Origin of Kurouchiyama peridotite mass in the northern Kanto mountains

三波川変成帯は、関東山地北部においてWNW–ENE方向に約60 kmにわたって延び、幅は数十kmに及ぶ。この帯の大部分は、秩父帯の堆積岩に由来する結晶片岩からなるが、南部には、斑れい岩–蛇紋岩と豊富な塩基性火山岩を特徴とする御荷鉾緑色岩（Mikabu green rocks）が分布する。これらの御荷鉾緑色岩中には、長軸が約100 m〜1 kmのかんらん岩（peridotite）岩体が散発的に含まれ、黒内山（Kurouchiyama）かんらん岩体は最大で、約1 km × 2 kmの規模をもつ。本岩体は主としてウェールライト（wehrlite）からなり、これまでマグマからの結晶分別（crystal fractionation）によって形成された集積岩（cumulate）と解釈されてきた。しかし、このかんらん岩を生じさせたマグマのタイプ、および黒内山岩体がどのような過程で三波川変成帯に取り込まれたのかは、依然として不明である。本研究は、黒内山岩体の起源解明が、日本の高圧変成帯におけるかんらん岩の産状を理解する上で重要であるとの立場から、野外観察と岩石記載（petrographic work）にもとづく初期的な成果を報告する。

露頭では、黒内山かんらん岩は黒色で塊状と記載され、鉱物学的にはかんらん石（olivine）、単斜輝石（clinopyroxene: cpx）、角閃石（amphibole）、スピネル（spinel）が卓越し、少量の金雲母（phlogopite）と二次的な蛇紋石（serpentine）を伴う。単斜輝石のモード比（modal proportions）や構成鉱物の粒径には変化があるものの、これらの変化は野外では容易に識別できない。構造的には、岩体南西部が低角度の断層に沿って緑色片岩（green schist）と接している。断層はNNE–SSW走向で西に傾斜し、かんらん岩は緑色片岩に対して上盤（hanging wall）をなす。さらに、黒内山山頂付近の露頭でピクリティック玄武岩（picritic basalt）が報告されている。岩石組織としては、ウェールライトは等粒状のアドキュムレート組織（equigranular adcumulate texture）を示す。かんらん石は自形〜半自形で、粒界は滑らかであり、しばしば劈開を示す。一方、単斜輝石は他形で、局所的にポイキリティック（poikilitic）な産状を示し、かんらん石の粒界部を占める。角閃石と金雲母は単斜輝石に伴って産し、角閃石はモードで約5%であるのに対し、金雲母は1%未満である。著者らは、単斜輝石—かんらん石のモード比が手標本スケールで変動することを強調し、これを岩体内の岩相変化（lithological variation）を示す実用的な指標として提案している。

本報告は、野外調査と薄片顕微鏡観察にもとづく。野外観察では、かんらん岩の露頭での特徴、巨視的な鉱物学的変化（露頭では識別が困難である点を含む）、および周囲岩石との構造関係を記録した。とくに、南西側の接触部における低角度断層について、その走向（NNE–SSW）、西への傾斜、ならびに緑色片岩に対するかんらん岩の上盤としての位置関係を測定・記載した。野外調査ではまた、黒内山山頂付近でのピクリティック玄武岩の産出も記録した。岩石記載は顕微鏡下で行い、ウェールライト内部の組織と鉱物間関係（アドキュムレート組織、かんらん石と単斜輝石の形態、角閃石および金雲母が単斜輝石に伴うという組織的関係）を特徴づけた。角閃石（約5%）と金雲母（1%未満）についてモードの見積もりを示し、単斜輝石—かんらん石比の小規模な変動を、内部不均質性（internal heterogeneity）を表す主要な記述項目として位置づけている。

