最近の話題∼ 粘土鉱物 · 砒素汚染リスク · 島根地質百選 ∼基礎設計室 新宮敦弘
概 要
最近の業務等で出会った諸問題に関連する地質的な事象について整理し、紹介する。今後の諸問題に何らかの参考となれば幸いである。

1

含スメクタイト地質の問題

ここ数年で関わった現場のうちいくつかで、スメクタイト (モンモリロナイト) を含む岩石が関わった諸問題に遭遇した。諸問題は様々であるが、この問題となるスメクタイトの出現パターンについて整理しておこうと思う。

べり土塊の構成メンバ、出雲部 2 はすべり面以下の地盤である。
泥岩でスメクタイトを含むものと含まないものがあるわけだが、その原因は何であろうか？私は現在二つの考えをもっている。

1. 泥岩をつくる砕屑物を供給した地質が異なる可能性
2. 続成作用によりスメクタイトが他の鉱物に変化した可能性

1.1

泥岩に含まれるもの

泥質岩類は島根県下では様々な時代に認められる。泥質岩は地すべりと関係があり、過去にも研究が行なわれてきた。その中で、注目すべき点が一つある。それは、同じ時代の地層でありながら、出雲部に分布する久利層の泥岩と、島根半島に分布する成相寺層の泥岩では、出雲部にはスメクタイトが多く含まれているが、半島部ではそれがないという報告である。しかし、私がいままで関わってきたものに限り、必ずしもこれはあてはまっていない (表 1)。ただ、出雲部 2 にみられるように泥岩だからといって必ずしもスメクタイトを含んでいるわけではない。出雲部 1 と出雲部 2 は同地点のボーリングコアから得られた結果であり、出雲部 1 はす泥岩をつくる砕屑物の粒子自体が異なるということは、例えば一方は安山岩のような火山岩の砕屑物で、スメクタイトをはじめから含んでおり、他方は花崗岩などでスメクタイトを含まない砕屑物を供給したというような考えである。泥岩の色は次章で述べるように硫化鉄の色であるから、堆積環境による部分が大きいと考えられ、同じような色だから全てが同じというわけではない。
続成作用も十分に考えられるが、はっきりとはわからない。

1.2

流紋岩類に含まれるもの

流紋岩類は島根県付近では、白亜紀火山岩類、主に久利層や成相寺層に代表される新第三紀層としてみられるもので、新鮮なものでは灰色、風化するにしたがい白色から赤褐色等を示すようになる。
この流紋岩は熱水変質作用を受けスメクタイトを生じることがある。大田のベントナイト鉱床などはその例である。
業務に関連して、島根県東部地域の久利層、成相寺層に属する流紋岩およびその火砕岩の変質粘土等で X 線回折法による含有鉱物の同定を行なった資料がある。その結果を表 2 に示すが、モンモリロナイト化作用と呼ばれる変質作用の場合、スメクタイトのほか、クリストバライトを生じるのが特徴である。表中、流紋岩質凝灰岩にクリストバライトがないのは、もう一方の流紋岩とは成因的に異なるといえるのかも知れない。

1.3

塩基性岩類に含まれるもの安山岩や玄武岩などの岩脈が変質してスメクタイトを生じる場合がある (表3)。この場合はマグネシウムが多いせいか緑色の粘土を生じている。X 線分
析でも、石英等のシリカ鉱物が含まれていないようである。私は、シリカ分が移動してなくなったのではなく、もともとの岩石に含まれているシリカが少なかったのではと考える。

2

泥質岩の風化および自然由来の汚染についてこの問題も最近耳にする問題である。

2.1

黒色泥岩（頁岩）と黄鉄鉱

内湾や湖沼などで溶存酸素の少ない無気帯が形成されると、そこに流入した生物の遺骸のタンパク質等が分解し、硫化水素 (H2 S) を生成する。この硫化水素が多量になると泥土中に含まれている鉄や水酸化鉄は還元されて二価の鉄イオンとなり、硫化水素と化合し黒色の硫化鉄となる。

2Fe(OH)3 → 2Fe′′ + 3H2 O + 3O
↓ H2 SFeS2
閉鎖水域に溜った泥が黒色を示すのはこのためである。これらの泥を十分に通気してやると酸化され赤色の水酸化鉄となる (上記の逆の反応)。これは現在の地表に限られた現象ではなく、地質時代にも起こっていた現象であり、黒色頁岩や泥岩が各所に形成された。そして、こうした黒色頁岩には特徴的に黄鉄鉱 (FeS2 ) の微細結晶が伴われる。
また、砒素を含む代表的な鉱物として知られる硫砒鉄鉱は黄鉄鉱等に伴われることが知られている。したがって、黒色頁岩や泥岩等には黄鉄鉱に伴われる形で砒素を含んでいる可能性が高い。

2.2

自然由来の汚染

ところで、建設工事等でこうした黒色頁岩や泥岩 (以降 泥岩) を掘削した場
合には、地表で空気に触れ、また乾湿繰り返しを受けることで、黄鉄鉱が分解し、硫酸を生じ、強酸性の地盤に変化していくことが知られている。
言い替えると泥岩は風化に伴い、硫化物が分解し酸性になってしまい、生表 1: 泥岩の X 線分析結果
地質
泥岩 (出雲部 1)
泥岩 (出雲部 2)
泥岩 (島根半島)

