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ホルンフェルスについて

昔、地質屋さんが、硬い石を見ると「これはホルンフェルスだ」と言っていたのを思い出します。
ではいったいホルンフェルスとはどういった岩石のことを言うのでしょうか?

ホルンフェルスとは、泥岩や砂岩、礫(れき)岩などの堆積岩が、熱による変成作用を受けて変わったものです。
泥岩を例にとると、この泥岩が花崗岩の貫入をうけて温度が上昇すると、変成鉱物である黒雲母が晶出して、岩石の色は黒色から次第に赤紫色を変化して輝きが増してきます。
色の変化だけではなく、ハンマー打撃で金属音を発するほど硬くなり、このような岩石をホルンフェルスと呼んでいます。
この熱による変成作用を、「接触変成作用」と呼んでいます。

愛媛県の地質は、ほぼ東西方向にのびる中央構造線により、アジア大陸側(内帯)と太平洋側(外帯)に区分されています。
内帯には、越智諸島から高縄半島にかけて領家花崗岩類と領家変成岩類が分布しており、この領家変成岩類の岩石がホルンフェルスとなっています。
また、これらの上を不整合に覆う中生代白亜紀の和泉層群や鮮新~更新紀に属する地層が分布しているところもあります。
ホルンフェルスは、源岩の種類により分類される場合と、ホルンフェルス形成後に特徴的に生成する鉱物種により分類される場合とがあります。

(1)-1 源岩の種類による分類ホルンフェルス

源岩が泥岩の場合は泥質ホルンフェルス(pelitic hornfels) になります。
源岩が砂岩の場合は砂質ホルンフェルス(psammitic hornfels) になります。
源岩が石灰岩の場合には結晶質石灰岩(大理石) (crystalline limestone)になります。
源岩がチャートの場合は珪岩(けいがん、quartzite)と呼ばれています。

(1)-2 生成した鉱物種による分類ホルンフェルス

生成した鉱物種による分類ホルンフェルス中(特に泥質ホルンフェルス)に特徴的に見られる鉱物として、菫青石、紅柱石、珪線石などがあります。
これらの鉱物は、形成する温度圧力条件が決まっているものが多く、そのため、ホルンフェルス中にどの鉱物が形成しているかにより、そのホルンフェルスを形成した接触変成作用の温度条件を推定することもできます。
また、ひとつのホルンフェルス岩体中で、熱源となったマグマを中心に累帯構造が形成されることもあります。
紅柱石(こうちゅうせき、andalusite)の結晶を含むものは紅柱石ホルンフェルス(andalusite hornfels) になります。
菫青石(きんせいせき、cordierite)という変成鉱物が生成しているものは菫青石ホルンフェルス(cordierite hornfels) になり、その中で形のきれいなものは(専門的には熱水変質を起こし雲母化して、まるで桜の花のようになっているもの)「桜石」と呼ばれています。

愛媛県では源岩の種類による分類ホルンフェルスが主体です。
分布は、おもに弓削島、岩城島、大三島、大下島、小大下島、岡村島、中島、睦月島などです。
この変成岩の源岩は、以前は古生代とされていましたが、放散虫(海産浮遊性原生動物で、深海堆積物の構成要因)の化石の発見により、中生代三畳紀後期~ジュラ紀初頭の堆積物が含まれていることが明らかになり、これらの堆積物が、領家変成作用や花崗岩の貫入によって変成されたと考えられています。

① 片状ホルンフェルスと片麻岩
松山市北条沖の小安居島に分布する灰白色と暗灰色の縞状の岩石は片麻岩で、比岐島、平市島、魚島、高井神島、江ノ島には、おもに石英からなる石英片岩、石英と黒雲母からできている黒雲母片岩が分布しています。