提示された証拠にもとづき、本研究は黒内山かんらん岩体について、記載的な制約条件を確立している。すなわち、卓越するウェールライト質の組成、アドキュムレート組織、付随相（角閃石・金雲母・スピネル）、および南西部において隣接する緑色片岩と断層で境される関係である。これらの観察結果は、背景で示された未解決問題—すなわち、（従来は集積岩起源が示唆されてきたにもかかわらず）どのようなマグマタイプがこのかんらん岩を生成したのか、また岩体がどのように三波川変成帯へ取り込まれたのか—に取り組むための基礎情報として位置づけられる。本報告では決定的な成因モデルは提示されず、代わりに、起源解釈に関係すると考えられる岩石記載学的・構造地質学的特徴として、集積岩的な組織、単斜輝石—かんらん石比の変動、低角度断層による接触の存在を挙げている。主張される意義は主として課題設定にあり、黒内山岩体の起源を明らかにすることが、日本の高圧変成帯におけるかんらん岩の産状と形成を理解するための重要な一歩であると位置づけられている。

三波川変成帯(強い圧力を受ける環境で岩石が変成してできた地質の帯で、関東山地などに広く分布します。高圧条件の情報を残しているため、日本の地下深部で起きた出来事を考える手がかりになります。)は、関東山地の北部に西北西から東北東の向きで約60 km続く、幅が数十kmの広い地質の帯です。この帯の多くは、もともと秩父帯(日本列島の地質を区分したときの一つの帯で、主に堆積岩が分布します。三波川変成帯のもとになった岩石の理解に関係します。)の堆積岩（海などでたまった岩）が変成してできた結晶片岩(変成作用で鉱物が成長し、一定方向に並ぶことで、はがれやすい性質をもつ岩石です。変成条件や変形の情報が読み取れます。)でできています。
一方、南側には御荷鉾緑色岩(斑れい岩や蛇紋岩、塩基性火山岩などからなる岩石群で、南部に分布します。かんらん岩体が含まれる重要な地質単位です。)とよばれる、斑れい岩(地下でゆっくり冷えたマグマからできる、暗色の深成岩です。火成活動の環境を考える材料になります。)や蛇紋岩(かんらん岩などが水の影響で変質してできた岩石です。地下での流体（熱水など）の働きを示します。)、そして塩基性の火山岩が多い地域があります。そこには、長い方向が約100 mから1 kmくらいのかんらん岩(地球のマントルを代表する岩石で、かんらん石を多く含みます。地下深部の物質が地表に現れた例として重要です。)のかたまりが点々とあり、黒内山かんらん岩体(御荷鉾緑色岩中にある最大級のかんらん岩のまとまりで、約1 km×2 kmの規模です。起源を調べることで高圧変成帯でのかんらん岩の成り立ちを考えられます。)はその中でも最大級で、およそ1 km×2 kmの大きさです。
この岩体は主にウェールライト(かんらん石と単斜輝石が多いかんらん岩の一種です。どんなマグマからどのように結晶が集まったかを考えるのに使われます。)からなり、これまで「マグマの中で鉱物が順に結晶になって沈み、たまってできた岩（集積岩(マグマの中でできた結晶が沈んだり集まったりして、層やかたまりとしてたまってできた岩石です。マグマだまり内部の分化や流れを考える手がかりになります。)）」だと考えられてきました。しかし、どんな性質のマグマが元になったのか、またこの岩体がどうやって三波川変成帯に入りこんだのかは、まだはっきりしていません。そこで本研究は、野外観察と岩石の観察をもとに、黒内山かんらん岩体の起源を考えるための基本的な情報を報告します。

