地球環境研究，Vol.24（2022）

小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究
若

林

将

輝＊

キーワード：ウヅラ石，硫黄島，粗面岩，アンデシン，鉱物化学分析

Ⅰ．はじめに硫黄島は，伊豆小笠原弧南端部の火山フロント上に位置する火山島で，千鳥ヶ原と呼ばれる隆起した砂州に東京の南方約1,250 km に位置する硫黄島には，世界

よって結ばれた元山と南西端にある摺鉢山から構成され的にみても産出が稀なウヅラ石（本間，1925）と呼ばる（第１図；長井・小林，2015）．本島における火山岩

れる火山岩礫が多数存在する．ウヅラ石は，径１cm 前類の岩石学的研究は既に行われ，構成する岩石が伊豆小後の礫であり，大型斜長石集合斑晶の周囲を火山ガラ

笠原弧の中では異質な性質をもつことが指摘されている

スで埋められているという特徴を有する（長井・小林，（本間，1925）．岩崎（1937）は，伊豆小笠原弧上に分布

2015）．なお，現時点では，日本国内の他地域においてする火山岩の岩石化学的性質は主に非アルカリ岩である

同様の礫の産出報告を見出すことはできない．

のに対し，本島の火山岩がアルカリ岩の性質であること

Figure 1 Geological and locality map of Ioto based on Nagai and Kobayashi（2015）and Ossaka et al.（1990a）．
In order to indicate geological formations and rocks with extremely small exposure scale,the names are added to individual locations.

＊

立正大学地球環境科学部
67小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究（若林）を見出した．また，小坂ほか（1990a；b）は，本島と本島北東部の大部分を占める元山地区には，粗面安山

隣接し，現在活動の認められない北硫黄島と南硫黄島の岩の離岩溶岩，それを覆う凝灰質の離岩砂層，粗面岩質火山岩が，SiO2および Na2O+K2O に乏しい非アルカリ岩の溶結凝灰岩からなる日出浜火砕流堆積物が分布する．

の性質であるのに対し，近年も活発な火山活動を行う本

さらに，元山東側の中腹には粗面安山岩からなる元山溶

島の火山岩では，SiO2および Na2O+K2O に富んだ粗面岩

岩（一色，1976）が，東側の海岸付近には大型の枕状溶質のアルカリ岩であると述べ，アルカリ岩の産出する原岩岩塊を含む無層理な火山角礫岩ないし凝灰角礫岩から因が噴出の位置だけでなく時期にも関連があると述べてなる金剛岩火砕堆積物が，また全域には軽石凝灰角礫岩

いる．さらに，長井・小林（2015）は，報告例に乏しないし火山礫凝灰岩，凝灰岩層からなる元山火砕堆積物

かった火砕物の化学分析を行い，主成分および微量成分

がそれぞれ露出している．加えて，空港西側の旧海食崖

組成を求め，岩石化学的な特徴を明らかにしている．

周辺には，軽石質な砂礫層である元山西軽石質砂礫層が一方，年代学的な研究も行われており，元山火砕堆積

分布している（長井・小林，2015）．

物（長井・小林，2015）中の炭化木や摺鉢山地区周辺の本島南西端の摺鉢山地区には，軽石凝灰角礫岩ないし海岸段丘および礫浜などに産するサンゴの礫から放射性

軽石火山礫凝灰岩かなる擂鉢山下部火砕堆積物，砂質凝14

炭素（ C）年代が報告されている（大八木・熊谷，1977）．

灰岩と黒灰色のスコリア質火山礫に富む擂鉢山中部火砕

前述のように，硫黄島の火山岩に関する岩石学的研究

堆積物，粗面安山岩質の擂鉢山溶岩，凝灰岩・火山礫凝は多数行われており，本島各地に産する火山岩の包括的灰岩とスコリア火山角礫岩・集塊岩である擂鉢山上部火な主成分組成や微量成分組成などは報告されている（岩砕堆積物がそれぞれ分布している．なお，国土地理院の崎，1937；一色，1976など）．しかしながら，ウヅラ石

地形図では「摺鉢山」と表記されているが，本論では岩についての岩石学的あるいは鉱物学的研究はなされてお石名および地層名については長井・小林（2015）を踏襲

らず，その成因を検討することは，伊豆小笠原弧においし「擂鉢山」と表記する．

て岩石化学的に異質な硫黄島火山のマグマ成因を議論す

本島中央部に広がる千鳥ヶ原地区には，淘汰のよい未る上で重要となる．そこで，本論では岩石および鉱物の固結の砂や火山ガラス岩片に富む砂からなる千鳥ヶ原砂主成分，微量成分，希土類成分組成を明らかにし，ウヅ層・海岸段丘堆積物・表層堆積物が分布しており，表層

