岩石を積む

集積岩は、マグマからの結晶が沈降または浮遊して集積して形成された火成岩です。集積岩は、その組織に応じて名前が付けられています。集積組織は、このグループの火成岩の形成条件を診断するものです。集積岩は、組成や色が異なる他の古い集積岩の上に堆積することがあり、通常、集積岩は層状または縞状の外観になります。

集積岩は、分留 マグマ溜まりからの固体結晶の沈殿によって生じる典型的な産物です。これらの集積は通常、マグマ溜まりの底で発生しますが、灰 長石斜長石がより密度の高い苦鉄質溶融物から自由に浮遊できる場合は、天井で発生することもあります。 ^[1]

集積岩は、通常、超塩基性貫入岩、コマチアイトおよびマグネシウムを豊富に含む玄武岩流中の大きな超塩基性溶岩洞の底、および一部の花崗岩貫入岩中に見られます。

集積岩は、その主な鉱物学と基底質量に対する結晶の割合に応じて命名されます(Hall、1996)。

• 堆積岩は、細粒の基質中に約 100～93% のマグマ結晶が堆積した岩石です。
• 中集積岩は、基底層に 93 ～ 85% の鉱物が蓄積された岩石です。
• オルソキュムレートは、基底部に 85 ～ 75% の蓄積鉱物を含む岩石です。

集積岩石は通常、集積鉱物の存在量順に命名され、次に集積タイプ (集積岩、中集積岩、正集積岩)、さらに副相またはマイナー相で命名されます。例:

• 斜長石50% 、輝石40%、カンラン石5% 、基底岩 5% (本質的には斑れい岩)からなる層は、カンラン石を伴った斜長石輝石堆積物と呼ばれます。
• 80% のオリビン、5% の磁鉄鉱、15% の基底岩からなる岩石は、オリビン中集積岩(本質的にはペリドタイト) です。

集積岩石を説明するときは、集積岩石という用語を使用するのが適切です。均一な組成を持ち、組織や鉱物の層状化や目に見える結晶の集積が最小限である貫入岩の場合、この規則に従って説明することは不適切です。

集積岩は親マグマの分別物であるため、集積岩の形成元となったマグマの組成を推測するために使用すべきではありません。集積岩自体の化学組成から残留溶融物の組成を知ることができますが、いくつかの要因を考慮する必要があります。

堆積物の化学組成から、堆積物が形成された溶融物の温度、圧力、化学組成を知ることができますが、共沈殿する鉱物の数や、沈殿した鉱物の化学組成や鉱物種も知る必要があります。^[2]これは例で説明するのが一番わかりやすいでしょう。

たとえば、灰長石斜長石とエンスタタイト輝石の集積物を沈殿させている玄武岩組成のマグマは、沈殿した鉱物を構成する元素が除去されることによって組成が変化しています。この例では、灰長石 (カルシウムアルミニウム長石) の沈殿によって溶融物からカルシウムが除去され、カルシウムがさらに減少します。溶融物からエンスタタイトが沈殿するとマグネシウムが除去されるため、溶融物からこれらの元素が減少します。これにより、ナトリウム、カリウム、チタン、鉄などの他の元素の濃度が高くなる傾向があります。

蓄積された鉱物からできた岩石は、マグマと同じ組成にはなりません。上記の例では、灰長石と頑火輝石の集積岩はカルシウムとマグネシウムに富み、溶融岩はカルシウムとマグネシウムが枯渇しています。集積岩は斜長石輝石集積岩 (斑れい岩) であり、溶融岩はより珪長質でアルミニウムを多く含む組成になっています (安山岩組成に近づいています)。

上記の例では、斜長石と輝石は純粋な端成分組成 (灰長石-エンスタタイト) である必要はなく、したがって元素の枯渇の影響は複雑になる可能性があります。鉱物は、集積岩内で任意の比率で沈殿する可能性があります。このような集積岩は、斜長石 90%:エンスタタイト 10% から斜長石 10%:エンスタタイト 90% までで、斑れい岩のままです。これにより、集積岩の化学組成と残留溶融物の枯渇も変わります。

キュムレートの形成によって残された残留溶融物の組成への影響​​は、沈殿する鉱物の組成、同時に共沈殿する鉱物の数、および共沈殿する鉱物の比率に依存することがわかります。自然界では、キュムレートは通常 2 種類の鉱物から形成されますが、1 種類から 4 種類の鉱物が知られています。1 種類の鉱物のみから形成されるキュムレート岩石は、その鉱物にちなんで名付けられることが多く、たとえば、99% の磁鉄鉱キュムレートはマグネタイトと呼ばれます。

具体的な例としては、グリーンランドのスカーガード貫入岩が挙げられる。スカーガードでは、厚さ2500メートルの層状の貫入岩が、化学的、鉱物学的に明確な層構造を示している。^[3]

• 斜長石は、基部付近のAn ₆₆から上部付近の An _{30まで変化します (An xx} = 灰長石の割合)
  • CaO ベース 10.5% からトップ 5.1%; Na ₂ O + K ₂ O ベース 2.3% からトップ 5.9%
• オリビンは、基部付近のFo ₅₇から上部のFo _{0まで変化します (Fo xx} =オリビンの フォルステライトの割合)
  • MgO 11.6% ベースから 1.7% トップ; FeO 9.3% ベースから 22.7% トップ

スカーガードは単一の閉じ込められたマグマ溜まりから結晶化したと解釈されている。^[3]