② 結晶質石灰岩(大理石)
弓削島、大三島北部、大下島、小大下島、中島、睦月島、二神島には、白色粗粒で等粒状の結晶質石灰岩が分布しています。
この岩石は、ホルンフェルス中にレンズ状に挟まれており、この中に、弓削島のベスブ石、小大下島の珪灰石をはじめ、ざくろ石、透輝石、蛍石などのスカルン鉱物が含まれています。
弓削島、大三島、小大下島では、セメント、肥料、精錬用、化学工業用として採掘されていましたが、現在では大三島鉱山を除いて、休山または廃山となっています。

③ ホルンフェルス
縞状を呈した、黒褐色から灰黒色の泥質ホルンフェルスと、灰褐色から灰白色の砂質ホルンフェルス、白色の珪質ホルンフェルスがあり、分布範囲も広く確認されています。
弓削島の古法皇(ふるほうおう)山、岩城島の積善(せきぜん)山、大三島の肥海(ひがい)山付近と中腹部、大下島、小大下島、岡村島、中島北東部、睦月島東部、二神島などに分布する。この岩石は、硬く風化に強いため越智諸島の山頂から中腹にかけての急斜面や崖を作っています。
また、石材としての利用が可能と思われます。
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耶馬溪の羅漢寺にある安山岩質の火山砕屑物

耶馬溪の観光地である羅漢寺を紹介します。

羅漢寺の案内では「大化1年/645年にインドから来た法道仙人が洞窟に感動してお寺を開いた」とされています。
ここまで古いと俄かには信じがたいのですが、史実にある歴史では、延元2年(1337)に円龕昭覚がこの岩窟に16羅漢を祀ったとあります。
延元4年(1339年)には、中国から逆流建順という僧が来寺し、円龕昭覚とともに五百羅漢像を造立したと伝えられています。
標高250mの耆山南斜面は、急斜面になっています。
この厳しい岩山の中腹に位置する羅漢寺は、慶長5年(1600)から曹洞宗になった古刹で全国羅漢寺の本山と言われています。
寺域には凌雲閣、無漏窟などがあり、無漏窟には3,700余体の石仏が安置されています。
ただし、写真は撮ってはいけないことになっていました。
どうしていけないのかはわかりませんでした。
羅漢寺ふもとのリフト乗り場近くにある禅海堂は、青の洞門を完成した後に禅海和尚が起居し、安永3年(1774)に88才の生涯を閉じたところです。
堂内にある禅海和尚の墓は、香煙の絶え間無く、多くの地元の人々に慕われているそうです。
また青の洞門を掘るために使用した槌やノミ、錫杖、茶釜などの遺品も、保存、展示されています。

耶馬渓(やばけい)は、大分県北西部に位置し、日本最大の溶岩台地が山国川などに浸食されてできた峡谷で、国指定名勝となっています。
このうち、羅漢寺橋、青の洞門、羅漢寺耶馬、擲筆峰、宇曽の景などの一帯は、第四紀更新世前〜中期の耶馬溪層の分布域にあたります。
耶馬溪層は、全層が安山岩質の火山砕屑物、すなわち火口より放出された火砕流堆積物が固結してできた地層であり、その層厚は,約300m に達するそうです。
羅漢寺橋付近の基礎地盤は凝灰角礫岩で形成されており、凝灰質に包まれた礫質部分は、安山岩および溶結凝灰岩により構成されています。
岩質は極めて堅硬であり、地盤変状の兆候は認められていません。

PC290107.jpg
この安山岩礫は、全部くっついています。
最初に見た時は、安山岩だけの礫岩かと思いました。

PC290108.jpg
クローズアップ写真です。
すべて安山岩の礫です。

イメージ 9
これが撮ってはいけない、五百羅漢・地蔵など約3700体の石仏が安置されているところです。
羅漢寺のパンフレットより入手しました。

目視での岩石の見分け方について

目視での岩石の見分け方について調べてみました。

①堆積岩の見分け方
.広い範囲に、本や板を重ね合わせた様な縞模様の状態で、砂層、泥層、礫層が、水平にあるいは傾斜して堆積しています。
.砂岩などは、岩石の中の粒子がすべて一様に丸く、大きさもほとんど同一です。
.鉱物や岩石の角ばった破片が入っているのは、角礫岩や、凝灰角礫岩です。
.層状の地層中に化石が入っていることがあります。
.礫岩は、礫や砂粒が不規則に固まっています。
.石灰岩は釘で傷が付きます。