ラ石の成因について検討を行った．

堆積物には本論で取り扱うウヅラ石（本間，1925）の礫が含まれる．

Ⅱ．地質概略

釜岩ビーチロック中の貝殻試料からは2475±20 yBP（1σ暦年較正年代2172～2080 cal yBP）および2395±20

硫黄島は，北東部の元山地区，南西部の摺鉢山地区，

yBP（1σ暦年較正年代2070～1981 cal yBP）の14C 年代

これら二つの地域を繋ぐ千鳥ヶ原地区，北西部の釜岩地が，日出浜火砕流堆積物に含有される炭化木片からは区，千鳥ヶ原南東部の二ッ根地区に大別される（第１2550±20 yBP（1σ 暦 年 較 正 年 代2744～2711 cal yBP）

図；長井・小林，2015）．各地区の主な岩種は，元山地および2550±20 yBP（1σ暦年較正年代2745～2710 cal

区が火砕岩や溶岩，摺鉢山地区が溶岩を伴う火砕岩，千yBP） の14C 年 代 が， 元 山 火 砕 堆 積 物 に 着 床 し て い た

鳥ヶ原地区が砂や礫，釜岩地区が火砕岩や溶岩，二ッ根

造礁サンゴからは約500～800 yBP の14C 年代がそれぞ

地区が凝灰角礫岩である（第１図；長井・小林，2015）．

れ報告されている（大八木・熊谷，1977；長井・小林，

以下，長井・小林（2015）の記述に基づき硫黄島の地質

2015）．また，摺鉢山地区周辺の海岸段丘や礫浜などにについて説明する．

産するサンゴの礫からは，約3000 yBP および約500～

本島南西部の海岸線に位置する二ッ根地区は，パッチ

300 yBP の値が14C 年代によって得られており，この年

ワーク状の粗面安山岩質溶岩塊，成層した凝灰岩塊，ス

代値は摺鉢山付近に浅海ないし海岸があった時期を示す

コリア礫等からなる二ッ根凝灰角礫岩の小規模な露出が（大八木・熊谷，1977）と解釈されている．

認められる．
北西端の釜岩地区には，粗面安山岩質の釜岩溶岩と監獄岩溶岩，凝灰角礫岩を主体とした釜岩火砕堆積物と監獄
岩火砕堆積物，凝灰質の火山砂礫である釜岩砂礫層，そしてそれらを部分的に覆う釜岩ビーチロックが分布する．
68

Ⅲ．試料観察Ⅲ−1．肉眼観察
本論では，立正大学地球環境科学部環境システム学科

地球環境研究，Vol.24（2022）

Figure 2 Photographs of the Uzura stone samples. A；The sample owned by Rissho University，
B；Taken from a direction parallel to the platy plagioclase phenocrysts,
C：Volcanic glass contained in the plagioclase phenocrysts, D；Olivine exposed on the sample surface.
の環境岩石学研究室に所蔵されていた試料に加え，硫黄写真および SEM-EDS で取得した反射電子像（BSE）を島から採取されたことが明らかなウヅラ石を通信販売で用いて行った．観察用の試料は，硬質ガラス板および卓購入したものを研究に用いた．

上研磨機で平滑な面を削り出し，さらにイオンスパッ

以下にウヅラ石の肉眼的特徴を述べる．ウヅラ石は斜ターでカーボン蒸着を施して調整した．薄片による観察

長石の斑晶とガラス質の石基を含む火山岩であり，全体は，後述する XRF 分析および LA-ICP-MS 分析に用いる

的に石基火山ガラスよりも斜長石斑晶の占める割合が試料を十分に確保できないため断念した．

多い．表面は摩耗して角が取れており，長径10～15 ㎜，
短径５～10 ㎜，重量0.5～1.6 g である（第２図Ａ）．

ウヅラ石は半晶質で，ガラス質斑状の組織を呈する粗面岩ないしは粗面安山岩である．斑晶を構成する鉱物と斜長石斑晶は，白色～灰白色の自形，板状を呈しておして，斜長石，磁鉄鉱，単斜輝石，燐灰石，カンラン石り，小さいものは長径５㎜程，大きいものは長径15 ㎜が認められる（第３図Ａ，Ｄ）．ウヅラ石の内部はほと程に達し，厚さは１～２㎜である．風化の激しい試料でんど変質しておらず新鮮である．斜長石斑晶は自形であは淡褐色に変色している．斜長石斑晶は，１試料につきり，５～６㎜の長辺を有する板状結晶として複数含まれ４個以上確認でき，これらはほとんどの試料において複ている（第３図Ａ）．斜長石斑晶内部には筋状の火山ガ

