桂浜の石

桂浜のチャート。多くのチャートにはたいてい沢山の石英脈がはいっている

チャートの成因を見てみますと、もともとは深海底に堆積した珪酸質の生物遺骸からなる珪酸軟泥がプレート移動によって海溝に沈み込み加圧と温度上昇によって脱水固結します。この状態はオパールと同じ非結晶鉱物ですが、さらに変成 (埋没続成) がすすむとオパールが間隙水に溶解し石英に相転移して沈殿します。通常のチャートはこの状態です。

沈み込む過程で、沈み込む海洋地殻の一部が陸側地殻に強く押し付けられて取り残され陸側地殻に底付けされて付加体となります。この時働く強大な力によって、未だ十分固結していないチャートや泥岩は複雑に褶曲し今見るものを驚かせます。私の中学時代の地質学ではこの様に複雑な褶曲を素直に納得出来る説明がなく、地学の本を読む度に首を捻ったものでしたから、プレート移動と付加体の概念が登場したときは感動したものです。

チャートにはその内部に生物化石を見分けられるものがありますが殆どそれらしいものを確認できないものも多くあります。普段見かけるチャートは褶曲の過程で生じる無数の亀裂に、沈み込む過程で押し出された間隙水が入り込み水に溶け込んだ石英が沈殿結晶した石英脈が縦横に入っています。軟泥より石英に転移する続成作用の過程で堆積当初の生物質の構造は徐々に失われてゆくようです。幾つかのチャートとみられる石を拡大してみました。他の石が混じっている可能性もありますが違ったらゴメンです。

まず第１は浦戸湾の最深部、鏡川・久万川・国分川の河口付近を通り西南西及び東北東に伸びるライン ( 仏像構造線と呼ばれています ) と四国南部の海岸線までの範囲に分布する、白亜紀前期から中新世にかけて形成された付加体からなる四万十帯。桂浜のあたりでは白亜紀前期四万十北帯の付加体です。構成岩は泥岩・多色頁岩・チャート・玄武岩・石灰岩などです。

第２は四国中央部、鏡川・国分川・物部川等四国南部河川の分水嶺をなす中国山地東西稜線と南の仏像構造線の間に範囲に分布するトリアス紀末よりジュラ紀後期に形成された付加体よりなる美濃－丹波帯。私の家の近くでは三重県北部から滋賀県にかけて白亜紀の両家花崗岩帯とともに鈴鹿山脈を形成している地層で四万十帯同様に泥岩・頁岩・粘板岩・チャート・石灰岩・玄武岩などからなります。

第３は美濃－丹波帯以北から四国北部を東西に縦断する中央構造線MTLまでの範囲に広がる三波川変成帯。変成帯の名が示すようにこの地層は白亜紀前期から中期の付加体が、プレート境界にそって地下40km以上地殻最深部あたりまで沈み込んだ後、下部の圧力によって今度は逆に地表近くまで押し出されて薄いシート状岩体として再結晶したものだと考えられています。結晶片岩からなります。

最後は第３の美濃丹波帯の内部に東西に細長く帯状に分布する黒瀬川帯です。第４の黒瀬川帯は、地層の中でも極めて特殊で、古生代前期から後期にかけての火成岩・堆積岩・変成岩の少岩体が蛇紋岩帯 ( 地殻最深部の橄欖岩を源岩とする超苦鉄質岩 ) に織り込まれた形で分布し、岩体の形成年代とその配置や塁重との間に何らかの相互関係を見出すことすら困難な非常に複雑な地質体です。

狭い範囲に、形成された年代・位置・成因さえ全く異なった岩体が混在していてるのが特徴です。美濃丹波帯形成以前に、古生代地殻の大規模な浸蝕が生じて様々な種類の古生代地殻が海溝に沈み、地殻深部で蛇紋岩体に捕獲されて上昇し再度地表にもたらされたと見られています。

