茨城県自然博物館研究報告
日立変成地域，大雄院層のクロリトイド片岩：その原堆積物と背斜褶曲との関係について
Bull. Ibaraki Nat. Mus.,（19）: 1-6（2016）

1

日立変成地域，大雄院層のクロリトイド片岩 :その原堆積物と背斜褶曲との関係について＊
田切美智雄＊＊・鈴木保光＊＊＊・小池渉＊＊＊＊（2016 年 10 月 8 日受理）

Chloritoid Schist of Paleozoic Daiouin Formation in the
Hitachi Metamorphic District: Nature of Parent Sediments
and Relationship to Anticlinal Folding ＊Michio Tagiri ＊＊ , Yasumitsu Suzuki ＊＊＊ and Wataru Koike ＊＊＊＊
（Accepted October 8, 2016）

Abstract
Thin layers of chloritoid schist occur in recrystallized limestone beds of the Carboniferous Daiouin
Formation throughout the Hitachi metamorphic district. The Cambrian Hitachi volcano-plutonic complex,
along with the schist and limestone, is folded into a large anticline. The chloritoid schist is distributed
symmetrically about the fold axis. The whole-rock chemical composition of the chloritoid schist is similar
to that of lateritic sediments that originated from weathered sandstone. The lateritic sediments were sourced
from a sandy hinterland area rather than the Cambrian Hitachi volcano-plutonic complex.
Key words: chloritoid schist, Cambrian Hitachi volcano-plutonic complex, anticline, Carboniferous
limestone, whole-rock composition, lateritic sediments.

はじめに茨城県日立市から常陸太田市にかけて日立変成岩類特徴と堆積環境がまとめられた．しかし，これらの研究では，その産状と地質構造との関係については明らかになっていない．

が分布し，その中にクロリトイド斑状変晶を含むクロこれらの研究を基として，2015 年度から始まったリトイド片岩が産する．本地域のクロリトイド片岩の茨城県自然博物館による総合調査として，茨城県産鉱研究は，鈴木（1927a, b）によるオットレライト片岩物がまとめられる過程で新たなクロリトイド片岩の露の研究に始まり，関（1956）によってクロリトイドの頭が発見されたことや，田切ほか（2011）や田切・小結晶化について，Iwao（1978）によって原岩の化学的池（2011）で明らかにされたカンブリア系と石炭系と* 本研究は茨城県自然博物館総合調査の一部として実施された．
** 日 立 市 郷 土 博 物 館 〒 317-0055 茨 城 県 日 立 市 宮 田 町 5-2-22（Hitachi City Museum, 5-2-22 Miyata-cho, Hitachi,Ibaraki 317-0055, Japan）．
*** 日立市役所 〒 317-8601 茨城県日立市助川町 1-1-1（Hitachi City Ofﬁce, 1-1-1 Sukegawa-cho, Hitachi, Ibaraki 3178601, Japan）．
**** ミュージアムパーク茨城県自然博物館 〒 306-0622 茨城県坂東市大崎 700（Ibaraki Nature Museum, 700 Osaki,Bando, Ibaraki 306-0622, Japan）．

田切美智雄・鈴木保光・小池

2渉の間の不整合や大規模な横臥褶曲の存在によって，ク

この片岩は層位的に 2 層以上の複数の層準から産してロリトイド片岩の産状に地質学的な意味づけが可能といると推定される．大雄院層分布域北部の中央にはカなった．クロリトイド片岩は石灰岩に挟まれて，もしンブリア系日立火山深成複合岩体（田切ほか，2016）

くは石灰岩層に接して産出しており，石灰岩採掘によが不整合を介して帯状に分布している．その一部は田って失われたと思われる露頭も多数あることから，こ切・小池（2011）が示したように過褶曲によって見かれまでのクロリトイド片岩の産状の調査結果を総括しけ上大雄院層の上に重なっており，クロリトイド片岩て，新たな視点からクロリトイド片岩の原岩の後背地がカンブリア系日立火山深成複合岩体の両側に産するの地質と，クロリトイド片岩の産状と地質構造との関のは，大規模背斜が存在しているからである（図 1）．