雑に集合した塊状を成している．しかし，一部の試料でラスを確認できる．また，わずかに微細な粒状の磁鉄鉱

は結晶が平行に重なるような様子も認められる（第２図を含んでいるものもある．磁鉄鉱は半自形や他形で産出

Ｂ）．また，斜長石斑晶を砕くと内部には濃緑色の微細しており，0.2～0.5 ㎜の大きさである．多くは粒状の他な火山ガラスが多数含まれており，筋状を呈しているも形だが，一部は半自形のひし形を呈している．また，内のもある（第２図Ｃ）．

部には多数の微細な燐灰石を含むものが多い（第３図石基は，斜長石斑晶を取り囲む黒色～灰黒色，またはＢ）．単斜輝石は多くが不定形の他形で，わずかに短柱

濃緑色の火山ガラスであり，空隙が多数認められる．表状の自形を呈するものがあり，0.2～１㎜の長辺をもつ．

面はガラス光沢を示すが，光沢を失っている部分や黄褐

内部には磁鉄鉱や微細な燐灰石を含むものが多数認めら

色に変色している部分もあり，風化が認められる．肉眼れる．また，結晶周縁部に石基の火山ガラスが入り込み，では斜長石以外の鉱物はほとんど確認できないが，一部融食されたような痕跡も一部認められる．燐灰石は針状の試料では，ルーペで観察した場合に長径0.5 ㎜程の淡あるいは柱状の自形で，長辺は針状のものが0.3～１㎜，

黄色のカンラン石が認められる（第２図Ｄ）．

柱状のものが0.1 ㎜程である（第３図Ｃ）．後述する石基に包有された燐灰石と比べて，斑晶の燐灰石はごくわず

Ⅲ−２．鏡下観察
本論におけるウヅラ石の鏡下観察は，デジタル顕微鏡かである．カンラン石は紡錘形の自形を呈し，0.3 ㎜程の大きさである（第３図Ｄ）．内部にほかの鉱物は含ま
69小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究（若林）Figure 3

Photographs of texture and BSE images of the Uzura stone samples.
A；Internal structure of the Uzura stone，B～D；BSE images．
Pl: Plagioclase ; Mag: Magnetite ; Cpx: Clinopyroxene ; Ap: Apatite ; Ol: Olivine ; Gls: Volcanic glass.
れていない．また，鏡下観察で確認できたカンラン石結

タンス10 ㎜，対物可動絞り２とした．試料には鏡下観晶は２個のみであり，ほかの鉱物と比べてカンラン石の察に用いたウヅラ石３試料（No．
１～３）を用いた．各含有量はごくわずかである．

試料について，斜長石斑晶では斑晶ごとにライン分析お

石基は，火山ガラスを主体とし，燐灰石，磁鉄鉱を伴よび元素マッピング分析を行い，火山ガラスでは石基とう．燐灰石は自形であり短柱状を呈する．大きさは0.1

斜長石斑晶に含まれているものを分けてポイント分析を㎜以下で，斑晶の磁鉄鉱や単斜輝石中に多数産出してい行った．ライン分析は，斜長石斑晶１粒子につき，コア

るが，石基火山ガラス中にも認められる．また，結晶周を通る直行方向に２本実施した．なお，各ライン分析は縁部の一部が引き延ばされ，融食されたような痕跡があ

基本的に0.1 ㎜の間隔ごとに分析しているが，試料表面

るものもわずかにみられる．磁鉄鉱は他形であり粒状の状態が悪く分析できない箇所については，その部分をを呈する．大きさは0.1 ㎜以下で，石基火山ガラスや斜除外して分析した．また，元素マッピング分析は試料

長石斑晶中にわずかに産出している．石基火山ガラスは，ごとに代表的な斜長石斑晶を選んで実施した．主成分お割れ目が多く，清涼であり，ほかの鉱物間を充填していよび微量元素分析は，立正大学地球環境科学部環境シる（第３図Ａ）．空隙が多数みられ，その大きさは0.5～

ステム学科設置の蛍光Ｘ線分析装置（XRF，リガク社

１㎜のものが多い．また，試料周縁部付近では，0.1 ㎜

製 ZSX Primus Ⅱ）を用いて行った．分析方法は，基本

以下～0.2 ㎜の多数の空隙が一方向に配列する場合があ的に川野（2010）に基づいた．試料は複数のウヅラ石をる．石基火山ガラス中に含まれている石基鉱物は，斑晶

粒径0.5 ㎜程に粉砕し，斜長石斑晶と石基火山ガラスを鉱物の周囲に集積する様相を呈する．

それぞれ分離したものを用いた．ただし，分離した試料は，ガラスビードの作成に必要な1.3 g に満たなかっ

Ⅳ．化学分析
１．分析方法および試料作成方法

たため，110℃で12 時間以上乾燥させた二酸化ケイ素（高純度化学研究所製）を加えた添加法（試料0.6 g，二酸化ケイ素0.8 g）によって分析した．測定した元素は，

