チャート

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チャート
堆積岩
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チャート（/ ˈtʃɜːrt / ）は、微結晶または隠微晶質の石英[ 1]の鉱物形態の二酸化ケイ素（SiO 2 ）で構成される硬くて細かい粒子の堆積岩です。[2]チャートは特徴的に生物学的起源ですが、珪化木のように、化学的沈殿物または続成作用の代替物として無機的に発生することもあります。[3]

チャートは通常、珪藻、珪藻、放散虫のシリコン骨格の残骸を含む、珪藻の滲出物の石化した残骸、深海底の広い領域を覆う生物起源の堆積物で構成されています。[4]先カンブリア時代のチャートは、化石シアノバクテリアの存在で注目に値します。[5]ミクロ化石に加えて、[4]チャートにはマクロ化石が含まれることがあります。[6] [7]ただし、一部のチャートには化石がありません。[8]

チャートの色は大きく異なりますが（白から黒まで）、ほとんどの場合、灰色、茶色、灰色がかった茶色、薄緑色からさびた赤[9] [10]（場合によっては暗緑色）として現れます。[11]その色は岩石に存在する微量元素の表現であり、赤と緑の両方がほとんどの場合、微量の鉄に関連しています（それぞれ酸化型と還元型）。[4] [12]

説明

ペンシルベニア州エベレットのデボン紀コリガンビル-ニュークリーク石灰岩のチャート（暗い帯）

岩石学では、「チャート」という用語は、一般に、主に微結晶、隠微晶質、および微繊維シリカで構成される、化学的に沈殿したすべての堆積岩を指します。[13]ほとんどのチャートはほぼ純粋なシリカであり、他の鉱物（主に方解石、ドロマイト、粘土鉱物、ヘマタイト、および有機物）が5％未満です。 [14]ただし、チャートは、シリカ含有量が99％を超える非常に純粋なチャートの範囲です。方解石含有量が65％未満の結節性チャートを不純にします。アルミニウムが最も豊富な微量元素であり、鉄とマンガンがそれに続きますまたはカリウム、ナトリウム、およびカルシウム。[8]結晶外水（石英粒子内および周囲の水の小さな含有物）は、ほとんどのチャートの1％未満を構成します。[15]

フォーク分類は、チャートを3つのテクスチャカテゴリに分類します。粒状マイクロクォーツは、ほぼ等次元の石英粒子からなるチャートの構成要素であり、サイズは1ミクロンから20ミクロンの範囲ですが、最も一般的には8から10ミクロンです。カルセドニーはマイクロファイバーの種類の水晶で、長さ約100ミクロンの非常に薄い結晶の放射束で構成されています。メガクォーツは、サイズが20ミクロンを超える等次元の粒子で構成されています。[13] [16]ほとんどのチャートは、わずかな玉髄と時にはオパールを含む微結晶石英ですが、チャートはほぼ純粋なオパールからほぼ純粋な石英チャートまでさまざまです。しかし、6000万年以上前のオパールはほとんどありません。[16]オパリンチャートには、珪藻、放散虫、六放海綿 綱の目に見える化石が含まれていることがよくあります。[17]

チャートは、温泉鉱床（珪質石灰華）、縞状鉄鉱層（ジャスピライト）、[8]、アルカリ湖など、さまざまな環境で見られます。[18]ただし、ほとんどのチャートは、層状チャートまたは団塊チャートのいずれかとして検出されます。[8]先カンブリア時代の層では層状チャートがより一般的ですが、顕生代では岩石記録のチャートの総量が減少するにつれて団塊状チャートがより一般的になりました。[19]中生代初期以降、層状チャートはまれである。[20]チャートはデボン紀と石炭紀の間に適度に豊富になり、ジュラ紀から現在にかけて再び適度に豊富になりました。[21]

ベッドチャート

リボンチャートとも呼ばれる層状チャートは、シリカに富む頁岩の非常に薄い層で分離されたほぼ純粋なチャートの薄い層状層（厚さ数センチメートルから1メートル[22] ）の形をとります。[23]通常、色は黒から緑であり、ベッドの完全なシーケンスは数百メートルの厚さである可能性があります。頁岩は通常、黒色頁岩であり、黄鉄鉱を伴うこともあり、無酸素環境での堆積を示します。[21]層状チャートは、タービダイト、深海石灰岩、海底火山岩、[23]オフィオライトに関連して最も頻繁に見られます。 、および構造プレートのアクティブマージン上のメランジュ。[24]堆積構造は、層状チャートではまれです。[23]他の化学的に沈殿した岩石の高純度と同様に、通常高純度の層状チャートは、砕屑性堆積物の流入がほとんどない地域（シルトや粘土粒子を積んだ河川水など）での堆積を示します。[25]存在するような不純物には、微量の砕屑性鉱物に加えて、堆積後に堆積物に形成された自生のパイライトとヘマタイトが含まれます。[8]