集積岩を作ったマグマの組成を推測する 1 つの方法は、基底層の化学組成を測定することですが、その化学組成は問題が多いか、サンプルを採取することが不可能です。そうでなければ、集積層を平均化する複雑な計算を利用する必要があり、これは複雑なプロセスです。代わりに、マグマの化学組成は、特定のマグマ化学条件を仮定し、測定された鉱物化学を使用して状態図でテストすることによって推定できます。これらの方法は、火山性条件下で形成された集積岩 (つまり、コマチアイト) にはかなり有効です。大規模な層状の超塩基性貫入岩のマグマ条件の調査は、より多くの問題をはらんでいます。

これらの方法には欠点があり、主に、自然界ではほとんど当てはまらない特定の仮定をしなければならないという点です。最大の問題は、大規模な超塩基性貫入岩では、時間の経過とともに母岩の同化作用によって溶融物の化学的性質が変化する傾向があるため、基底岩の組成の測定が不十分になる可能性があることです。質量収支の計算では予想範囲からの偏差が示され、同化が起こったと推測できますが、これらの発見を定量化するには、さらに化学的調査を行う必要があります。

第二に、大規模な超塩基性岩の貫入岩は密閉されたシステムになることはほとんどなく、定期的に新鮮な原始的なマグマが注入されたり、マグマがさらに上方に移動して体積が減少する（おそらく火口や岩脈群に流入する）ことがあります。このような場合、マグマの化学組成を計算しても、貫入岩に影響を与えたこれら 2 つのプロセスの存在しか解明されない可能性があります。

高温で結晶化したが、後にマグマの岩床や岩脈に侵入されると再溶融する可能性がある。 ^[4]

集積岩の経済的重要性は、超塩基性から塩基性までの層状貫入岩中に見られる 3 種類の鉱床によって最もよく表されます。

• ケイ酸塩鉱物が蓄積する
• 酸化鉱物が蓄積する
• 硫化溶融物が蓄積する

珪酸塩鉱物は、鉱石として抽出する価値があるほどの価値を持つことはめったにありません。しかし、一部の斜長岩貫入岩には、非常に純粋な斜長石が濃縮されているため、耐火物、ガラス製造、半導体、その他のさまざまな用途（歯磨き粉、化粧品など）に使用するために長石として採掘されています。

鉄、チタン、クロムの溶融塩分濃度が増加すると、分別結晶化が十分に進み、スピネルの一種である酸化物鉱物の結晶化が可能になると、層状の貫入岩中に酸化物鉱物が集積します。

これらの条件は、マグネシウムを多く含むオリビンまたは輝石の高温分別によって生成され、残留溶融物に相対的に鉄が濃縮されます。溶融物の鉄含有量が十分に高い場合、磁鉄鉱またはイルメナイトが結晶化し、その高密度のため、集積岩を形成します。クロム鉄鉱は、通常、低圧での輝石分別中に形成され、輝石結晶からクロムが排除されます。

これらの酸化層は、50% を超える酸化物鉱物を含む岩石の横方向に連続した堆積物を形成します。酸化物鉱物が区間の 90% を超える場合、岩石は酸化物鉱物、たとえば磁鉄鉱、イルメナイト、またはクロミタイトに従って分類される場合があります。厳密に言えば、これらは磁鉄鉱オルソキュムレート、イルメナイトオルソキュムレート、およびクロマイトオルソキュムレートになります。

層状貫入岩中に集積する硫化鉱物は、ニッケル、銅、白金族元素、コバルトの重要な供給源です。ペントランド鉱、黄銅鉱、磁硫鉄鉱、黄鉄鉱の塊状または混合硫化物-ケイ酸塩「マトリックス」の鉱床が形成され、時にはコバルト鉱や白金テルル硫化物も伴います。これらの鉱床は、硫黄飽和マグマ中の硫化物とケイ酸塩溶融物の溶融不混和性によって形成されます。

これらは厳密には集積岩ではなく、硫化物は固体鉱物として沈殿するのではなく、混ざらない硫化物液体として沈殿します。ただし、これらは同じプロセスによって形成され、高い比重のために蓄積し、横方向に広がる硫化物の「岩礁」を形成することがあります。硫化鉱物は一般に、ケイ酸塩集積物の間隙マトリックスを形成します。

硫化鉱物の分離は、マグマが硫黄飽和に達したときにのみ形成されます。苦鉄質岩石および超苦鉄質岩石では、ニッケル、銅、白金族 (PGE) の鉱床が形成されます。これらの元素は親銅性であり、硫化溶融物に強く分配されるためです。まれに、珪長質岩石が硫黄飽和状態になり、硫化鉱物の分離が形成されることがあります。この場合、典型的な結果は、銅鉱化を形成する、通常は磁硫鉄鉱、黄鉄鉱、黄銅鉱の混合物である、分散した形態の硫化鉱物です。花崗岩の貫入岩に集積硫化岩が見られることは非常にまれですが、ないわけではありません。

• 火成岩の分化
• 火成岩
• コマチアイト
• 階層的侵入
• 岩石テクスチャの一覧
• 超塩基性岩

• ブラット、ハーヴェイ、ロバート J. トレイシー、1996 年、「岩石学: 火成岩、堆積岩、変成岩」第 2 版、pp. 123–132 & 194–197、フリーマン、ISBN 0-7167-2438-3 
• Ballhaus, CG & Glikson, AY, 1995, 「中央オーストラリア、西マスグレイブブロック、ジャイルズコンプレックスの層状苦鉄質-超苦鉄質貫入岩の岩石学」AGSOジャーナル、16/1&2: 69–90。