係を論じることとした．

鈴木（1927a）の記載にある金沢林道や大久保林道奥の産出地西側には変成花崗岩類が分布している．この地質と産状
クロリトイド片岩は肉眼的には黒灰色〜緑灰色片状の岩石で，クロリトイドの斑状変晶が多数含まれる．

岩石の放射年代は未測定であるが，分布は，上述した
鮎川と宮田川の間にある帯状カンブリア紀変成花崗岩類（田切・小池，2011）の南方延長にあって，大雄院層がつくる背斜の軸部に位置する．

日本産クロリトイド片岩の産状と全岩組成について

以上のように，大雄院層内には石灰岩と互層して複は，Iwao（1978）にまとめられている．日立変成地域

数層のクロリトイド片岩が南北に連続しており，恒常のクロリトイド斑状変晶は露頭によって黒緑色から緑的に石灰岩と同時に Fe-Al に富んだ堆積物が形成され灰色まであり，約 1 mm の粒径の斑状変晶が集合したた．クロリトイド片岩は，カンブリア系日立火山深成片岩から，約 5 mm の粒径の斑状変晶が集合した片岩複合岩体と大雄院層の背斜構造に支配されて分布してまである．共存する主成分鉱物は，緑泥石，白雲母，いる．

斜長石，石英で，鉄鉱物，炭質物を伴う．灰長石を含むものや，角閃石を含むものもある．クロリトイド片岩は Fe-Al に富んだ岩石である．

クロリトイド片岩の全岩組成と特徴

クロリトイド片岩は日立変成地域の大雄院層に産表 1 に示すように，クロリトイド片岩の全岩化学組出する．大雄院層は不整合を介してカンブリア系日成は鈴木（1927a）と関（1956）によって 6 件報告さ

立火山深成複合岩体に重なり，上位は整合的にペルれ，いずれも Fe-Al に富む泥質岩であることが明らか

ム系鮎川層に覆われる（田切・小池，2011; 田切ほか，にされている．化学組成の特徴については Iwao（1978）

2016）．クロリトイド片岩の産出地を，露頭と転石ににより詳細に検討されている．今回，蛍光 X 線分析よる確認地点に分けて図 1 に示す．同図に鈴木（1927a）（XRF）による分析値を 2 件追加した（表 1 の 1 と 2）．に示されたクロリトイド片岩の産出地も示した．鈴

一方は鈴木（1927a）と同じ露頭の岩石（表 1 の 3），木（1927a）にも記載されていない新たな露頭や転石

他方は新たに発見された稲荷橋の露頭の岩石である．

による確認地が多数あるが，鈴木（1927a）に記載さ酸化鉄は各研究者間で FeO と Fe2O3，全 FeO またれた金沢林道や桜川奥の露頭は現在確認できない．クは全 Fe2O3 などと表記が異なっているので，全 Fe2O3

ロリトイド片岩は全てが石炭系の石灰岩層に挟まれたに統一して表記した．MnO については後述するラテ

0.3 〜 1 m の厚さの地層として産している（例えば，ライトの分析値と比較するため，Mn3O4 で表記した．

Iwao, 1978）．セメント原料のため石灰岩は古くから採H2O と CO2 については分離して分析されておらず，灼掘されており，多くのクロリトイド片岩露頭が既に失熱減量（ig.loss）で表した．分析手法や対象元素に違われたと考えられる．その一例が宮田川稲荷橋付近のいはあるものの，クロリトイド片岩はいずれも Al とクロリトイド片岩である．石灰岩の採掘が始まった当Fe に富んでいる．1 と 2 の同じ露頭からのクロリト

初は良好な露頭が確認できたが，現在は採掘が進んでイド片岩の組成は，Mn，Ti，Ca，K の含量比で 50％ほとんど失われている．このため，周辺の転石が分布以上変動している．試料番号 6~8 は同じ露頭からのを判断する重要な証拠になる．