露頭(地面に岩石がそのまま見えている場所です。実際の岩体の広がりや関係を観察できます。)で見る黒内山かんらん岩(地球のマントルを代表する岩石で、かんらん石を多く含みます。地下深部の物質が地表に現れた例として重要です。)は黒っぽく、塊のように見えます。主な鉱物は、かんらん石(かんらん岩の主要鉱物で、マントルの代表的な成分です。岩石がどんな条件でできたかを考える材料になります。)、単斜輝石(火成岩や変成岩に多い鉱物で、ウェールライトでは重要な構成鉱物です。量や化学組成がマグマの性質を示します。)、角閃石(水を含む鉱物で、マグマや岩石に水が関与した可能性を示します。形成環境を考える上で重要です。)、スピネル(かんらん岩によく見られる鉱物で、温度や圧力、化学環境の手がかりになります。)で、少量の金雲母(マイカの仲間で、水を含む鉱物です。岩石に水が関わったことや、後からの変化を考える材料になります。)と、あとからできた蛇紋石(かんらん石などが変質してできる鉱物です。岩石が後から水と反応した履歴を示します。)も見られます。単斜輝石の量の割合や粒の大きさには変化がありますが、露頭ではその違いを見分けにくいとされています。
地質構造としては、岩体の南西部が低い角度の断層をはさんで緑色片岩(緑色の鉱物（例：緑泥石など）を含む変成岩で、比較的低〜中程度の変成条件でできます。周囲の変成環境を知る手がかりになります。)と接しています。この断層はNNE–SSW方向にのび、西へ傾いており、かんらん岩は緑色片岩に対して上側（上盤(断層面を境にして、断層面の上側にある岩体のことです。断層運動の向きの理解に関係します。)）に位置します。また、黒内山の山頂付近ではピクリティック玄武岩(かんらん石などが多く、マグネシウムに富む玄武岩の一種です。特に原始的（あまり分化していない）マグマに関係すると考えられます。)が見つかったことも報告されています。
顕微鏡で見ると、ウェールライト(かんらん石と単斜輝石が多いかんらん岩の一種です。どんなマグマからどのように結晶が集まったかを考えるのに使われます。)は粒の大きさがそろったアドキュムレート組織(結晶が密に集まり、結晶のすき間を埋めるマグマ成分が少ない集積岩的な組織です。結晶が集まる過程が強く働いたことを示します。)を示します。かんらん石は形が整ったものから半分ほど整ったものが多く、粒の境界はなめらかで、劈開がよく見られます。単斜輝石は形が整っておらず、部分的にポイキリティック(大きめの結晶の中に、別の小さな結晶が取り込まれているように見える組織です。結晶成長の順序や過程を考える材料になります。)な状態で、かんらん石どうしのすき間を埋めるように見られます。角閃石と金雲母は単斜輝石と一緒に産出し、角閃石は全体の約5%、金雲母は1%未満です。さらに、単斜輝石とかんらん石の割合が手標本くらいの小さなスケールで変わる点が重要で、岩体の中の岩相の変化を見分ける手がかりになると提案されています。

本研究は、野外調査と薄片(岩石を非常に薄く削って光が通るようにした試料で、顕微鏡観察に使います。鉱物の形や関係を詳しく調べられます。)を使った顕微鏡観察にもとづきます。野外では、露頭(地面に岩石がそのまま見えている場所です。実際の岩体の広がりや関係を観察できます。)での見え方、鉱物の変化（ただし露頭では見分けにくいことも含む）、周囲の岩石との関係を記録しました。特に南西側では、低角度断層(傾きが小さい（寝たような）断層で、岩体どうしがずれて接する境界になります。岩体が動いてきた可能性を示します。)の走向(地層や断層などの面が、地図上でどの方向にのびているかを表す向きです。構造を理解する基本情報です。)や傾き、かんらん岩(地球のマントルを代表する岩石で、かんらん石を多く含みます。地下深部の物質が地表に現れた例として重要です。)が緑色片岩(緑色の鉱物（例：緑泥石など）を含む変成岩で、比較的低〜中程度の変成条件でできます。周囲の変成環境を知る手がかりになります。)に対して上盤(断層面を境にして、断層面の上側にある岩体のことです。断層運動の向きの理解に関係します。)にあることを測って記載しました。あわせて、山頂付近でピクリティック玄武岩(かんらん石などが多く、マグネシウムに富む玄武岩の一種です。特に原始的（あまり分化していない）マグマに関係すると考えられます。)があることも記録しています。
顕微鏡観察では、ウェールライト(かんらん石と単斜輝石が多いかんらん岩の一種です。どんなマグマからどのように結晶が集まったかを考えるのに使われます。)の組織や鉱物どうしの関係を調べ、角閃石(水を含む鉱物で、マグマや岩石に水が関与した可能性を示します。形成環境を考える上で重要です。)（約5%）と金雲母(マイカの仲間で、水を含む鉱物です。岩石に水が関わったことや、後からの変化を考える材料になります。)（1%未満）の量も見積もりました。さらに、単斜輝石(火成岩や変成岩に多い鉱物で、ウェールライトでは重要な構成鉱物です。量や化学組成がマグマの性質を示します。)とかんらん石(かんらん岩の主要鉱物で、マントルの代表的な成分です。岩石がどんな条件でできたかを考える材料になります。)の割合が小さな範囲で変動することを、岩体内部の不均質性を示す重要な特徴として整理しています。