SEM-EDS によるウヅラ石の鉱物化学分析は，立正大

主成分元素である Si，Ti，Al，Fe，Mn，Mg，Ca，Na，学地球環境科学部環境システム学科設置の日立ハイテク

K，P と微量元素である Ba，Cr，Co，Cu，Ga，Nb，Ni，社製走査型電子顕微鏡（S-3400N）と Oxford Instruments

Pb，Rb，Sc，Sr，Th，V，Y，Zn，Zr の合計26元素で社 製 エ ネ ル ギ ー 分 散 型 Ｘ 線 分 析 装 置（x-act， 分 析 ソある．なお，主成分元素は酸化物として測定している．

フト：INCA）を用いて行った．分析方法は小暮ほか

希土類元素分析は，XRF 分析で使用した斜長石斑晶お（2014）に基づくが，測定条件は奥山ほか（2020）に準よび石基火山ガラスのガラスビード試料を用いて行っじ，加速電圧15 ㎸，照射電流0.3 ㎁，ワーキングディス

た．分析は，立正大学地球環境科学部環境システム学科

70

地球環境研究，Vol.24（2022）

設置の LA-ICP-MS（LA 装置は New Wave Research 社

長石斑晶の端成分の三角組成図を示した．なお，第４図製 Nd-YAG レーザー装置 UP-213，ICP-MS 装置は パーの三角組成図には，XRF によるバルク分析で得られた

キンエルマー社製 NexION2000）を用いた．分析方法

斜長石斑晶の端成分も併せて示した．斜長石斑晶はどの

は川野・清水（2017）に準じ，XRF で求めた Y 定量値

粒子においても類似した組成を有しており，明瞭な違いを内標準元素として，希土類元素定量値の補正を行った．

は認められない．いずれも Ab 成分は55～70 % の範囲を，測 定 し た 希 土 類 元 素 は，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，

Or 成分はほとんどが10 % 以下の範囲を示し，ほぼすべ

Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu のランタノイドての分析値がアンデシン組成（Ab：70～50 %，An：

14元素である． また，LA-ICP-MS における分析値の正30～50 %）を有している（第４図）．また，わずかでは確さを確認するために，川野（2010）に基づいて調整しあるが Ab 成分が増加するにつれて Or 成分が増加する

た地質標準試料 JR-1（産業技術総合研究所製）の分析を傾向が認められる．第５図に SEM-EDS によって得られ行った．

た，試料 No．
１に含まれる斜長石斑晶のライン分析結果を示す．図をみると，コアからリムにかけて An 成分の２．分析結果変動は25～45 % の範囲で不規則に変動しており，Line4

SEM-EDS によって得られた，ウヅラ石３試料に含まのみコアの An 組成がわずかに低くなるが，顕著な組成れる斜長石斑晶のライン分析結果について，第１表に代累帯構造は認められない．特に Line5と6においては An

表的な斜長石斑晶のリムとコアの分析値を，第４図に斜組成の最大値と最小値の差が８% 以内に収まっており，

Table 1 Selected chemical compositions of plagioclase phenocrysts in three Uzura stone samples
by SEM-EDS line analysis.

Serial No.
Rim
Major oxides（wt%）
SiO2
58.53
TiO2
---Al2O3
25.51
FeO*
0.58
MnO
---MgO---CaO
7.07
Na2O
7.27
K2O
1.04
P2O5
---Total
100.00Cations based on O=8
Si
2.632
Ti
---Al
1.352
Fe
0.022
Mn
---Mg
---Ca
0.341
Na
0.633
K
0.059
P
---Total
5.039
An
33.0
Ab
61.3
Or
5.8

No．
１
Line 2

Core

Rim

58.10
---25.92
0.71------7.57
6.76
0.93
---100.00
2.613---1.374
0.027------0.365
0.589
0.053
---5.021
36.2
58.5
5.3

