Shoji Nishimoto

Carbonate concretions occur in sedimentary rocks of widely varying geological ages throughout the world. Recently, more than 100 gigantic carbonate concretions with diameters ranging from 1 to 9 m have been identified along the Unosaki coast of Oga Peninsula, Akita Prefecture, Japan. The formation process of such gigantic concretions, some of which along the Unosaki coast contain whale bones, remains uncertain. A mineral composition analysis reveals that the major mineral of the concretions is dolomite. Considering the location of dolomite precipitation, their composition implies that the concretions were formed in a reducing environment in which sulfate ions were removed. Stable carbon and oxygen isotopic analysis reveals that the CaCO₃ of whale bone and concretions contains light δ¹³C and heavy δ¹⁸O, suggesting that whale organic matter contributed to the formation of the concretions. The gigantic carbonate concretions were presumably formed by the accumulation and burial of whale carcasses with high sedimentation rates, and subsequent reaction of carbon decomposed by benthic and microbial activity with seawater.

明治維新後の日本において盛んに建てられた西洋式の建築物に使われた石材の中には，国内で採掘されていたものも多いことはあまり知られていない。実際には明治時代後半から昭和中期にかけて国内で数多くの採石場が開発され産業的に採掘・出荷されていた。全国で石材資源の探索・開発を進める契機になったとされているのは，1936（昭和11）年に完成した国会議事堂の建設工事がすべて国産材を用いる方針を取ったことである（大蔵省営繕管財局編纂，1938）。しかし，今ではそのほとんどが閉山し石材が入手不可能となっているために忘れられている。これらの国産石材が実際にはどのような石材で，どのように建築物に使用されたのかは，日本の地質資源がどのように近代日本の社会基盤形成に貢献したかということでもあり，分かる限り記録しておくことが重要であると考えている。石材の出自は建築物の文化財としての評価にも関係する重要な資料でもある。ところが，個々の建物の石材を見ていくと詳しい産地の記録がないことが多く，そのような石材の産地推定は関係者の証言や目視観察に頼るしかなく科学的とは言い難い。さらに，現在既に入手不可能でどのような色・柄だったのかが不明な石材もある。そこで，より科学的な石材産地の同定を可能にするための基礎的なカタログを作成することが本研究の目的である。そのためには産地が正確に分かっている石材を用いて，岩石薄片観察やX線分析顕微鏡観察，ラマン分光分析等を行い石材の見た目の模様と鉱物分布の関係を明らかにすることが第一歩である。 今回，産地と石材名が確実なサンプルを，矢橋大理石株式会社（本社：岐阜県大垣市）が保管している当時の国産石材の原石から入手することができた。矢橋大理石株式会社は明治時代後期から現在まで多くの建築物において石工事を請け負ってきた石材会社であり（長谷川，1986），実際に近代建築物に用いられたものと完全に同等なサンプルであると言える。今回入手した石材は石灰岩（結晶質石灰岩を含む）27種類，蛇紋岩3種類，深成岩5種類の計35石種である。近代建築物に実際に使われた事例が多い石材と，名前は知られているが色柄が不明な石材を主に選定した。これらの石材について板材の研磨サンプルの目視観察を行い，色や柄を確認した。次にそれらの一部について偏光顕微鏡による薄片観察，X線分析顕微鏡観察，ラマン分光分析を行い鉱物記載を進めたのでこれまでに得られた知見を報告する。 国産の白大理石石材としては，白地に暗緑色の筋が入る柄を特徴とするものがいくつか知られており，肉眼での区別が困難であることがある。そのうち「白雲」（岩手県産，今回入手）と「渓流」（高知県産，今回入手）および「水戸寒水」（茨城県産）を上記の手段で観察したところ，暗緑色の筋をつくっている鉱物組成に違いがあることが分かった。多様な有色鉱物（緑泥石，緑泥石，蛇紋石，磁鉄鉱など）を含む薄層を挟んでいることによる筋の他に，炭酸塩鉱物の粒度の違いによって暗色に見えている筋もあった。挟まれている薄層と方解石主体の母岩の部分の境界の明瞭度にも違いが見られた。一方，肉眼では白く見える炭酸塩鉱物層中に含まれるケイ酸塩鉱物の割合も石材によって異なっていることが分かった。これらの観察は，全岩化学組成分析では得られない化学的なばらつきであることから，化学組成の非破壊分析が同定に使える可能性を示している。今後は近代建築物に使われている各石材の岩石学的データを積み上げていくことによって，建築物中の石材をその場で非破壊分析して同定する可能性を探りたいと考えている。 本研究は科学研究費補助金（課題番号22H01674）の助成を受けて実施されている。 〈引用文献〉長谷川 進（1986）：『石材 本邦産』133ページ，矢橋大理石株式会社（社内資料）。大蔵省営繕管財局編纂（1938）：『帝国議会議事堂建築報告書』710ページ，営繕管財局，東京市。