海水には通常、0.01〜11 ppmのシリカが含まれており、約1ppmが一般的です。これは飽和をはるかに下回っており、通常、無機プロセスによって海水からシリカを沈殿させることができないことを示しています。代わりに、シリカは珪藻、放散虫、ガラススポンジなどの生物によって海水から抽出されます。これらの生物は、非常に不飽和な水からでも効率的にシリカを抽出でき[26]、現在12立方キロメートル（2.9 cu mi）を生成すると推定されています。世界の海で年間オパールの。[27]珪藻は、理想的な条件下で1日8回、その数を2倍にすることができ（通常の海水では1日1回倍にするのが一般的です）、わずか0.1ppmのシリカで水からシリカを抽出できます。[28]生物は、金属イオンで骨格を「装甲」することにより、骨格を溶解から保護します。生物が死ぬと、それらが海底に蓄積して埋められない限り、それらの骨格はすぐに溶解し、30％から60％のシリカである珪質の滲出物を形成します。したがって、層状チャートは通常、シリカ骨格を分泌する生物の化石の残骸で構成されており、通常、溶液と再結晶によって変化します。[26]

これらの生物の骨格は、シリカのアモルファス形態であるオパール-Aで構成されており、長距離の結晶構造を欠いています。これは徐々にオパール-CTに変化します。これは、主にクリストバライトとトリジマイトのブレード結晶で構成される微結晶形のシリカです。[29]多くのオパール-CTは、直径約10ミクロンのブレード付き結晶のクラスターであるレピスフィアの形をとります。[30]次に、オパール-CTはマイクロクォーツに変換されます。海洋深層水では、オパール-CTへの移行は約45°C（113°F）の温度で発生し、マイクロクォーツへの移行は約80°C（176°F）の温度で発生します。ただし、転移温度は大幅に変化し、転移は再結晶の核となる水酸化マグネシウム。メガクォーツは、変成作用に典型的な高温で形成されます。[29]

オパール-CTの含有量が高いことを特徴とするムライトと呼ばれるチャートの多様性が非常に浅い深さで再結晶化するという証拠があります。[29]テキサスのカバロスノヴァキュライトはまた、浅瀬の堆積構造や蒸発岩の 仮像など、非常に浅い水の堆積の兆候を示しています。このノバキュライトは、炭酸塩の糞ペレットをチャートに置き換えることによって形成されたようです。[21]

亜変種

層状チャートは、シリカ骨格を生成した生物の種類によってさらに細かく分類できます。[23]

珪藻土チャートは、続成作用の間に緻密で硬いチャートに変換された珪藻土の層とレンズで構成されています。カリフォルニアの中新世モントレー層などの堆積シーケンスから、厚さ数百メートルの層を含む海洋珪藻土チャートの層が報告されており、白亜紀と同じくらい古い岩石で発生します。珪藻は、ジュラ紀以降の海水からシリカを抽出する主な珪藻でした。[31]

ラジオラライトは主に放散虫の残骸で構成されています。残骸がシリカで十分にセメントで固められている場合、それはラジオラライトチャートとして知られています。[32]多くは深層660フィート）の浅い水域で形成されたように見えるものもあります[33]。生産性。[22]放散虫は、ジュラ紀以前の海水からのシリカの抽出を支配していた。[34]

スピキュラライトは、ガラススポンジやその他の無脊椎動物の針状体で構成されるチャートです。密にセメントで固められている場合、それはスピキュラーチャートとして知られています。それらは、海緑石に富む砂岩、黒色頁岩、粘土に富む石灰岩、リン鉱石、および深さ数百メートルの水に典型的な他の非火山岩と関連して見られます。[33]

いくつかの層状チャートは、綿密な顕微鏡検査の下でも化石がないように見えます。それらの起源は定かではありませんが、化石の残骸が流体に完全に溶解し、次に移動して近くの層にシリカの負荷を沈殿させることで形成される可能性があります。[35] [36] チャートベッド用のシリカ源として、風成石英も提案されています。[37] 先カンブリア時代の層状チャートは一般的であり、先カンブリア時代中期の堆積岩の15％を占め[21]、現代の海洋よりもシリカで飽和した海洋に非生物学的に堆積した可能性があります。シリカの飽和度が高いのは、激しい火山活動か、海水からシリカを除去する現代の生物が不足しているためです。[38]