No．
２
Line 1No．
３Line 1

Core

Rim

Core

58.91
---25.47
0.86------7.12
6.92
0.71
---100.00

57.67---26.62
0.47---0.09
7.97
6.66
0.51
---100.00

58.14---26.12
0.57------7.72
6.85
0.61
---100.00

58.21---25.97
0.77------7.63
6.82
0.60
---100.00

2.643---1.346
0.032------0.342
0.602
0.041
---5.006
34.8
61.1
4.1

2.588
---1.408
0.017---0.006
0.383
0.579
0.029
---5.012
38.6
58.4
3.0

2.610
---1.382
0.021------0.371
0.596
0.035
---5.014
37.1
59.5
3.5

2.614
---1.374
0.029------0.367
0.594
0.035
---5.013
36.9
59.6
3.5

*Total Fe as FeO. Normalized to total 100 wt%. End-member: An, anorthite ; Ab, albite ; Or, orthoclase.
71小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究（若林）Figure 4

An-Ab-Or diagrams of plagioclase phenocrysts in three Uzura stone samples
by SEM-EDS line analysis and XRF analysis.
Two line analyses were performed on each particle of plagioclase phenocrysts. Dashed lines
in the legend show the boundary of each particle of plagioclase phenocrysts. Excerpted fromplagioclase phenocrysts with large number of analyses. An: anorthite; Ab: albite; Or: orthoclase.

Figure 5 Variations in An component of plagioclase phenocrysts by SEM-EDS line analysis（No．
１）．
Two line analyses were performed on each of three plagioclase phenocrysts in almost orthogonal direction.
72

地球環境研究，Vol.24（2022）

Table 2 Selected chemical compositions of
volcanic glass in the samples
by SEM-EDS point analysis.
Position

M.G.

G.I.

SiO2

60.98

61.47

TiO2

0.85

0.74

Al2O3

17.20

17.35

FeO*

6.15

5.51

MnO

0.27

0.26

MgO

1.77

1.07

CaO

2.49

2.79

Na2O

5.40

5.88

K2O

4.38

4.46

P2O5

0.52

0.47

Total

100.00100.00Major oxides（wt%）*Total Fe as FeO. Normalized to total 100 wt%.
M.G., matrix glass ; G.I., glass inclusion in plagioclase.
方向に配列している様子が確認できる．
第２表に SEM-EDS によって得られた，試料 No．
１に含まれる火山ガラスのポイント分析結果を示した．また，SEM-EDS によって得られた，ウヅラ石３試料に含まれる火山ガラスのポイント分析結果について，第７図に SiO2に対する主成分元素含有量の変化傾向を，第８図に SiO2に対する総アルカリ含有量をそれぞれ示した．なお，比較のためにこれらの図には，後述する XRF による火山ガラスのバルク分析値を示し，第８図には奥山ほか（2020）において報告された長野県大町市産黒燿岩礫の全岩化学組成を示した．長野県大町市は伊豆小笠原弧の北方延長上の大陸プレート上に位置しており，海洋プ
レート上に位置する硫黄島との化学組成の違いを検討するために比較対象とした．
Figure 6 Chemical composition of plagioclase
phenocrysts in three Uzura stone samples
by SEM-EDS mapping analysis.
This is displayed by replacing with RGB.
Na: red ; K: green ; Ca: blue.

第７図において，ウヅラ石３試料の石基火山ガラスと斜長石斑晶に含まれる火山ガラスの主成分化学組成を比較した場合，TiO2，Al2O3，MgO，CaO，Na2O，K2O では互いに組成が重複し明瞭な差は認められない．FeO*，
MnO，P2O5は，組成範囲が重複するものの，わずかに極めて均質な組成を有している．

石基火山ガラスに多く含まれる傾向がみられる．また，第６図に SEM-EDS によって得られた，ウヅラ石３試

石基火山ガラスと斜長石斑晶に含まれる火山ガラスを合料に含まれる斜長石斑晶の元素マッピング分析結果を示わせた場合，組成幅は SiO2が60～62 wt%，Na2O が5.4～

す．元素マッピング分析の結果からは，ライン分析と同6.2 wt%，K2O が3.8～4.6 wt% である．第８図において，様に組成累帯構造は認められないが，斜長石斑晶内部に

石基火山ガラスおよび斜長石斑晶に含まれる火山ガラス

火山ガラスが筋状に包有されていることがわかる．特にの Na2O+K2O は10 wt% 程になる．したがって，Irvine

試料 No．
２の斜長石斑晶に含まれる火山ガラスには一定

and Baragar（1971）によるアルカリ岩－非アルカリ岩
73小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究（若林）Figure 7 Harker diagrams of volcanic glass in the samples
by SEM-EDS point analysis and XRF analysis.
Matrix glass and glass inclusion in plagioclase are based on SEM-EDS point analysis（No．
１～ No．
３）.
Boundary line of the high-K and medium-K is cited from Le Maitre（2002）．*Total Fe as FeO.

