を調べるために研磨面あらわしている。このことは,図１で結晶中心部をSEM-CLで観察すると累帯構造がはっきりとあを通る研磨面(E-E)に示される累帯構造ｅが結晶らわれてくる．ジルコンの累帯構造は結晶中に含の誕生から最後の結晶表面までの成長過程を表まれる不純物質の濃度変化によると考えられるのしていると考えられる．以上の説明は,双晶のなで,中心部から外側に向かって結晶が形成されるい柱状ジルコンの内部構造をCL画像で考察した過程が縞模様としてあらわされてくる．結晶面のものである．それに対して,双晶ジルコンでは, 複成長は一定の大きさになるまで続き最後に形成数の結晶が貫入したり（クサビ型），結合したされる結晶表層部はジルコンの成分であるり（扇型）するため内部構造が複雑になっていZrSiO 4 を多く含む不純物質の少ない白色〜灰色る。クサビ型双晶では板状に貫入している双晶のの結晶表面を作ることになる．図１に見られる厚さが成長点に近いほど薄くなっていることが観一番外側にある表層部A-AのCL画像に全く累帯察される．図２のⅠでは,貫入した結晶B，Cが観構造があらわれていないのはそのためである．ま察されるがA，Dでは見られない．これはA,Dがた，b〜dのCL画像で累帯構造のない面が小さく表層部に近い研磨面であるためで，周辺部を除いては累対構造が見られない．この関係はⅡ型の場合も同じである．Ⅱ-AはSEM画像で，二つの貫入結晶が主結晶に挟まれていることがわかり，この関係は模式断面図に示されている．扇型双晶はクサビ型双晶と比べて結晶が薄くなっているため累帯構造の見られない表層部が部分的にさらに薄くなっており，研磨すると内部面が直ぐにあらわれてくる．図３のⅡ-Bでは研磨すると中心部（成長点）から一番外側まであらわれるが，ⅠBでは一部しかあらわれない．さらに研磨したⅠCになると全面が観察されている．このことは模式断面図に見られるように，Ⅰは双晶が真ん中から徐々に成長して行くタイプ（左図）,Ⅱは表層部と双晶が平行して成長していくタイプに分け

図２．クサビ双晶の連続CL画像．ⅠはクサビⅠ型，ⅡはクサビⅡ型．両方とも左側は偏光顕微鏡画像．ⅡのAはSEM画像．一番下の二図は貫入結晶方向からの模式断面図．

図４．凹凸が見られる表層部の連続CL画像．Ⅰはクサビ型双晶のCL画像ただしCは別のクサビ型双晶」．Ⅱは扇型双晶のCL画像左は偏光顕微鏡画像．下はⅠの模式的断面図．

図３．扇型双晶の連続的CL画像．Ⅰ,Ⅱの左は偏光顕微鏡画像．下の二つは双晶面に平行な模式断面図．

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図５．a-cはモナズ石のSEM画像．dは生物顕微鏡画像(研磨面)．eはX線分析図．
図６．a,cはゼノタイムのSEM画像．bは偏光顕微鏡画像．dは．X線分析図．e,fはコランダムのSEM画像．g
は．X線分析図．

られると考えられる．次に図４に見られる波状模様の表層部が一部の双晶に観察される．このような模様はくさび型,扇型双晶のいずれにも観察される．この表層部を研磨していくと次第に波状模よく観察される。自形で単独に結晶する場合は様が消えて下から累帯構造を持つ面があらわれ少ないがまれに50μm程度の微少結晶として観る．ことにより表層部は図４の模式断面図のよう察される。このようにジルコン,モナズ石,ゼノタに凹凸状になっていると考えられる．

イムは結晶構造が類似していることによってお互いに共生関係にあり同一起源であると考えられ含有希少鉱物る．ただ,コランダム(図６e-g)については量的に

SK030から双晶ジルコンの他に放射性鉱物とし多く見つかるが自形を示すものが見つかっていなて知られているモナズ石,ゼノタイムの他にコラいことや共生関係を持つ鉱物が見つかっていないンダムなどの希少鉱物が発見された．本来これらことを考えるとジルコンなどと同じ時期に形成さの鉱物は花崗岩のような酸性火成岩の副造岩鉱物れたものか今後検討をしていく必要がある．

として見いだされることがある. しかし,火山灰層まとめの中にこれら3種類の鉱物が同時に見いだされることは非常に珍しいことである．

SK030に含まれる双晶ジルコンをSEM-CLで連モ ナズ 石 は 図 ５ の 写 真 に 見 ら れ る よ う に 約

続的に内部観察を行った結果，立体的構造の一100μmの大きさを持つ自形結晶である．モナズ面がわかってきた．またSK030にはジルコン以外石の化学成分は（Ce,La,Nd)PO4で,結晶としてはにモナズ石などの稀少鉱物が産出することから単斜晶系あるが．ジルコン(ZrSiO4)の結晶構造(正SK030は特異な火山灰層であり対比に役立つ広方晶系)が類似しているため両者は共生関係を持域火山灰層である．

つことがある（図５-b,d）．モナズ石がジルコン

参考文献を取り込む場合(b,c)と逆にジルコンがモナズ石を取り込む場合がある(図５d).

村松敏雄(2010),カソード・ルミネセンスによるゼノタイムの化学成分はYPO4,斜方晶系の結晶双晶ジルコンの内部構造と形成過程．フィッで,ジルコンに似た形状をとるためジルコンに取シ ョ ン ・ ト ラ ッ ク ニ ュ ース レ タ ー ， 2 3 ,り込まれることが多い．図６のa,bに見られるよ36-39．

うに顆粒状で双晶ジルコンに入り込んでいるのが17