輝石

主要な造岩鉱物６種 上列左より石英・長石(カリ長石)・黒雲母(黒雲母花崗岩) 下列左より角閃石(角閃岩)・輝石(輝岩)・かんらん石

主要な６種類の造岩鉱物のなかでも、この辺りの鈴鹿・布引山地の岩石に含まれるものは、そのほとんどが石英・長石・雲母・角閃石・輝石の５種類ではないかと思います。 最初の橄欖石は上部マントルを構成する主要な鉱物と考えられており地下には大量に存在しますが、本来は極めて高い温度と圧力で安定な物質ですから、何らかの形で地表に上昇してきても上昇する過程で化学平衡が成立しておれば低温低圧で安定な別の鉱物に変わってしまいます。

このため橄欖石は、高温のマグマが地表に吹き出して急激に固まった玄武岩や安山岩のなかに斑晶として存在するか、大陸衝突によって短期間にマントル境界から上位の地殻が地表に突き上げたオフィオライトなど特殊な環境でしか地表には存在しません。

西伊豆の火山岩転石の多くが輝石安山岩。有色鉱物の多くは輝石です

西伊豆の両輝石安山岩の薄片写真。輝石は斜方輝石、単斜輝石の双方が含まれる。先のXPLで白く見えるのは斜長石

ところが私が暮らす三重県の北中部、鈴鹿・布引の山地には花崗岩質の石が多く、なかには閃緑岩や斑糲岩等の塩基性岩も見られますが、どの石も角閃石はたくさん含んでいても輝石を含むものはわずかです。斑糲岩の殆どが角閃石斑糲岩で輝石は含まず、地質図でノーライトと記載された地域でも輝石は角閃石や雲母に交代していて不明瞭なものです。

また鈴鹿山脈の中部～北部にかけては、古生代・中生代の付加体起源の玄武岩(古代の海洋底)が存在するのですが、数億年の歳月によってさまざまな変成を受けて緑色岩化しており簡単に輝石の結晶を確認ができるようなものではありません。

愛知川支流・佐目子谷の緑色玄武岩。古生代の海洋底が付加したもので数億年の時間を経て今日に至る。

一般に緑色岩では源岩の鉱物は角閃石、緑泥石、パンペリー石、葡萄石その他様々な鉱物に変質しています。

このため、この地域で輝石を見ることのできる石の多くは、接触変成岩や広域変成岩となります。変成岩では源岩の中には輝石が含まれていなくとも、変成の過程で源岩の鉱物中から輝石が変成されます。

変成岩は変成を受ける際の温度と圧力の組み合わせに応じて、様々な変成相が定義されていますが、輝石を生じうる変成相と源岩の組み合わせは限られていて、鈴鹿や布引の領家変成岩や接触変成岩の形成条件下ではおおむね次のような組み合わせによるものです。

ａ）石灰岩や苦灰岩等の炭酸塩岩が緑色片岩相から角閃岩相、角閃石ホルンフェルス相、輝石ホルンフェルス相などの変成を受けた場合でどの場合も単斜輝石がつくられる。

ｂ）玄武岩・斑糲岩などの苦鉄質岩が角閃岩相、角閃石ホルンフェルス相の変成を受けると単斜輝石がつくられる。輝石ホルンフェルス相では斜方輝石及び単斜輝石がつくられる。源岩が、かんらん岩(蛇紋岩)等の超苦鉄質岩では緑色片岩相から角閃岩相で単斜輝石がつくられる。輝石ホルンフェルス相では斜方輝石がつくられる。

[炭酸塩岩とは炭酸塩鉱物が重量比50%以上を占める岩石．炭酸塩鉱物は主として calcite（方解石）・agonite（アラレ石）・dolomite（ドロマイト）]

すなわち炭酸塩岩の場合は、低温から高温、低圧から高圧のどのような変成条件においても単斜輝石(透輝石から灰鉄輝石)が生成されます。

苦鉄質岩では角閃岩相以上の高温条件下で単斜輝石が、より高温の輝石ホルンフェルス相では単斜輝石と斜方輝石の両方がつくられます。 源岩が橄欖岩等超苦鉄質岩の場合は低温条件でも単斜輝石ができますが高温になるに連れて斜方輝石へと変わってゆきます。

変成温度と圧力(深度)による変成相の変化 「Wikpedia mineral faciesより」

布引山地の領家帯では場所によって緑色片岩相から輝石ホルンフェルス相に至るまでの温度圧力条件が得られたようで、ａの炭酸塩岩起源の単斜輝石(スカルン中に存在することが多い)及びｂの塩基性岩起源の斜方輝石・単斜輝石共に見ることができます。

また鈴鹿山脈側でも接触変成によるスカルンは方々に存在しますので、これらの中でａの単斜輝石を確認することができます。鈴鹿山脈側でのｂの変成条件について私自身は確認していないので何とも言えませんが、中・古生代地殻の下位に鈴鹿花崗岩が定位しますから接触境界においては500℃以上の高温による接触変成相の存在は当然と思われます。