②火成岩の見分け方
②-1火山岩(噴出岩)
.火山岩はマグマが急激に冷却した岩石であることから、結晶が成長しておらず、地下のマグマだまりで結晶した、小さい結晶(斑晶)が少し存在し、まわりの石基部分は、結晶質ではなくガラス質です。
.火山岩の中に含まれる有色鉱物の含有量が色調に影響を及ぼし、比較的明るい色のものが流紋岩、真黒の感じを受ける岩石が玄武岩、中間的な色調を示すものが最も広く見られる安山岩です。
②-2半深成岩
.ややゆっくりと冷却してできた岩石であるため、火山岩と比較し、結晶は大きく生長し、はっきりした外形を示します。
.肉眼では判別できないが、ルーペで観察すると基質の部分は細かい結晶ができています。
②-3深成岩
.ゆっくりと冷却してできた岩石であるため、全てが結晶の集まりとなって、それらがたがいにかみ合った状態です。
.割れた面をさわるとざらざらしています。
.風化すると岩石の表面がアバタ面になります。
.灰色をした石英は不定形で、火山岩や半深成岩のものとは形が違います。
.色調の明るいものに花崗岩があり、中間色が閃緑岩、色調の暗いものが斑糲岩、カンラン岩です。

③変成岩の見分け方
.一般に片理(薄く剥がれ易い)性質があります。
.ハンマーでたたくと、ある面に沿ってすぐ割れます。
.緑色やピンク色のきれいな結晶鉱物が多く含まれているため、輝きのある岩石が多く見られます。
.岩石中に黒雲母のきれいな結晶が見られるのは、暗い紫色で、緻密で硬くなります。
.結晶が並んで、縞模様をつくっています。

桜石について

桜石を紹介します。

桜石(Cerasite)は、菫青石(きんせいせき、cordierite)から成っているのですが、菫青石の六角柱状結晶が分解すると、その形を残したまま白雲母や緑泥石に変化します。
これを仮晶と呼んでいます。
仮晶(かしょう、pseudomorph)または仮像(かぞう)とは、鉱物の結晶形が保たれたまま、中身が別の鉱物によって置き換わることで、本来はありえない外形をとる現象のことです。
鉱物の外形が他の鉱物の仮晶である旨を表記する場合には、元の鉱物名に仮晶とつけるそうです。
桜石は、菫青石が風化し、結晶が分離し、その断面が花びらのように見えることから名づけられました。
京都府亀岡市薭田野町の「薭田野の菫青石仮晶」は、1922年に国の天然記念物に指定されています。
菫青石は、ケイ酸塩鉱物の一種です。
化学組成は Mg2Al3(AlSi5O18)で、結晶系は斜方晶系です。
高温低圧型の広域変成岩や接触変成岩、特に泥岩を起源とするホルンフェルスに見られるほか、花崗岩にも含まれることがあります。
モース硬度は7です。
多色性が非常に強く、観察する角度によって色が群青色から淡い枯草色に変わることからダイクロアイト(dichroite)の別名もあります。

宝石としてはアイオライト(iolite、菫青色)と呼ばれています。
色は名のとおり青みを帯びた菫色で、サファイアに似ていることからウォーターサファイア(water sapphire)とも呼ばれます。
アイオライトは、主にスリランカ、ミャンマー、インド、マダガスカルなどで採掘されています。
インドのものがおそらく一番サイズが大きく、価格も安いと思われますが、これは単に産出量が多いからでしょう。
スリランカのものは薄い青色であったり、無色であったりして、希少石の扱いを受けています。
ただし価格は大して高くはないそうです。
スリランカでは、濃い青色のものが希少だそうです。

