もと地質技術者のつぶやき

　2026年4月23日（木）午後1時から4時まで、松田博貴（ひろき）氏による表記講演会が開かれました。Zoomで視聴しました。

松田氏は千葉県出身で、1968年に東京大学で博士号を取得し、石油関係の仕事をした後、熊本大学に勤め2025年から深田地質研究所の理事長に就任しました。専門は炭酸塩岩石学で、特に炭酸塩の岩石化の過程を研究してきました。

　この講座は1時間半ずつの前編と後編があり、非常に充実した内容です。すべてを紹介することはできません。極簡単に紹介します。

　なお、深田研講座は第1回が千木良雅弘氏による「災害地質学」で、YouTubeですべてが公開されています。約1時間半の講義が3コマです。

＜ https://www.youtube.com/@fgi_youtube_official ＞

　松田氏の講座もいずれ公開されると思いますので、そちらをご覧下さい。

　さて、大まかな内容です。

　炭酸塩岩は現地で生物が生きていたままの状態で堆積している点が、砕屑岩類と大きく異なります。つまり、生産場と堆積場が同じです。

　炭酸塩岩は海生生物が起源で、構成されている鉱物が限られます。続成作用により変化します。

　炭酸塩岩は、過去の環境を再現できる、ドロマイトという資源になる、世界の約4割の油田の貯留層になっている、地下ダムの建設対象となるなどの特徴があります。

　炭酸塩岩を構成する鉱物は、方解石、あられ石、ドロマイトです。方解石のカルシウムはマグネシウムで置換可能です。マグネシウムの置換量により溶けやすさに違いが出てきます。ドロマイトは続成作用で形成されます。

　炭酸塩岩の構成物は、原地性生物骨格遺骸、造礁サンゴ、石灰藻、ストロマトライトなどです。基質はシルトサイズの石灰泥です。

　炭酸塩岩の分類は、「ダナム（Dunham：1962）の分類」が基本となっています。

　炭酸塩岩は熱帯で形成されるのですが、オーストラリアの南岸のような冷温帯でもできます。この地域は流入河川がほとんど無いことが、炭酸塩岩ができる有利な条件となっています。

　炭酸塩堆積物が長期間堆積して平坦な地形をつくります。炭酸塩プラットフォームで、いろいろなタイプがあります。風向きによって形が異なってきます。

　琉球列島のサンゴ礁は、冬でも海水温が20℃の黒潮によってサンゴ生息の北限に近い場所にできています。西に沖縄トラフと沖縄列島があり、数百種のサンゴが生息しています。

　続成作用というのは、変成作用の手前で起こる堆積物の物理化学的変化です。

　作用としては、溶解，膠結（びゅうけつ：concretion）、置換・交代、ミクライト化、新生作用、圧密があります。

　あられ石は溶解しやすく、表面積が大きい生物は溶けやすいです。ウニのトゲは単結晶です。

　土壌中の大気も炭酸塩岩の続成作用に影響してきます。

　方解石は圧力が上がると溶解度も上がり、温度が上がると溶解度は下がります。鉱物の粒子の間を方解石が埋めると固結します。貝殻が溶けてセメント物質になります。炭酸塩岩の孔隙率と浸透率が重要です。

　鉱物粒子に水滴状に石灰分が付いたり、メカニクス状になったりします。この状態では空気と水が共存しています。サンゴ礁などが海面上に出た場合、この状態になります。海面下ではモザイク状、あるいは鉱物粒子を取り囲んだリム状になります。このリムは、淡水環境では等粒状になり、海水環境では繊維状になります。結晶の周辺にできたリムの形状から生成環境が分かります。

　置換・交代作用では、高マグネシウム方解石が低マグネシウム方解石に変化し安定化します。約12万年で低マグネシウム方解石に変化します。

　ミクライト化作用というのは微粒の方解石ができる作用で、新生作用は結晶交代作用です。

　圧密作用では、石灰岩の堆積構造が消えてスタイロライトという縫合線状の面が形成されます。

　さて、ドロマイト化作用です。

　鉱物としてのドロマイトは、CaMg(CO₃)₂です。岩石としてのドロマイトは、苦灰岩と呼んで区別していますが、石灰岩が二次的に変化したものです。

　栃木県佐野市葛尾の石灰岩は、直径10kmほどの馬蹄形をしています。中央の100mがドロマイトです。塩分濃度が高い環境で形成されました。淡水と海水の混合でできるのか微生物が関与しているのかです。続成作用が起きた環境は、地表面近くでの続成作用、浅埋没化続成作用、深埋没化続成作用があります。ある程度、圧力溶解が進行しながら埋没していきます。石灰岩体は、上から淡水飽和帯、混合水帯、海水飽和帯に分けられます。

　板状石灰岩であるビーチロックは3千〜6千年で形成され、数万年で続成作用が進みます。露頭をたたくのにネジリ鎌かハンマーか迷います。

　海水中では何も起きず、海進期には続成作用が効きません。

　続成シークエンスは薄片から分かります。

　炭酸塩同位体化学についてです。

　使用する同位体は、酸素同位対比と炭素同位体比です。

　鹿児島県の喜界島では、隆起運動に伴いサンゴ礁の複合体が形成されています。海域ではサンゴの骨格が成長し陸域では鍾乳石が成長します。これらを使って12.5万年前から2万年前までのサンゴ礁の発達史を編むことができます。

　沖縄県の南大東島では、三つのドロマイトユニットがあり海面付近でドロマイト化が進行したと考えられます。南大東島では東からの卓越風の影響を受けて、小範囲でもドロマイトの性状が異なっています。

＜感　想＞

　世界の石油貯留層の4割が石灰岩であるとは知りませんでした。

　石灰岩を掘削したトンネルは、愛媛県松山から高知県檮原（ゆすはら）に抜ける国道460号の地芳トンネル、高知県道・天崎鍾乳洞トンネル、北陸新幹線・青海トンネル、新帝釈川発電所導水路トンネルなどがあります。いずれも空洞と湧水に悩まされています。

　現在、石灰岩が注目されるのが、高レベル放射性廃棄物の最終処分場の文献調査対象地として南鳥島が挙げられ、国の申し入れに小笠原村長が同意したことです。

　南鳥島は、海上保安庁の調査で厚さ1,200mほどの石灰岩が上位にあり、その下は玄武岩（多分、枕状溶岩）であることが明らかにされています。

　地質的に見たら、最終処分場の候補地としては明らかに不適地です。

　炭酸塩岩の基本的知識が得られました。今回の講座を聴いて非常に得をしました。