Abstract Understanding climate variability and stability under extremely warm ‘greenhouse’ conditions in the past is essential for future climate predictions. However, information on millennial-scale (and shorter) climate variability during such periods is scarce, owing to a lack of suitable high-resolution, deep-time archives. Here we present a continuous record of decadal- to orbital-scale continental climate variability from annually laminated lacustrine deposits formed during the late Early Cretaceous (123–120 Ma: late Barremian–early Aptian) in southeastern Mongolia. Inter-annual changes in lake algal productivity for a 1091-year interval reveal a pronounced solar influence on decadal- to centennial-scale climatic variations (including the ~ 11-year Schwabe cycle). Decadally-resolved Ca/Ti ratios (proxy for evaporation/precipitation changes) for a ~ 355-kyr long interval further indicate millennial-scale (~ 1000–2000-yr) extreme drought events in inner-continental areas of mid-latitude palaeo-Asia during the Cretaceous. Millennial-scale oscillations in Ca/Ti ratio show distinct amplitude modulation (AM) induced by the precession, obliquity and short eccentricity cycles. Similar millennial-scale AM by Milankovitch cycle band was also previously observed in the abrupt climatic oscillations (known as Dansgaard–Oeschger events) in the ‘intermediate glacial’ state of the late Pleistocene, and in their potential analogues in the Jurassic ‘greenhouse’. Our findings indicate that external solar activity forcing was effective on decadal–centennial timescales, whilst the millennial-scale variations were likely amplified by internal process such as changes in deep-water formation strength, even during the Cretaceous ‘greenhouse’ period.

The strontium isotope ratio (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) of the shell of Crenomytilus grayanus (Dunker) from the Yamanouchi Member of the Akeyo Formation, Mizunami Group in Toki-cho, Mizunami City, Gifu Prefecture, Japan is determined. The strontium age suggests that the Crenomytilus grayanus-bearing horizon has been deposited at 17.8 ± 0.3 Ma. Therefore, the occurrence of C. grayanus in central Japan may have been related to the Early Miocene global cooling event (Mi1b) at 17.8 Ma.

We propose a new model for the Fe-oxide concretion formation on Earth and that can also explain the early martian history.