桂浜の周辺域の河川は、これら４つの異なった地質帯をその水系の上流域に持ち、これらの地域の構成岩類は風化浸蝕をうけて各河川づたいに桂浜周辺の太平洋に面した海岸に流れ着く事ができます。ただ三波川変成岩のように太平洋に注ぐ河川の最上流部に位置し、分水嶺に達していなかったりすると太平洋岸の浜まで流れ着く確率は少なくなります。拾った石のなかには３個結晶片岩がありましたから、仁淀川や物部川の最上流部からもたらされたのではないかと想像しています。

高知周辺の地質図 薄茶色で細い帯状配列しているのがチャートブロック ( 産業技術総研 日本シームレス地質図より )

ではチャートについてはどうでしょう。第１の四万十北帯には高知市を通り東西に広がる山地部分に細い紐状配列をなして多数のチャートブロックが点在しています。更にその北部に広がる美濃丹波帯にも、仁淀川・鏡川・国分川の上流部に沢山の帯状配列をなすチャートブロックの存在が確認できます。上の地質図では薄茶～橙色に見える紐状の領域です。

桂浜のチャートがこれらの地域の母岩から過去のある時期に切り離され、河川による砕屑浸蝕を受けながら河川を下って海岸に押し出され海の波濤で更に円磨されて今日に至った訳です。母岩がどちらの地質帯に属したものかは分かりませんが、チャート内部の微化石が取り出せればその帰属は確認できるでしょう。

その堆積年代は美濃丹波帯のものでは３億年以上も前の石炭紀にまで遡ります。このころ地上には巨大なシダの森が茂り爬虫類と昆虫が栄えた時代で、未だ恐竜も哺乳類もいません。すでに日本の母体となる地殻は中国大陸の縁辺に生まれていて、海溝には更に古い時代の海洋地殻が沈み込み付加体の誕生と大陸地殻の削剥を繰り返していました。

四万十北帯のチャートでも古いものは２億５千万年以上前のペルム紀ですから、地球上の大陸が全て衝突して超大陸パンゲアが生まれ、大陸衝突の結果沈み込んだ大量の地殻が巨大プルームの発生を招いて地上が超巨大火山に覆われて、生物の大量絶滅が起こったと言われる時期。ちっぽけな日本など何処にあったとも良く分からないような、遥か彼方の遠い遠い昔の出来事です。

西南日本の中南部を帯状に縦断する三波川変成帯・桃色部分 ( 地学雑誌Vol.119 No.6 日本列島の地帯構造区分再訪 より )

沈み込みに続く上昇運動は、沈み込み帯を持つ西南日本の全域において行われていますし、北海道にも三波川帯に相当する神居古潭変成帯・常呂変成帯が存在します。このような高圧変成岩の上昇は海洋プレートが誕生して沈み込みが始まり最後に中央海嶺の沈み込みで終焉に至る壮大な造山運動プロセスの最終局面となる営みなのだそうです。

三波川変成岩の特徴としては、緑色片岩・黒色片岩・赤色片岩・青色片岩など多彩な色どりに石英などの優白部を持つ美しい石が多いことです。このため庭石として古くから珍重されましたから、日本風の庭をしつらえたお宅をめぐると手近にいろんな彩りの結晶片岩を見ることが出来ます。

緑色の鉱物を含み緑に見える石。露出過多でかなり色が飛んでいますが実物はどれも緑がかっています

黄緑や鶯色の多い石は黒瀬川帯に由来する蛇紋岩と思われますが、緑泥石や緑簾石、輝石を多く含む石も鮮やかな緑色をしますから断定は出来ません。上の写真中央部のうすく緑がかった丸っこくてすべすべした石も、見かけの上は砂泥質堆積岩とも固結の強い凝灰岩とも塩基性岩起源の変成岩ともとれて、この状態だと私には判別がつきません。