Figure 8

Total alkali silica（TAS）diagram of volcanic glass in the samples
by SEM-EDS point analysis and XRF analysis.
Matrix glass and glass inclusion in plagioclase are based on SEM-EDS point analysis（No．
１～ No．
３）.
Dashed line dividing the alkaline and subalkaline fields is cited from Irvine and Baragar（1971）.

74地球環境研究，Vol.24（2022）

Table 3 Major and trace elements of glass
bead samples（plagioclase phenocrysts
and volcanic glass）by XRF analysis.
Plagioclase

Volcanic glass

SiO2

58.45

58.36

TiO2

0.12

1.00

Al2O3

24.83

16.10

Fe2O3*

1.02

8.05

MnO

----

0.27

MgO

0.28

1.95

CaO

7.19

3.72

Na2O

6.77

5.73

K2O

1.21

4.24

P2O5

0.12

0.58

Total

100.00100.00Major oxides（wt%）

Trace elements（ppm）

Table 4 Rare earth elements of glass
bead samples（plagioclase phenocrysts
and volcanic glass）by LA-ICP-MS analysis.
Plagioclase Volcanic glass

JR-1

JR-1 recommendedvalue

La（ppm）

3.61

23.72

19.16

19.7

Ce

5.83

43.19

46.94

47.2

Pr

0.70

6.14

6.44

5.58

Nd

2.49

23.84

24.13

23.3

Sm

0.38

4.49

6.00

6.03

Eu

0.59

0.98

0.28

0.30

Gd

0.27

3.06

5.32

5.06

Tb

0.03

0.48

1.07

1.01

Dy

0.16

2.41

5.89

5.69

Ho

0.03

0.44

1.13

1.11

Er

0.08

1.32

3.69

3.61

Tm

0.01

0.19

0.57

0.67

Yb

0.08

1.35

4.15

4.55

Lu

0.01

0.22

0.72

0.71

Ba

1161

1116

Cr

n.d.

n.d.

Co

6.4

13.0

Cu

0.26

31.73

Ga

22.3

19.4

Nb

1.3

8.8

のに対して，Na2O は明らかにウヅラ石の火山ガラスが

Ni

n.d.

1.6

富んでいる．

Pb

7.0

16.2

第３表に XRF によるガラスビード試料（斜長石斑晶

Rb

15.3

83.6

Sc

2.94

9.63

および石基火山ガラス）の主成分および微量元素の分

Sr

1947

430

Th

1.3

11.5

V

22.5

136.2

Y

2.9

39.7

Zn

15

136

Zr

4.0

193.6

*Total Fe as Fe2O3. n.d., not detected. Normalized tototal 100 wt%.

*Recommended value of JR-1 is cited from Imai etal.（1995）.

析結果を示す．第７図において，火山ガラスの主成分元素に注目すると，XRF によるバルク分析値は SEMEDS によるポイント分析値に対して，SiO2が２～４wt%，
Al2O3が １ wt% 程 乏 し く， 逆 に FeO* と CaO が １ wt%
程，MgO が0.7 wt% 程富んでいる．TiO2，MnO，Na2O，
K2O，P2O5には組成差が認められなかった．一方，斜長石斑晶は，第４図において XRF によるバルク組成とSEM-EDS によるライン分析で得られた組成がほぼ一致しており，大きな差は認められなかった．第３表に示の組成領域ではアルカリ岩に分類され，岩崎（1937）やしたガラスビード試料のバルク分析値では，Ba，Ga は小坂（1990a,b）が行った硫黄島の火山岩類の研究結果

斜長石斑晶と石基火山ガラスで大きな差はみられないが，と調和的である．また，長野県産黒燿岩の全岩化学組

Co，Cu，Nb，Pb，Rb，Sc，Th，V，Y，Zn，Zr は石基

成は，ウヅラ石に含まれる火山ガラスに対して SiO2が火山ガラスに濃集しており，Sr のみ斜長石斑晶に濃集し15 wt% 程高く，Na2O+K2O が２wt% 程低くなっており，ている．

非アルカリ岩に分類される．この特徴をさらに検討す第４表に LA-ICP-MS によるガラスビード試料（斜長るために，K2O と Na2O に分けてみると，長野県産黒耀

石斑晶および石基火山ガラス）の希土類元素の分析結果

岩 の K2O は4.1〜4.7 wt%，Na2O は3.8～4.1 wt% の 組 成を示す．第４表には同時に測定した標準試料 JR-1の値幅を有し（奥山ほか，2020），ウヅラ石の火山ガラスのとその推奨値も掲載している．JR-1の測定値と推奨値を

K2O は3.8～4.6 wt%，Na2O が5.4～6.2 wt% で変化してい比較すると，測定値では Pr が0.86 ppm 高く，Tm が0.1

る．両者の K2O 組成幅にはほとんど差が認められない

ppm 低くなっているが，そのほかの希土類元素におい75小笠原諸島，硫黄島に産する“ウヅラ石”の鉱物学的研究（若林）Figure 9

Chondrite-normalized REE patterns of plagioclase phenocrysts and volcanic glassin the samples by LA-ICP-MS analysis.
Value of C1 chondrite is cited from Anders and Grevesse（1989）.

