西伊豆の石 から- 輝石

西伊豆・堂ヶ島海岸の石

先日下の子が西伊豆へ遊びに行って、石ころの好きな私に堂ヶ島海岸の転石を拾ってきてくれました。波打ち際で円磨され、全体に丸みを帯びた大小合わせて３０個程の小石は、灰・緑・黄・黒とその色も様々で、手にとって眺めているだけでもそれなりに風情があって楽しいものですが、三重に住む私にとっては、遠隔の地の石は殊に興味を引きます。

これ等Aの石は、岩石の種類で呼ぶとたぶん安山岩から玄武岩。富士箱根伊豆火山帯が生み出した火山岩(溶岩)だと思います。岩相区分では非アルカリ苦鉄質火山岩類です。非アルカリ岩はケイ素Siに富む岩石のことで、日本の殆どの岩石が非アルカリ岩に入るそうです。苦鉄質岩はマグネシウムと鉄に富む鉱物(カンラン石・輝石・角閃石・黒雲母等)を多く含む岩石のことです。

地質図をみると堂ヶ島海岸の後背地一帯の岩相区分の詳細がわかります。これによると後背地には安山岩・玄武岩質の苦鉄質岩類と閃緑岩・花崗岩質の珪長質岩類が共に大量に存在します。Aの石の場合多数の輝石結晶を含んでいますから苦鉄質岩の仲間かと思われます。地質図YaあるいはSpに属する安山岩・玄武岩でしょうか。

苦鉄質岩なら良く磁石に反応するかと言えば、そうとばかりも言えません。私が暮らす津市西部にはは苦鉄質深成岩の斑レイ岩の岩体が点在しますが、これ等の石は見た目真っ黒でいかにも磁石に良くくっつきそうなのにやってみると、どうにか磁石と反応する程度で西伊豆の安山岩には遠く及びません。鉄分よりはマグネシウム分が多いのでしょうか。

苦鉄質分・マグネシウムと鉄の比率が更に高くなるとより黒っぽい玄武岩になります。Ａの仲間にも２個だけこの玄武岩が含まれていましたが、その表面をルーペで拡大して見てみると、その内の一つに、この辺りではまずお目にかかることのない黄緑色をしたカンラン石の新鮮な斑晶が幾つも確認できます。これは想像外だったので大変嬉しい出来事でした。

Ａのグループの石に戻ってもう少しルーペで調べてみました。苦鉄質分の主要鉱物はカンラン石・輝石・角閃石・黒雲母ですからこの岩相を持つた石にはカンラン石や輝石・角閃石等が多く含まれているはずです。ただし鉱物によって液状のマグマから固体の鉱物結晶として晶出する温度には差があり、この差が同じマグマを源とする火山岩でも含まれる斑晶の種類が異なる原因になります。

Ａグループの石の場合、素直に考えるとカンラン石を含む玄武岩が噴出時のマグマ温度が最も高く、斜長石と輝石の斑晶を多く含む安山岩がそれに次ぐことになります。安山岩をルーペで見ると無色鉱物は主に斜長石、有色鉱物は輝石以外の鉱物も含まれている様な感じですが今ひとつ分かりません。

カメラで接写して拡大してみたのが以下の写真です。玄武岩質の石は脱気したり結晶が脱落した穴が沢山見受けられ感じが違います。結晶の構成も石基の色の違いに応じて変化している様子です。有色鉱物の多くが黒色～褐色若しくは暗緑色～淡緑色をした透明感の有る柱状結晶で輝石と思われます。中には石炭の様に真っ黒な粒や金属光沢を持つ不透明鉱物も見られます。

この様な場合、少々手間がかかっても岩石薄片を作って偏光顕微鏡で覗いてみると同定の困難はある程度解消します。偏光板をクロスさせたり抜いたりして鏡下で観察すると、光が透過する鉱物は、その屈折率や複屈折の差によつて見え方が異なり微妙な結晶構造の差が鮮やかな色彩変化になって現れるため、目視での観察よりは遥かに多くの情報が得られて、慣れると輝石と角閃石は割りと簡単に見分けられるからです。