なかには、近くの領家帯でよく見かけるスカルン帯の石を思わせるものもあって、ルーペで表面を眺めていても石の種類を絞ることが出来ません。結局緑の鉱物を含む石のうちから幾つかの可愛い石を犠牲にして薄片を作り偏光状態を観察することになりました。まずは次の八個。右の列の石は色が出ていませんが実物はもう少し緑が載っています。

左斜め上の欠落帯は温石綿のバンドにタルクが詰まっていたようで、研磨の過程でも軟質の鉱物の剥離が良くわかりました PLAN x ５

色合いが美しいカンラン石も蛇紋石の網目の中にあると如何にも不気味でエイリアンの巣を思わせます。蛇紋岩に限らす劣化の激しい塩基性岩など、鏡下でその複雑怪奇な構造物を飽きず眺めていると、自身がとんでもない不思議世界に足を踏み入れたような錯覚に囚われて時間を忘れてしまいます。では二番目の石はどうか？

石基部も蛇紋石による変成を受けている様子ですがどの様な石が変成を受けたものか私には分かりかねます PLAN x ５

石基部分を拡大してみると、非結晶と見える不透明な緑色部分も完晶質で複数鉱物の微晶集合体で緑泥石や部分的に葉片状の蛇紋石が共存しているようです。貫入して再結晶している石英帯の結晶にはあまり変形が見られないのですが、他の部分は複雑な応力を受けたような感じです。変形の最終段階で海側プレートから供給された石英を溶存した熱水の貫入をうけてクラック部に石英脈が成長したものでしょうか。

優白部の内部には針状結晶がまばらに見受けられます。 PLAN x ５

この石の産地は何処なのでしょう。仁淀川流域の黒瀬川帯からもたらされたように想像しますが詳しくはわかりません、この石がどの様な石を源岩としてどの様な過程で出来たものか興味はつきませんが、今の私の知識では手に負えませんので、今後の楽しみとしておきます。

こうなると３番目以降の石も予想が怪しくなります。石の表面の感じは二番目の石によく似ていて同じ仲間ではないかともおもわれるのですが、カッターで切断する過程ではとても緻密で硬く、チャートのようにも感じました。さて結果は如何。下の写真を見るとどうやらこれも外れですか・・チャートであれば色づいていても薄片ではほほ透明で、クロスニコルで見ると多数の石英微細結晶の集合体と見えます

不透明部は白色鉱物と有色鉱物の分離も十分に進んでいない PLAN x ５

結局私の判断は、凝灰質の泥質岩が低変成を受けた緑色岩かなと云う当たりに落ち着きました。源岩は四万十帯もしくは美濃丹波帯の付加体でしょうか。岩石や鉱物判定に長けた人から見ればお笑い草かもしれませんが私の手持ちの知識の範囲での判断です。

切ってみると石基部は不透明な部分が多く緑に見える鉱物は非結晶に近い。中央の石英帯には片理が見られます PLAN x ５

弱い定向配列が認められるところからこの石も粘板岩のような砂泥質起源の弱変成岩ではないかと思うのですが、私の知っている泥質岩は色黒で、この石の白っぽくガラス質に見れる表面とは似つかわしくありません。火山灰の多い凝灰岩・流紋岩起源の変成岩か？薄片にしてみたら余計に分からなくなりました。

石基はどの部分もほぼ同じくらいの割合で優白部と夕刻部に別れているが透明感に乏しい。弱変成の泥岩・粘土岩かな・・ PLAN x ５

薄片で見ると石英バンドの部分を除いて、光を通しにくく、覗いていてもあまり楽しいものではありません。変成度の低い泥質岩でしょうか。火山灰の堆積層のようにも思えますが挟在物が殆ど見られません。私の知る凝灰岩は石基の中に班晶や土石を多く含んでいて識別しやすいのですが、火山灰だけが固結してさらに変成を受けていると砂泥質岩と紛らわしくなります。