将来の放射性廃棄物地層処分で遭遇すると考えられる坑道周辺は，地下岩盤（岩石・鉱物）と地下水で満たされた地下地質環境と，グラウト材やコンクリート支保材などの人工材料とのインターフェースである。また，操業に伴って酸化還元反応などの長期的な物理的・化学的変化を伴う。これまでのわが国の地層処分の性能評価においては，これらの複合状態（より現実的な状態）の理解が不十分であり，信頼性の高い安全評価体系を整備するためには，実環境をより現実的に示すことのできる地球化学的現象とそこでの緩衝作用に関する情報（データ）を早急に整備することが必要である。とくにこれらのデータは，多重バリア性能の健全性を明確にするための，ニアフィールド（NF）のSafety caseを抽出／構築する上で不可欠である。結晶質岩を事例にしたNFにおける地球化学的現象の検討本邦に広く分布する花崗岩および花崗閃緑岩などの結晶質岩は，多くの割れ目（帯）を有することが特徴である。結晶質岩中の割れ目頻度は，その岩体の形成年代が比較的若い（ジュラ紀以降）にもかかわらず１～２本／m２程度と高く１），欧米の楯状地を形成する数億年～数十億年の古期花崗岩体中の割れ目に比べて一桁以上の高い頻度（密度）を有する２）。この違いは，我が国が変動帯という特異的な地質環境にあり，結晶質岩が長期に渡る応力・歪みを経てきた結果と言える。また，割れ目充填鉱物の種類に関しても，欧米の楯状地では熱水による沈殿鉱物が主体であるのに対し，わが国では粘土鉱物や粘土状の'ペースト状のもの'といった天水起源の地下水との反応による特徴的な充填鉱物の形成が認められる３）。このような地下環境に空洞を建設することは，長期にわたる地質時間に地下環境を形成する岩石・鉱物と地下水との反応によって形成された'平衡状態'にある「場」を擾乱する。すなわち，処分場閉鎖までの期間に掘削前とは異なった地下地質環境に変化させることを意味する。その状態変化は，我が国と欧米の安定した陸塊では，そこに存在する割れ目や断層の性状が異なるため，必ずしも同様なものになるとは限らない。また，そのような状態変化が閉鎖後にどのように元の状態へと戻っていくのか，あるいは戻らずに掘削前とは異なった平衡状態へと移行していくのか，などといった長期的視点に立脚した処分場全体の安全評価のフレームワークを構築することが必要であり，処分場の数万年という長期的安全性を評価するという観点からはなされるべきであろう。つまり地球化学的には，どのような複合反応が，どのような速度で進行し，将来的にどのような状態へと（みかけの）平衡状態へ再度収束していくのかをできるだけ精度よく外挿する方法を提示することが求められる。このような，多重バリアシステムにおける各種現象の adjust は，長期（地層処分で検討するおおよそ数万年～数十万年の時間スケール）にわたる地下環境機能を精度よく提示するためにも必要であり，とくに地球化学的プロセスはその重要な部分をなす。しかし，未だ地球化学関連専門家による貢献は十分とは言えない状況にある。本報告では，NFバリア機能に関する地球化学的課題を整理し，長期的な安全評価に不可欠な地球化学的プロセスの抽出を試みる。１）Yoshida,H.et al. (2005) Engineering Geology,78, 275-284.２）吉田英一ほか（2009）応用地質, 50, 16-28.３）Yoshida,H.et al. (2009) Engineering Geology, 106, 116-122.

In order to understand the alteration process in subsurface granitic rocks, drilled core (100 meters deep) taken from Mesozoic granitic rock distributed in the Chugoku area of Japan has been investigated. The rock is characterized by the coarse size of rock-forming minerals such as quartz, plagioclase, orthoclase and biotite. The borehole logging and core observations show that there are several fractured zones, and almost all these structural features are associated with alteration zones that have been formed by water-rock interaction. The studied samples were collected from the altered zone at the location of 40 to 50 meters below the ground surface. Detailed analysis of the pore geometry, mineralogical observation and geochemical analysis were carried out to reveal the changes of textual and geochemical characteristics due to water-rock interaction. Alteration feature of rock-forming minerals such as plagioclase and biotite shows that the granitic body has two stages of thermal and water-rock interactions. One is the high-temperature hydrothermal alteration after the magma solidification, and the other is relatively low-temperature alteration probably due to groundwater circulation after the being exposed at the surface. This kind of methodology used for rock forming minerals of subsurface granitic rock can be applied to understand the alteration history due to the water-rock interactions during the formation of granitic body.