団塊チャート

柔らかい石灰岩内のAkcakocaチャート団塊

団塊チャートは石灰岩で最も一般的ですが、頁岩[38]や砂岩にも見られることがあります。[25]ドロマイトではあまり一般的ではありません。[1]炭酸塩岩の団塊チャートは、楕円形から不規則な団塊として見られます。これらのサイズは、粉末状の石英粒子から数メートルの小塊までさまざまです。結節は、最も一般的には、化石生物が蓄積して溶解シリカの供給源を提供する傾向がある寝床面またはスタイロライト（溶解）表面に沿っていますが、チャートが化石の巣穴、流体エスケープ構造を埋める寝具表面を横切って切断されることがあります、または裂罅。サイズが数センチメートル未満の小結節は卵形になる傾向がありますが、より大きな小結節はこぶ状の表面を持つ不規則な体を形成します。大きな団塊の外側の数センチメートルは、二次チャートを伴う乾燥亀裂を示す可能性があり、これはおそらく団塊と同時に形成された。完全に珪化した石灰質の化石が時折存在します。[25]チャートがチョークまたはマールで発生する場合、通常はフリントと呼ばれます。[8]

白い風化した地殻のフリント

団塊チャートはしばしば色が濃く、風化した外皮が白い。[25]

ほとんどのチャート団塊は、炭酸カルシウムまたは粘土鉱物の代わりにシリカが堆積した続成作用による置換によって形成されたことを示唆するテクスチャーを持っています。[8]これは、二酸化炭素が閉じ込められた堆積床で流水（雪または雨に由来する水）が塩水と混合し、シリカで過飽和および炭酸カルシウムで過飽和の環境を作り出した場合に発生した可能性があります。[1]団塊チャートは、大陸棚環境で特に一般的です。[38]ペルム紀盆地（北アメリカ）、チャート団塊とチャート化石は盆地石灰岩に豊富にありますが、炭酸塩堆積帯自体にはほとんどありません。これは、炭酸塩が活発に堆積しているオパールの溶解、これらの環境での珪質生物の欠如、または深海盆で珪質物質を再堆積させる強い流れによる珪質骨格の除去を反映している可能性があります。[39]

団塊チャートのシリカは、団塊の内部バンディングに基づいてオパール-Aとして沈殿する可能性があり[39]、最初にオパール-CTに再結晶することなくマイクロクォーツに直接再結晶する可能性があります。[38]一部の団塊チャートは、シリカの過飽和レベルが低いため、マイクロクォーツとして直接沈殿する場合があります。[25]

その他の出来事

先カンブリア時代の縞状鉄鉱層は、チャートと酸化鉄の交互の層で構成されています。[40] [41]

非海洋チャートは、蒸発岩起源を示唆する堆積構造を示す薄いレンズまたは団塊として、塩水アルカリ湖で形成される可能性があります。そのようなチャートは、今日、東アフリカ大地溝帯のアルカリ湖で形成されています。[42]これらの湖は、 2700ppmものシリカを含む可能性のある非常に高いpHの炭酸ナトリウムブラインを特徴としています。淡水の湖への流出のエピソードは、pHを低下させ、異常なケイ酸ナトリウム鉱物であるマガディイトまたはケニアイトを沈殿させます。埋没および続成作用の後、これらはマガディタイプのチャートに変化します。[ 39]モリソン累層には、アルカリ湖のT'oo'dichi 'で形成された可能性のあるマガディタイプのチャートが含まれています。[43]

チャートは、化石土壌（古土壌）のカルクリートを、上にある火山灰層から溶解したシリカで置き換えることによっても形成される可能性があります。[44]

化石

香港の始新世 坪洲層の耐侵食性チャート層

チャートの隠微晶質の性質は、風化、再結晶、変成作用に抵抗する平均以上の能力と相まって、初期の生命体の保存に理想的な岩石になっています。[45]

例えば：

先史時代および歴史的用途

チャートは、シリカの供給源として今日では経済的にそれほど重要ではありません（石英砂がはるかに重要です）。ただし、チャートの堆積物は、鉄、ウラン、マンガン、リン鉱石、および石油の貴重な堆積物と関連している可能性があります。[57]