石基は不透明で結晶質の部分は少ない。先の６番に比べ此方のほうが視野が暗いがクロスニコルでは微妙に結晶している様子 PLAN x ５

薄片を見ると、先の６番と同種類の石のようですが、此方のほうが全体に非透過で石基はほぼ非結晶質、微細な火山灰・火山ガラスが固まった石のようです。優白部と優黒部の分離も進んでおらず変成の程度も低いのでしょう。石基に貫入した石英帯だけが鮮やかに光を透過してきらびやかに見えます。

この石も薄片の見た感じは泥岩もしくは微粒の火山灰堆積岩 ( 凝灰岩 )のように見えますがこれまでの石より遥かに完晶質 PLAN x ５

自家製の照明装置がお粗末なため、色白なこの石も薄片写真にすると暗く写って透明鉱物は少なく感じますが、それ以前の石に比べると透明鉱物が多く、クロスニコルでも殆どが完晶質の鉱物と見られます。石英・緑泥石・白雲母などの結晶を見分けられクロスニコルの視野が暗いのは干渉色が低い緑泥石等の結晶が含まれているからのようです。最後の二枚の写真は対物10xに拡大していますが透明鉱物の割合が多いのがわかります。

私の乏しい知識で以上を総合すると、どうやら緑系の石は蛇紋岩に近い石か、凝灰質の砂泥岩もしくは微粒の火山灰主体の凝灰岩ではないかと言うところに落ち着きました。特に凝灰質岩では結晶化の程度が違うので変成の度合いに差があるように見受けますが、源岩の出所はどの石も同じような場所ではないかと想像します。

火山灰と言えば私の暮らしている津市の一体には中新統後期から鮮新統にかけて堆積した東海層群亀山塁層とよばれる湖水堆積層が厚く広範に分布しているのですが、そのなかに鮮新統初期と特定されている阿漕火山灰層と呼ばれる微細な火山ガラス主体のテフラがあります。粒子がよく淘汰されていて私の子供時代には磨き砂として重宝されており、津市半田にその産地がありました。

我が家にも食器洗いに置かれていた磨き砂は、その粒子も十分の一ミリ以下でほぼ真っ白な色とザラザラした手触りで油汚れなどは簡単に落とすことが出来ました。この層は堆積年代が若いため ( それでも400万年以上も昔ですが ) 固結しておらず砂として掘れたので、今でも半田一体の地下には磨き砂採集のトンネルが至る所に残されている程ですが、この様な層が更に年代を重ねると桂浜の石のような姿に変わるのでしょうか。

また先にチャートの所で書いた西行谷累層には様々な種類の流紋岩質の凝灰岩が混在していて、そのなかには稀によく淘汰された火山灰だけからなるような礫も混じっています。ここでは火山灰が完全に固結して石になっていますが、その表面は桂浜の石の持つガラス質の感じとはかなり異なっています（西行谷の凝灰岩は中新世中期、日本海の拡大が終ったのちに紀伊半島南部大台・大峯地域で活動した火山由来と思いますから形成年代は1400万年頃でしょうか）

緑色鉱物を含む最初の石は割れずにスライス出来ましたが研磨すると周囲の損耗がひどく元の半分以下の面積です

二番目のチャートと見た石は切り込む際の応力に耐えきれず上と右部分が剥がれてしまい研磨後の面積は半分程度です

２つの石の薄片写真は次のようなものです。どれも先がオープンニコル( PPL)、後がクロスニコル( XPL)です。最初の石はやはり完晶質の石英でかなり大きな結晶を含みますから深成岩のようにある程度ゆったりとした時間をかけて結晶化したもののようです。緑色部分は予想に反して透明鉱物ではなく不透明鉱物の濃密な集合体でした。薄片の研磨が甘いため一部の石英の干渉色が高くなり黄色く色づいています。

チャートの続成作用が弱いと放散虫の殻を見つけられるものがあります　 PLANx10

こうして見てくると、小さな石の姿形からその石が何なのかを正しく言い当てることは本当に難しいものだとつくづく感じます。桂浜の石については、未だいくつも面白いことがあるのですがキリがないのでこの辺りでお終いとしておきます。

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