ものである．関（1956）の記載では，No.6 はクロリクロリトイド片岩産出地の分布（図 1）をみると，トイド片岩層中心部，No.7 はその縁部，No.8 はクロ日立変成地域，大雄院層のクロリトイド片岩：その原堆積物と背斜褶曲との関係について

図 1．日立変成地域のクロリトイド片岩の産出と地質構造（地形図は国土地理院より）．
Fig. 1. Occurrences of chloritoid schist in the Hitachi metamorphic district, and the geological structure of the study area(geographical map after Geospatial Information Authority of Japan).

3田切美智雄・鈴木保光・小池

4

渉

表 1．日立産クロリトイド片岩および琉球マージの全岩化学組成．
Table 1. Whole-rock compositions of Hitachi chloritoid schist and Ryukyu marge.
123

4
大雄院精錬所北方

5
大雄院小学校北方

6
諏訪
北ノ沢

採取地

楓橋

稲荷橋

楓橋

試料名

クロリト
イド片岩

クロリト
イド片岩

クロリト
イド片岩

クロリト
イド片岩

クロリト
イド片岩

クロリト
イド片岩

SiO2
Al2O3
Fe2O3
Mn3O4
TiO2
CaOMgONa2O
K 2O
P 2O 5
Ig.loss
Total

57.00
24.42
12.51
0.045
1.76
0.57
0.69
1.38
0.74
0.008
0.03
99.15

49.72
27.14
14.28
0.046
1.50
2.31
1.87
0.43
1.06
0.005
0.04
98.40

51.07
25.14
17.97
0.24
0.74
0.26
0.76
0.88
0.32
tr
3.72
101.1

51.08
27.41
14.23
n.d.
0.62
0.92
0.81
0.66
0.59
tr
4.36
100.68

52.84
25.93
13.8
0.33
0.89
0.54
0.6
1.31
0.61
tr
3.77
100.62

50.25
25.62
17.34
0.35
0.8
0.28
0.85
0.74
0.64
tr
4.12
100.997諏訪
北ノ沢含灰長石
クロリト
イド片岩
52.54
27.17
9.53
n.d.
n.d.
6.29
0.96
0.9
1.08
n.d.
3.00
101.47

8
諏訪
北ノ沢
含灰長石
クロリト
イド片岩
32.44
39.37
3.1
n.d.
n.d.
20.55
0.42
2.54
0.92
n.d.
1.36
100.7

9
沖縄本島
中部
琉球
マージ
69
169
tr
tr
0.53
0.99
0.22
2.92
tr
n.d.
98.66

3,4,5,6；鈴木（1927a）より．7,8；関（1956）より．9；齊藤・山口（2003）より
ig.loss；灼熱減量．tr；微量．n.d.；未分析

リトイド片岩層と石灰岩層との境界部となっている．

物となる．図 2 には，それぞれの原岩の溶脱に伴う組

この露頭では SiO2 をはじめ多くの元素で変動幅が大成変化傾向が矢印で示されている．

きい．特に変動の大きい Ca 含量について，関（1956）は変成反応による Ca の移動濃集によると考えた．

同じ 3 成分図に日立産クロリトイド片岩の組成を示した（図 3）．比較のため，表 1 と図 3 には日本産以上の結果から，クロリトイド片岩は Al や Fe に非ラテライト質土壌の琉球マージの組成（斎藤・山口，常に富んでいるが，他の元素については変化に富んで2003）も示した．現世の土壌である琉球マージ（表 1いる．の 9）は，砂岩地帯を後背地とする Lithomarge である．
沖縄本島は沿岸部の琉球石灰岩を除くと内陸部は砂泥原岩についての考察