ただし変成岩の場合、源岩の存在と、変成に適した変成相の温度圧力条件が満たされないと目指す鉱物が形成されないのでその存在範囲がかなり狭まります。

これらの石を効率よく探すには、変成岩を上流域に持つ河川の砂防ダムや屈曲部に発達した河原の転石を調べるのが手近な方法です。 自宅近くでａの条件が得られる河川は、鈴鹿山脈南部を水源とする内部川・御幣川・安楽川・鈴鹿川及び布引山地南部を水源とする安濃川・長野川・榊原川・服部川などです。

河原で目指す転石が見つかれば、その上流域には転石の元となったより大きな石が存在する。これは赤緑白の三色が特徴的な石灰スカルン。緑部分が単斜輝石

鈴鹿山脈南部の諸河川は、どれもその上流域に僅かですが石灰質岩が存在し、炭酸塩岩起源のスカルンがでますから、河川の上流域をよく探せば単斜輝石を含むスカルンが見つかる可能性があります。

ｂの苦鉄質岩起源の輝石ホルンフェルス相の石は、布引山地南部を水源とする服部川・馬野川・長野川などの上流域に見られますがａのスカルンと比べると僅かな量です。次にこれら輝石を含む石を幾つかのサンプルによって見てみることにします。

玄武岩や安山岩に見られる輝石の結晶は、石基中に小さな斑晶として含まれていて、分かりやすいですが、変成岩中の輝石は、通常は小さな結晶が集まったかなり大きな塊状で見られ、他の変成鉱物と共生していますから、輝石を探すと言うより共生鉱物をともに探すことになります。

赤緑白三色の石灰スカルン岩。緑部分が単斜輝石

スカルン岩の場合、主に方解石(石灰岩)・硅灰石・べブス石・柘榴石・輝石などが共生します。これらは先の写真にもあるように赤(柘榴石・べブス石)・白(方解石・硅灰石)・緑(輝石)の三色が混合された石として見つかることが多いため、探す際はこれらの色を目安にすると見つけやすいです。

サンプル１

内部川上流の宮妻峡の転石です。宮妻峡キャンプ場の雲母峰側山腹からキャンプ場北部上流域にかけて、地質図には出ていませんが小規模な石灰岩脈が点在するようで、内部川やその支流でスカルンの転石が拾えます。この石はキャンプ場の下流で拾ったもので、周囲には方解石・硅灰石が目立つスカルン転石が点在していました。

氷砂糖状の結晶は方解石、その手前で柱状に成長している部分は硅灰石です。わずかに点状の柘榴石も見られます。

安山岩など火成岩中に見られる単斜輝石は普通輝石か透輝石ですが変成岩中には普通輝石はほとんど見ることができないそうです。スカルン中に存在するのは主に灰鉄輝石と透輝石で固溶体をとります。

薄片にして偏光顕微鏡で確認した写真は次の様です。以後８枚の写真の視野は約10mm✕6.7mm、偏光顕微鏡下で最初がXPL 後の写真がPPLです。

長柱状の結晶は硅灰石・干渉色は低くて長石や石英同様、灰色～無色(光源の関係で青く見える)です。鮮やかな干渉色を示す単斜輝石の微晶が珪灰石中に散在していて、正に硅灰石を輝石の色素で染色したような感じです。上の写真では単斜輝石と硅灰石以外の結晶は確認できません。

こちらはほとんどが輝石の結晶からなる部分で、脈状に高干渉の方解石が入り込んでいます。光学的性質に差がないため単斜輝石が端分の灰鉄輝石CaFe2Si2O6寄りなのか透輝石CaMgSi2O6)寄りなのかは偏光鏡ではわかりません。

輝石の一部に、偏光板がどの角度でも暗黒にみえる鉱物が右上から左下にかけて帯状に点在します。灰鉄柘榴石～灰礬柘榴石(固溶体で存在)と思われます。

スカルンはその独特の色彩のため産地が上流にあれば割と簡単に転石を見つけられます。方解石・硅灰石・単斜輝石・柘榴石・ベスブ石・角閃石・緑簾石・灰簾石など色々な鉱物を含むため見つけるのが楽しみな石でもあります。

サンプル２

安濃川上流の河内谷の転石です。安濃ダムに注ぐ安濃川支流には宝並川・笹子川・南垣内川・我賀浦川などいくつもの谷がありますがどの谷にもスカルンが点在するようで谷の下流にはスカルンの転石が見つかります。

安濃川上流域のスカルン。方解石は風化が激しいためかスカルンの転石には緑と赤の物が多い。方解石の多くは単独の岩塊となって見られる。

スカルンを探す場合、その母体となる炭酸塩岩の存在が不可欠です。炭酸塩岩はスカルン化の過程で熱変性を受けて方解石に変わっていますから、その谷に白い方解石の転石があればスカルンの転石が見つかる可能性も高いと言えます。