今回も石を一個だけ薄片にしてみました。見た目にも変質の度合いが少なそうで暗色・長柱状の輝石と思しい結晶が多く入った石を選びました。

カンラン石がないものか探してみましたが、作った標本中には見つけられませんでした。無色鉱物はほとんど全てが斜長石かと思います。斜長石では結晶の成長方向に複数の異なった単結晶が成長して接合し、XPLでは綺麗な縦縞を見せるものが多く鉱物判定の指標になっています

斜方輝石と単斜輝石

斜方輝石とは斜方晶系の結晶をとる輝石類のことで、鉱物名では頑火輝石と鉄珪輝石があり自然界では両者の固溶体として存在します。

斜方輝石類でも頑火輝石となるとその名が示すように耐火性が強く融点は1400℃にもなります。マグマ温度の高い玄武岩質マグマでも1200℃前後とのことですから一般のマグマ中では早々と結晶分化してしまい存在するのも難しそうです。

斜方輝石はそんな頑火輝石の固溶体ですから、単斜輝石よりもむろん高い融点を持ちます。岩石中に斜方輝石が多く存在することはその岩石の生まれた環境が高温であった証拠でもあります。

ネットで各地の苦鉄質火山岩を検索してみると、岩石名に大抵「輝石」が含まれていますから斑晶に輝石を含む火山岩が圧倒的に多いことが分かります。苦鉄質岩だから当然といえますが、一般に噴火する際の苦鉄質マグマの温度が高いことが原因です。

火山噴火と火山岩

マグマが時間をかけてゆっくり冷え固まると、マグマの成分と温度・圧力に応じて結晶化が可能な鉱物が次々に生まれてマグマ中に結晶となって晶出して行きます。

温度が下がるに従って結晶となる鉱物はどんどん増え、最後にはマグマの中に最も低温で晶出する鉱物が残って様々の鉱物結晶からなる岩石(深成岩)が誕生します。安山岩質のマグマがゆっくり冷え固まると閃緑岩となります。

一方火山噴火の様にマグマが一気に気中に噴出してしまうと、未だ結晶に成長せずマグマに残っていたた物質は結晶が晶出して成長する時間を与えられずに冷え固まってしまい、顕微鏡で拡大しなければわからない程の微細な鉱物結晶の雑多な集合体の石基なったり、火山岩によってはガラス質で非結晶の石基になります。ガラス質の石基は珪長質の流紋岩に多く見られ黒曜石等はガラス塊そのものです。

三重県北中部の輝石

小中学校で習う理科の教科書にも岩石を構成する代表的な有色鉱物として輝石・角閃石・黒雲母が上げられていますから輝石はごく普通の造岩鉱物だといえます。ところがこの有りふれたはずの輝石が、近くの鈴鹿山脈の様な花崗岩主体の山ではなかなか見ることが出来ません。

鈴鹿山脈の主部は花崗岩や花崗閃緑岩の様に石英や長石を多く含み二酸化ケイ素SiO2に富んだ珪長質の深成岩から出来ているため苦鉄質分が乏しいのは分かります。

珪長質マグマの温度は低く、そこから晶出する石英やカリ長石の晶出温度は600～800℃前後です。この温度では融点が1000℃を超える輝石やカンラン石の成分は、たとえマグマ内にその成分が存在したとしても先に結晶化して比重が重いためマグマの底に沈下してしまいます。この結果マグマの上下で結晶分化が生じ、地表に近い上部のマグマには輝石やカンラン石の成分に乏しい珪長質マグマしか存在し得なくなります。

三重県中部の苦鉄質岩

三重中部地域の斑レイ岩について。しかしそこに含まれる有色鉱物も角閃石や黒雲母が結構多く輝石は思ったほど多く有りません。

一方、西伊豆の安山岩中の輝石の結晶の写真を抜き出してみますと、この違いがはっきり分かります。西伊豆の安山岩中の輝石は、噴火した衝撃で結晶が砕けたりはしているものの、輝石の結晶形を明確に保っていて等質で殆ど変成もみられません。