含有鉱物
スメクタイト、石英、長石、カオリン鉱物、雲母粘土鉱物
雲母粘土鉱物、カオリン鉱物、石英、長石石英、長石、スメクタイト、雲母、カオリン鉱物

地質
流紋岩 (出雲部)

含有鉱物
石英、長石、クリストバライト、スメクタイト、雲母、カオリン鉱物±
石英、長石、スメクタイト、雲母、カオリン鉱物 ±表 2: 流紋岩の X 線分析結果

流紋岩質凝灰岩 (島根半島断層付近)

じた硫酸はさらに周囲の泥岩を侵していくことになる。泥岩は生物の遺骸などから供給される炭酸塩などによって固結しているが、硫酸でこれが侵されることで脆く崩壊しやすくなることが考えられる。黄鉄鉱などの硫化物に含まれる重金属もこの過程で溶出することになる。

2.3

布志名層の汚染リスク

平成 20 年 3 月松江市玉湯町布志名の下水道工事の掘削土から基準を越える砒素が検出され、この砒素は自然由来のものと結論付けられた。この掘削土の砒素が自然由来であるとすれば、その元が布志名層の泥岩に含まれていた硫化物である可能性もある。泥岩等を掘削する工事等で発生する残土処分など、時間とともに酸化分解し、汚染物質を溶出してしまう可能性があり注意が必要である。
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島根地質百選についての紹介

以下は私の個人的なホームページ1からの引用である。
現在私は会社の所属する中国地質調査業協会島根県支部と島根大学の代表メンバーにより構成される、島根地質百選選定委員会で活動しています。この委員会の趣旨は次のとおりです (地質百選のホームページ2 より引用)。
島根県には長い海岸線とともに山地、湖沼、川など風光明媚な景観がたくさん見られます．これらを取り巻く地質も多様で、日本列島の骨格をつくる非
常に古い岩石から、数千年前の火山の噴出物まで、また、学術的にも貴重なものが数多く存在します。これらの一部は天然記念物などに指定されるなど、一般にも知られていますが、一方では専門家以外には知られず、埋もれたままの場所も数多くあるといえます。
昨年、(社) 全国地質調査業協会連合会などが中心になり「日本列島ジオサ
イト地質百選」が刊行され、全国規模

新宮のホームページ http://www.k4.dion.ne.jp/ kiseki/index.htm
地質百選のホームページ http://www.geo.riko.shimane-u.ac.jp/geopark/geosite.html

表 3: 塩基性岩脈の X 線分析結果
地質
大森層岩脈類含有鉱物
スメクタイト、長石、沸石類 ±のジオサイトとして 83ヶ所が選ばれました。この中に島根県内からは 2ヶ所が選定されましたが、県内にはほかにも貴重で重要なジオサイトが数多く存在します。
そこで、このような貴重なジオサイトを保全するとともに、たくさんの人々に地球や地質の知識と面白さを知って頂き、また，地域の観光資源化 · 活性化を促し、ひいては自然環境保護、自然災害予防などにも役立てたいと考え、島根県版ジオサイト 地質百選を選定することといたしました。地質百選の選定
は、島根大学総合理工学部地球資源環境学科と中国地質調査業協会島根県支部が中心となり島根地質百選選定委員会を組織し、この委員会が中心となって行っています。
なお、特に貴重で、地域的にまとまっているジオサイトについてジオパークに指定する活動も始まっており（山陰· 島根ジオパーク構想）、島根地質百選の中から発展的にジオパークの指定地域となるところがあると思います。この地質百選の選定は、山陰 · 島根ジオパーク構想を支援する事業として位置づけています。
地学はほかの理科に比べてわかりにくいとかいう言葉を耳にすることがあります。しかし、よく考えてみると私たちは地球と離れて生きていくことはできませんし、地球に蓄えられた資源を利用しないで文化的な生活など送ることができません。また、最近多発する自然災害のうち地震災害、大雨による土砂災害などは地学の知識なしにその被害を最小限に押えることはできません。つまり、私たちの生活と切り離せないのが地学であるといえます。
この地質百選は専門家や地質マニアのためだけでなく、一般の人にも地学に親しんでもらえる企画なのです。ただ、どうしても専門的な耳慣れない言
葉や思いもよらない視点での解説はわかりにくいかも知れません。できればこの機会に、地質百選に選ばれたジオサイトに足を運んで頂いて、体験学習をしてみて頂きたいと思います。現在
我々スタッフのほうで半分の 50 選を選び、その解説資料を順次 Web 上で公開しているところです。是非そのホームページにアクセスしてみてください。

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おわりに例年と異なり、今年は複数のテーマについて一括して報告する形になった。
それぞれのテーマについては今後も調査していく価値があるものなので今後もまた取り組んでいきたいと思う。
本稿の記載事項については、論文等で紹介されているものもあるが、未整理であるため、ここには参考文献を示さない。