質岩の地質からなり，琉球マージはこれらの岩石の風化堆積物として生成されたと考えられる．

Iwao（1978）は日本産クロリトイド片岩と十字石片関（1956）の灰長石を含むクロリトイド片岩（表 1

岩の原岩について考察し，ラテライトやボーキサイト，の 8）は超塩基性岩からの堆積物の範囲に示される．

鉄に富むカオリン粘土層と類似していると結論した．

CaO に 富 む No.8 は，SiO2 に 乏 し い が Fe2O3 と MgO

本報告では，日立変成地域のクロリトイド片岩原岩のにも乏しく，超苦鉄質岩石ではない．No.8 の SiO2 成後背地について検討する．

分は灰長石のそれより乏しく，方解石が一定量含まれラテライト質堆積物は熱帯地方の環境で原岩からていると考えられる．通常の灼熱減量で求まるのはNa，K，Ca，Mg 成分が溶脱され，Al や Fe に富む風水分のみで，CO2 分は含まれていない．つまり，No.8化残留物として生成される．残留堆積物は後背地のは石灰岩成分を多量に含む岩石であり，SiO2 に乏しく，地質により化学的特徴が異なっている．Tardy（1997）

化学組成的には超塩基性岩に属する．No.8 のクロリはラテライト質堆積物の原岩の風化過程における化学

トイド片岩は石灰岩との境界部から採取されているこ

成分の変化とその残留堆積物組成の詳細な検討を行とから（関（1956）を参照），この岩石はラテライトった（図 2）．ラテライト質堆積物は，図 2 のように質土壌と石灰質堆積物の両方に由来するものと推定さ

SiO2 成分と Al2O3+Fe2O3+TiO2+Mn3O4 成分の比によっれる．て，Lithomarge → Carapace → Cuirasse → Bauxite と 分

表 1 の 1~7 のクロリトイド片岩は，砂岩由来の堆積類される．Tardy（1997）によれば，花崗岩や砂岩を物 Carapace から Fe-Al 成分が 40% 以下の Cuirasse の原岩とする場合は SiO2 成分に富み，塩基性岩を原岩範囲にプロットされる．クロリトイド片岩を産する大とする場合はより Al，Fe，Ti，Mn の成分に富む残留雄院層は，カンブリア系日立火山深成複合岩体に不整日立変成地域，大雄院層のクロリトイド片岩：その原堆積物と背斜褶曲との関係について

5

図 2．Tardy（1997）によるラテライト質堆積物の化学組成
分類と母岩との関係．分析値は Tardy（1997）を参照．
Fig. 2. The chemical classification of lateritic sediments andtheir parent rocks (Tardy, 1997). The compositional data arereferred to Tardy (1997).

図 3．日立産クロリトイド片岩および琉球マージの化学的特徴とそのラテライト質堆積物の母岩．
Fig. 3. Chemical characteristics of Hitachi chloritoid schist and
Ryukyu marge, and their parent rocks of lateritic sediments.

合で重なっている．カンブリア系日立火山深成複合岩

し，同じ露頭の岩石でも組成幅があることを示した．

体は，塩基性の火山岩類や深成岩類から構成されていクロリトイド片岩の原岩は 1 個を除いて全てが砂岩をる（田切ほか，2011）ので，これを後背地として生成原岩とするラテライト質堆積物を起源とする．大雄院

されるラテライト質堆積物は，Fe-Al 成分が 50% を超層はカンブリア系日立火山深成複合岩体に不整合で重える Cuirasse となるはずである．しかし，クロリトイなっているが，ラテライト質堆積物を堆積した時期にド片岩の組成は Fe-Al 成分が 40% 以下の Cuirasse やは，その後背地に日立火山深成複合岩体が大規模に露Carapace であり，砂質岩地帯を後背地としていたこと出していたわけでなく，砂質岩が優勢の地帯であったを示している．大雄院層は礁性石灰岩由来の堆積物とことを示している．