ては測定値と推奨値との相対差は±10 % 以内を示して晶が急成長することで斜長石斑晶にメルトが取り込まいる．

れた結果である可能性が指摘されている（Kawamoto,

第９図に LA-ICP-MS によるガラスビード試料（斜長1992）．火山岩にみられる斜長石斑晶の多くは，結晶分

石斑晶および石基火山ガラス）の希土類元素分析値を化作用が進むと An 成分がコアからリムにかけて増加し

C1コンドライト（Anders and Grevesse, 1989）で規格

組成累帯構造を形成するが，ウヅラ石に含まれる斜長石

化した希土類元素パターンを示す．バルク組成による希斑晶は An 成分の変動が小さく，顕著な組成累帯構造は土類元素パターンは，斜長石斑晶において顕著な Eu の認められない（第５図）．このことは，結晶分化作用の正異常が認められるが，石基火山ガラスでは，マグマの過程において，ウヅラ石中の斜長石斑晶がごく短期間の分化過程で斜長石の晶出が起きた場合にみられる Eu の

うちに晶出したことを示唆する．また，斜長石斑晶中の負異常は認められない．斜長石斑晶および石基火山ガラ火山ガラスと石基火山ガラスにはほとんど組成差がない

スはともに右下がりの曲線を示し，軽希土類元素（La，ことから（第７図），結晶分化作用においてほぼ同時期

Ce，Pr，Nd，Sm，Eu） に 富 み， 重 希 土 類 元 素（Gd，に形成されたものと推定される．石基火山ガラスの組成

Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu） に 乏 し い 変 化 傾 向は結晶分化作用によって生じた最終的なマグマの組成でを示す．ただし，石基火山ガラスは重希土類においてほあり，同様の組成を有する火山ガラスが斜長石斑晶内部

ぼ平坦な変化を有している．また，石基火山ガラスは斜にも包有されていることから，斜長石斑晶の晶出は結晶

長石斑晶に対して，Eu を除いた軽希土類元素を６〜11

分化作用の終盤であったと推定される．

倍，重希土類元素を11～17倍有している．

SEM-EDS と XRF の分析値の差について検討する．両者の石基火山ガラスの化学分析値には SiO2や Al2O3など

Ⅴ．考察

で違いが認められるが（第７図，第８図），斜長石斑晶の分析結果には大きな差異はない（第４図）．SEM-EDS

ウヅラ石にみられる大型の斜長石斑晶は，肉眼観察や分析に用いたウヅラ石３試料は新鮮な面を削り出して測鏡下観察，元素マッピング分析で確認されたように，筋定したものであり，試料間の主成分組成に差はなく均質状の火山ガラスを包有する特徴がある（第２図Ｃ，第６である（第１表）．一方，XRF 分析に供した石基火山ガ図）．斜長石斑晶に火山ガラスが包有される現象は，結ラスは，複数のウヅラ石を粗粉砕してその破片を集めた76

地球環境研究，Vol.24（2022）

ものである．石基火山ガラスは褐色を呈する部分もみら

斑晶中に含まれる火山ガラスと基質の火山ガラスでは，れ，風化が認められることから，粉砕した破片を集めた

FeO*，MnO，P2O5の含有量にわずかに差が認められる際にそれらが混入した結果，含有量の多い SiO2や Al2O3

ものの，それ以外の主成分元素はほぼ同じ組成を示してが低濃度側にシフトした可能性が考えられる．加えて，いることから（第７図），メルトの撹拌による可能性は

石基火山ガラス中には，わずかではあるが磁鉄鉱，輝石，

低いと判断される．

カンラン石，燐灰石が含まれており（第３図），石基火

今後，ウヅラ石に含まれる斜長石以外の鉱物について

山ガラスを濃集した際にそれらの鉱物を分離できなかっも分析を進め，さらに詳細な成因について検討していく

たことも，XRF と SEM-EDS の化学分析結果が一致しな予定である．

い理由と思われる．
今回分析したウヅラ石中の火山ガラスの主成分化学組
成を，伊豆小笠原弧の北方延長上に位置する長野県産黒Ⅵ．まとめ

耀岩（奥山ほか，2020）の組成と比較すると，前者は小笠原諸島，硫黄島に産するウヅラ石について，SEM-

SiO2に15 wt% 程乏しく，Na2O+K2O に２wt% 程富む特EDS や XRF，LA-ICP-MS を用いて鉱物学的検討を行っ徴がみられる（第８図）．また，両者の K2O 組成幅は４た．ウヅラ石は，主として斜長石斑晶と火山ガラスから

wt% 程でほとんど差が認められないのに対して，Na2O構成され，少量の磁鉄鉱，単斜輝石，燐灰石，カンランは前者が5.4～6.2 wt% で変化し，後者より２wt% 程富ん石を含んでいる．化学分析の結果，斜長石斑晶はアンデでいる．一般に島弧における火山岩類の K2O 量の違い