ツール

アーカンソー州のパーキンサイトからのミルクリークチャート

先史時代には、チャートは石器を作るための原料としてよく使われていました。黒曜石のように、いくつかの流紋岩、珪長岩、珪岩、およびリシックリダクションで使用される他のツールストーンのように、チャートは十分な力で打たれたときにヘルツコーンで割れます。これにより、へき開のないすべての鉱物の特徴である貝殻状断口が生じますプレーンズ。この種の破壊では、力の円錐が衝撃点から材料全体に伝播し、最終的に完全または部分的な円錐が除去されます。この結果は、エアガンの発射体などの小さな物体が当たったときに板ガラスの窓がどうなるかを見たことがある人なら誰でも知っています。打製石器の還元中に生成される部分的なヘルツコーンはフレークと呼ばれ、この種の破損に特徴的な特徴を示します。これには、打撃台、力の球、場合によっては、フレークの力の球から切り離された小さな二次フレークである消去が含まれます。[58]

チャートストーンが鉄を含む表面に当たると、火花が発生します。これにより、チャートは発火に最適なツールになり、火口箱などのさまざまなタイプの発火ツールでは、歴史を通じてフリントと一般的なチャートの両方が使用されていました。一般的なチャートとフリントの主な歴史的用途は、フリントロック式の 銃器でした。チャートが金属板に当たると火花が発生し、黒い火薬を含む小さな貯水池に点火して銃器を放出します。[2] [59]

建設

チャートは、コンクリート骨材として使用すると問題が発生します。風化チャートは、風化チャートの多孔性が高いために凍結融解するコンクリートに使用すると、表面に飛び出しが発生します。他の懸念は、特定のチャートが高アルカリセメントとアルカリシリカ反応を起こすことです。この反応は、コンクリートのひび割れや膨張を引き起こし、最終的には材料の破損を引き起こします。[60]

品種

チャートには多くの種類があり、それらの可視的、微視的、および物理的特性に基づいて分類されています。[9] [10]より一般的な品種のいくつかは次のとおりです。

  • フリントはコンパクトな微結晶水晶です。もともとは、炭酸カルシウムをシリカに置き換えて形成されたチョークや泥灰土の石灰岩層に見られるチャートの名前でした。結節として一般的に見られるこの品種は、過去に刃物を作るためによく使用されていました。今日、一部の地質学者は、濃い灰色から黒色のチャートをフリントと呼んでいます。[61] [62] [63]暗い色は、有機物の含有物によるものです。[21]非地質学者の間では、「フリント」と「チャート」の区別は品質の1つであることが多く、チャートはフリントよりも品質が低くなります。この用語の使用法は、最も真のフリント（チョーク層に見られる）が実際に「一般的なチャート」（石灰岩層から）よりも優れていた英国で特に一般的です。[64]
  • 「一般的なチャート」は、炭酸カルシウムをシリカに置き換えることによって石灰岩層に形成されるさまざまなチャートです。これは、チャートの中で最も豊富に見られる種類です。一般的に、フリントよりも宝石や刃物の製造には魅力がないと考えられています。
  • ジャスパーは一次堆積物として形成されたさまざまなチャートであり、赤鉄鉱の含有物に赤い色を負っているマグマ層に、またはそれに関連して見られます。ジャスパーは、黒、黄、さらには緑でも頻繁に発生します（含まれている鉄の種類によって異なります）。ジャスパーは通常不透明からほぼ不透明です。[65]ジャスパーは縞状鉄鉱層にも存在し、ジャスピライトと呼ばれます。[8]
  • カルセドニーはマイクロファイバークォーツです。[16]
  • 瑪瑙ははっきりと縞模様の玉髄で、色や価値が異なる連続した層があります。[66]
  • オニキスは、平行線の層を持つ縞模様の瑪瑙であり、多くの場合、黒と白です（sardonyx）。[67]
  • ポルセラナイトは、素焼きの磁器に似た風合いと割れ目を持つ細粒の珪質岩に使用される用語です。それは浅瀬で形成される可能性が高く、主にオパール-CTで構成されています。[69]
  • トリポリティックチャート（またはトリポリ）は、チャートまたは珪質石灰岩の風化（脱灰）から生じる、明るい色の多孔質の砕けやすい珪質（大部分はカルセドニック）堆積岩です。[70]
  • 珪質石灰華は、温泉や間欠泉の水によって堆積した、多孔質で低密度の明るい色の珪質岩です。[8]
  • Mozarkiteは、色とりどりで簡単に磨けるオルドビス紀チャートで、高度な磨きがかかります。ミズーリ州の州立岩です。[71]

チャートにあまり使用されていない他の古語は、ファイアストンとサイレックスです。[72]

も参照してください

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外部リンク

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