安濃川上流の谷で拾った方解石の転石。結晶の粒度も緻密なものから数センチあるものまで様々。暗色の帯は方解石中に存在した異物が集まったもの。

輝石を含む部分の転石の拡大写真を以下に示します。写真によってマクロ撮影の条件が異なりますが、だいたい30mm✕20mm程度の視野です。

この石では緑色の輝石の周辺に方解石とともに赤色の柘榴石やベスブ石が共生しています。

この部分では宮妻峡の石同様に輝石の周囲には硅灰石の放射状結晶が発達し、その一部は鉄バスタム石になっているようです。茶色い部分はベスブ石と思います。

輝石の綺麗な自形結晶を見ることは稀ですが、隣接して共生していた方解石が風化侵食を受けてなくなってしまうと自形結晶が残されることがあります。暗緑色の部分は単斜輝石(灰鉄輝石と思います)の結晶

薄片にして偏光鏡で確認した写真は次の様です。以後８枚の写真の視野は約10mm✕6.7mm、偏光顕微鏡下で最初がXPL 後の写真がPPLです。

高い干渉色を示しているのが単斜輝石の結晶です。画面右上から左下にかけて方解石のバンドが入っています。XPLで黒く映る部分の大半は干渉色が出ない柘榴石です。

左上部はほとんど輝石の結晶からなり右部には柘榴石が入り込んでいます。一般に変成岩中の輝石の結晶は微－細粒のコロコロした結晶集合であることが多く結晶軸の向きもまちまちですから干渉色も様々な色彩を示します。

上４枚の写真は、下端の硅灰石(黄色～灰色の干渉色)と上部の輝石の間に石英が入り込んでいます。高干渉を示す方解石も存在しますが、写真でははっきり色が出ずに分かりづらいです。珪灰石は長柱状の単結晶として成長しているので結晶軸がそろうと広い面積が同時に暗色(消光位)となります。

上４枚の画面はほとんどが方解石です。幾何学的模様の複雑な干渉色を示し非常に高い干渉色をとるため結晶方向の僅かな変化でも多彩な色彩変化を見せます。

細粒の方解石が主体のところは、とても複雑で美しい干渉色を見せるので思わず見とれてしまいます。方解石の粒間に微細な輝石や硅灰石の結晶が存在しますが、殆どは方解石の結晶です。

方解石と共に白色の結晶となる珪灰石は、硬度が4.5と方解石よりは固く(方解石:３)繊維状や放射状の結晶形を取るものが多いので区別できます。偏光顕微鏡で見ると黄色から灰色の干渉色を示しますが、繊維状結晶は薄片に研磨する過程で剥離しやすいので研磨が甘くなり、厚みが出せずにより高い干渉色を取ることも多くなります。

硅灰石は淡黄色から灰色の干渉色を示しますが、標本の厚みが出せないと鮮やかな色がでてしまう。これは薄片作成の際の宿命で、剥離が激しい等の原因で研磨が甘いとどの鉱物も輝石や橄欖石同様の高干渉を示してしまう

サンプル３:桂畑川上流の転石で、角閃石ホルンフェルス相に属すと思います。ガラス質の細粒緻密硬質な岩塊で、私には見た目では含まれる鉱物種の判定が困難でした。源岩は石灰質砂岩でしょうか

上写真右 上から左下に配列する石英と斜長石の間に高屈折で輪郭のきつい単斜輝石が層状に並んでいます。単斜輝石の配列中には中央右に桃色の干渉色を見せる楔石が混在しています

上写真 細粒の輝石結晶にも画面斜めの弱い配列が見られます。結晶形は他形とも自形ともはっきりせず、周囲の石英や長石と同時に成長したようです。

この部分では輝石の結晶に混じって角閃石と黒雲母の結晶が見られますが、その割合は極めて小さいものです。

有色鉱物の輝石と角閃石・黒雲母の生成は源岩の組成に応じたものと思われる明確な差別化が見られます。表面写真で黒く写っている部分は黒雲母の微結晶が集中しており、表面のルーペ観察でもキラキラした多数の黒雲母の結晶が確認できます。この部分の薄片写真は以下の様です。

安濃川上流の転石で、内部はほとんどすべて単斜輝石(灰鉄輝石と思います)からなります。橄欖岩のように表面は鉄分が酸化して鉄さび色をしていますが、割ってみると内部の新鮮な部分は暗緑色の輝石塊です。湿気のある場所に放置しておくと、周囲からどんどん酸化してボロボロになってしまいます。

上はスカルン起源とみられる輝岩の転石で現岩は30ｃｍ程の茶色い岩塊でした。鉄雲母の多い火成岩は時に酸化して全体がさび色になるものですが、あまりにも錆び色が強いので不審に思って割ってみたら内部は輝石の塊でした。

上の写真は割り取ってから１０年以上経っているため、すでに端面もさび色で覆われています。

新鮮な部分の表面写真は次のようです。

内部にも劈開の亀裂面に沿って水分が浸透するので錆が出ていますが研磨すると表面は綺麗な濃緑～淡緑色となりますこの部分の偏光顕微鏡による薄片写真は次の様です。以後の写真の視野は約10mm✕6.7mm、偏光顕微鏡下で最初がXPL 後の写真がPPLです。

ただ、このような石は慣れないと輝石であるとはまず分からないと思います。布引山地には角閃石が過半を占める角閃岩(角閃岩相の変成岩)が存在して灰緑色～暗緑色の輝石に似た結晶の集合をとりますから角閃岩と見誤る場合もあります。