シンで，結晶分化作用の終盤に晶出したと推定された．

は，マントル物質の部分溶融の程度の違いによって説明

火山ガラスはアルカリ岩組成を有し，伊豆小笠原弧の北されるが（久野，1976），Na2O 量の変化についてはよく

方延長上の火山ガラスと比較して Na2O に富む特徴が認わかっていない．また，硫黄島と同じく小笠原諸島に位められた．ウヅラ石を形成した起源マグマは，分化して置する西之島の火山岩類にはアルカリ岩と非アルカリ岩いたと推定されるが，斜長石の晶出量はわずかであったが認められ，前者は Na2O が5.6～6.5 wt% で変化し，ウと推定される．

ヅラ石の火山ガラスと同様に Na2O に富む特徴をもっている（伊藤，2018）．伊藤（2018）ではアルカリ岩と非謝

辞

アルカリ岩の組成差について言及しているものの，その本研究を進めるに当たり，立正大学地球環境科学部環

原因については明らかにされていない．ウヅラ石の火山境システム学科の川野良信教授には，実験や論文の執筆

ガラスについては，共存する鉱物組成の分析を通して，など様々な方面で終始多大なるご指導を賜った．同学科

ウヅラ石を形成したマグマの発生条件を明らかにし，さの岩崎望教授には試料を提供していただいた．本学の環らに検討する必要があるだろう．

境岩石学研究室に所属する院生・学生の方々には日頃か

ガラスビード試料（斜長石斑晶および石基火山ガラら研究に関するアドバイスをいただいた．また，化学分ス）のバルク分析による希土類元素パターン（第９図）

析においては環境システム学科のエネルギー分散型Ｘ線に注目すると，両者ともに軽希土類に富み，重希土類に分析装置付き走査型電子顕微鏡（SEM-EDS），蛍光Ｘ線

乏しいことからウヅラ石の起源マグマは分化していたと分析装置（XRF）およびレーザーアブレーション誘導

推定される．ウヅラ石を形成したマグマの分化過程で斜結合質量分析装置（LA-ICP-MS）を用いた．これらの長石の晶出が起きた場合，Eu は斜長石中に濃集しやす

機器の導入および保守・管理に関しては環境システム学

いため，斜長石は Eu に富み，メルトは Eu に乏しい特徴

科関係者各位に日頃よりご協力いただいている．以上のを示すことが想定される．しかし，第９図からは，顕方々に謹んでお礼申し上げる．

著な斜長石の Eu の正異常が認められるものの，火山ガ
ラスの Eu の負異常はほとんど認められない．このこと

引用文献

は，メルトに対して晶出した斜長石の量がわずかであり

Anders, E. and Grevesse, N., 1989, Abundances of

メルトに Eu 負異常を生じなかったか，斜長石を直接晶

the elements: Meteoritic and solar. Geochimica et

出したメルトに外から別のメルトが貫入することで，メルト同士が撹拌され，斜長石を直接晶出したメルトの組成が均質化された可能性が考えられる．ただし，斜長石

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Mineralogical study of“Uzura stone”from the Ioto,
Ogasawara Islands, Japan
WAKABAYASHI Masaki ＊＊Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University

Abstract：
Mineralogical studies were conducted on“Uzura stone”from the Ioto, Ogasawara Islands, Japan using SEM-EDS,
XRF, and LA-ICP-MS. Three Uzura stone samples are mainly composed of plagioclase phenocrysts and volcanic
glass, and contains a small amount of magnetite, clinopyroxene, apatite, and olivine. As a result of chemical analysis,
the plagioclase phenocrysts in all of the samples are andesine, which is estimated to have crystallized at the endof crystallization differentiation. The volcanic glass in the samples has an alkaline rock composition and is rich in
Na2O compared to volcanic glass on the northern extension of the Izu-Ogasawara arc. The source magma thatformed the“Uzura stone”is presumed to have been differentiated, but the amount of plagioclase crystallization ispresumed to be small.
Key words： Uzura stone，Ioto，trachyte，andesine，mineral chemistry78