本研究は、黒内山かんらん岩体(御荷鉾緑色岩中にある最大級のかんらん岩のまとまりで、約1 km×2 kmの規模です。起源を調べることで高圧変成帯でのかんらん岩の成り立ちを考えられます。)について、起源を考えるための「観察にもとづく条件」をはっきりさせました。具体的には、岩体の主成分がウェールライト(かんらん石と単斜輝石が多いかんらん岩の一種です。どんなマグマからどのように結晶が集まったかを考えるのに使われます。)であること、アドキュムレート組織(結晶が密に集まり、結晶のすき間を埋めるマグマ成分が少ない集積岩的な組織です。結晶が集まる過程が強く働いたことを示します。)を示すこと、角閃石(水を含む鉱物で、マグマや岩石に水が関与した可能性を示します。形成環境を考える上で重要です。)や金雲母(マイカの仲間で、水を含む鉱物です。岩石に水が関わったことや、後からの変化を考える材料になります。)、スピネル(かんらん岩によく見られる鉱物で、温度や圧力、化学環境の手がかりになります。)が伴うこと、そして南西部で緑色片岩(緑色の鉱物（例：緑泥石など）を含む変成岩で、比較的低〜中程度の変成条件でできます。周囲の変成環境を知る手がかりになります。)と低角度断層(傾きが小さい（寝たような）断層で、岩体どうしがずれて接する境界になります。岩体が動いてきた可能性を示します。)で接していることです。
これらは、どんなマグマがこのかんらん岩(地球のマントルを代表する岩石で、かんらん石を多く含みます。地下深部の物質が地表に現れた例として重要です。)を作ったのか、また岩体がどう三波川変成帯(強い圧力を受ける環境で岩石が変成してできた地質の帯で、関東山地などに広く分布します。高圧条件の情報を残しているため、日本の地下深部で起きた出来事を考える手がかりになります。)に取り込まれたのか、という未解決の問題に取り組むための土台となります。今回の報告では決定的な成り立ちのモデルまでは示していませんが、集積岩(マグマの中でできた結晶が沈んだり集まったりして、層やかたまりとしてたまってできた岩石です。マグマだまり内部の分化や流れを考える手がかりになります。)らしい組織、単斜輝石(火成岩や変成岩に多い鉱物で、ウェールライトでは重要な構成鉱物です。量や化学組成がマグマの性質を示します。)とかんらん石(かんらん岩の主要鉱物で、マントルの代表的な成分です。岩石がどんな条件でできたかを考える材料になります。)の割合の変動、断層での接触といった特徴が、起源解釈に重要だと示しています。黒内山岩体の起源を明らかにすることは、日本の高圧変成帯(岩石が高温高圧などの影響で別の性質に変わった地域のまとまりです。どのくらいの圧力や温度だったかを推定するのに重要です。)にあるかんらん岩がどのようにできてどのように存在しているのかを理解するための重要な一歩だと位置づけられます。