砂質堆積物の互層からなる．金光ほか（2011）による大雄院層砂質片岩の U-Pb 年代測定によれば，390-420

謝Ma と 500-550 Ma，670-900 Ma，1020-1500 Ma に砕屑性ジルコン年代のピークがある．これらの年代値をも辞

XRF 分析は茨城大学の長谷川健氏に依頼した．

つ一つまたは複数の後背地から砕屑物がもたらされ，薄片作成にあたっては，茨城大学の藤縄明彦氏のご協

Carapace 質から Fe-Al に乏しい Cuirasse 質の堆積物が力を得た．匿名の 2 名の査読者からは多くのコメント生成されたと推定される．

をいただき，原稿の完成に至りました．以上の方々に謝意を表します．

ま と め
クロリトイド片岩の分布を露頭と転石および文献のデータから示した．クロリトイド片岩は，大雄院層石灰岩中に南北に連続して，複数枚挟在している．大雄院層はカンブリア系日立火山深成複合岩体に不整合を介して重なり，過褶曲を含む背斜構造を形成している．
クロリトイド片岩はこの褶曲構造と調和的に，背斜中軸部のカンブリア系日立火山深成複合岩体を挟んで両翼に対照的に分布している．
日立変成地域産クロリトイド片岩の全岩組成を解析

引用文献
金光玄樹・下條将徳・平田岳史・横山隆臣・大藤 茂．
2011．東北日本，日立地域からの新たな砕屑性ジルコン
年代とその意義．地学雑誌，120: 889-909．
Iwao, S. 1978. Re-interpretation of the chloritoid-, staurolite- andemery-like rocks in Japan̶chemical composition, occurrence
and genesis. Jour. Geol. Soc. Japan, 84: 49-67.
齊藤和伸・山口晴幸．2003．沖縄県赤土の環境化学的性質に関する考察．土木学会第 58 回年次学術講概要集，583: 349-350.
関 陽太郎．1956．日立地方のクロリトイド片岩中に発見

田切美智雄・鈴木保光・小池

6

された灰長石．岩鉱，40: 155-162.
鈴木 醇．1927a．日立鑛山附近のオットレライト千枚岩の成因（一）．地質雑，34: 83-109.
鈴木 醇．1927b．日立鑛山附近のオットレライト千枚岩の成因（二）．地質雑，34: 113-131.
田切美智雄・廣井美邦・足立達朗．2011．日本最古の地層−日立のカンブリア系変成古生層．地質雑，117: 補遺，1-20.
田切美智雄・小池 渉．2011．日立古生層中のカンブリア（要渉系と石炭系境界の 1.5 億年の不整合露頭．茨城県自然博
物館研究報告，(14): 1-14．
田切美智雄・堀江憲路・足立達朗．2016．阿武隈山地南部，
ジルコン U-Pb 年代値に基づく日立変成岩類層序の再定
義と日本海形成前の東北日本列島基盤の復元．地質雑，122: 231-247．
Tardy, Y. 1997. Petrology of Laterites and Tropical Soils.
Translated by V.A.K. Sarma. 408 pp., A.A. Balkema,Rotterdam.

旨）
田切美智雄・鈴木保光・小池渉．日立変成地域，大雄院層のクロリトイド片岩 : その原堆積物と背斜褶曲との関係について．茨城県自然博物館研究報告第 19 号（2016）pp. 1-6．

クロリトイド片岩は，大雄院層石灰岩中に南北に連続して，薄層として複数枚挟在している．
クロリトイド片岩は，カンブリア系日立火山深成複合岩体と大雄院層が形成する背斜構造と調和的に，カンブリア系岩層を挟んで対称的に分布している．クロリトイド片岩の原岩は砂岩に由来するラテライト質堆積物である．大雄院層のラテライト質堆積物が堆積した時期には，砕屑物をもたらす後背地は日立火山深成複合岩体ではなく，砂質岩が優勢であった．
（キーワード）: クロリトイド片岩，カンブリア系日立火山深成複合岩体，背斜褶曲，石炭系石灰岩，全岩化学組成，ラテライト質堆積物．