桜石
京都府亀岡市産の桜石です。
桜石という名称は正式な鉱物名ではなく、桜の花に似ていることに因んだ俗名だそうです。

桜石
このように、断面だけを並べると、まさに桜の花が石になったようです。

安山岩の種類と特徴

安山岩について調べてみました。

安山岩( あんざんがん andesite)は、日本の火山岩のなかでは一番量の多い岩石です。
多量の白い斑晶鉱物と少量の黒色の斑晶鉱物,および灰色の石基からできていることが多いのですが、斑晶が少ない安山岩や急に冷やされたため石基が黒色に近い安山岩もあります。
安山岩は含まれる斑晶鉱物の種類によって細分され、いろいろな名前がついています。

①普通輝石安山岩
斑晶鉱物として輝石を含む安山岩で、日本の安山岩中最も普通です。



②ピジョン輝石安山岩



③紫蘇輝石安山岩



④古銅輝石安山岩
斑晶として古銅輝石を含み、少量の斜長石を伴うガラス質,細粒の安山岩です。

古銅輝石安山岩

⑤普通輝石・紫蘇輝石安山岩(両輝石安山岩)
基中に斜長石の斑晶、黒色の普通輝石と紫蘇輝石の2種類の輝石が密集含有している安山岩です。



⑥角閃石安山岩
主な鉄苦土鉱物斑晶として角閃石を持つ安山岩です。
斑晶は累帯構造の著しい斜長石・角閃石・磁鉄鉱などの他、輝石・黒雲母・石英を伴うこともあります。
弥生時代に石器[せっき]に使われたやわらかい石です。
やじりなどには使われず、紡錘車やおもりの材料として使われていたそうです。

* 黑雲母角閃石安山岩標本照片* 智財權:國立自然科學博物館

⑦黒雲母安山岩
黒雲母を斑晶として含む安山岩です。
黒雲母は暗褐色を示し、石基全体は酸化して赤褐色です。



⑧橄欖石安山岩



⑨玻璃質輝石安山岩



⑩クリストバル石安山岩



⑪玄武岩質安山岩



⑫粗面安山岩



ざっと紹介しましたが、岩石の性質としては玄武岩と石英安山岩(デイサイト)の中間の性質をもっています。
安山岩は、日本列島、アリューシャン列島、ロッキー山脈、アンデス山脈をはじめとして広く環太平洋地域や、他の新旧の造山帯に分布していますが、太平洋地域や大西洋地域には、アルカリ質の粗面安山岩のようなものしか分布しておらず、典型的なカルク・アルカリ岩系の安山岩は海洋性地殻の地域には分布していません。
1912年にニュージーランドのマーシャルP. Marshallが提案した安山岩分布の境界線を安山岩線と呼んでいます。
安山岩マグマの成因としては、
①マントル内での初生的な安山岩質本源マグマの発生
②玄武岩質マグマからの分化
③玄武岩質マグマと地殻物質の混成
④地殻物質の融解
などが考えられており、主成分元素、微量元素、同位体、高温高圧合成実験などの各方面から研究されていますが、まだ完全な解決には至っていないそうです。
いくつかの異なった過程を経て、ほぼ同質の安山岩の形成される可能性も考えられています。
安山岩は、耐火性も強く、発達した節理のため採石しやすく、また美しいものも多いので石材として利用されています。
主な有名な安山岩としては、
・神奈川県真鶴(まなづる)町の新小松石
・長野県下の鉄平石(てっぺいせき)
・鹿児島市伊敷町の黒御影(くろみかげ)
・香川県坂出(さかいで)市のかんかん石
・神奈川県小田原市の根府川石(ねぶかわいし)
・福島県須賀川市の須賀川石
などがあります。
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