ホルンフェルス

ホルンフェルスは、貫入火成岩の熱によって焼かれて硬化し、塊状、硬質、裂け目があり、場合によっては極めて強靭で耐久性のある接触変成岩の集合体の総称である。 ^[1]これらの特性は、高温での変成作用に特徴的な、板状または柱状の微細粒の非整列結晶によって引き起こされるが、変形は伴わない。 ^{[2] [3] [4]}この用語は、その並外れた強靭性と動物の角を連想させる質感から、「角石」を意味するドイツ語のHornfelsに由来する。これらの岩石は、イングランド北部の鉱山労働者によって砥石と呼ばれていた。^{[5] [6]}

ほとんどのホルンフェルスは細粒で、元の岩石（砂岩、頁岩、粘板岩、石灰岩など）は層理面や劈開面の存在により多かれ少なかれ分裂しやすいものの、ホルンフェルスではこの構造が消失しているか機能していない。多くのホルンフェルスは元の層理の痕跡を示しているが、^[2]層理に沿っているのと同じくらい簡単に層理を横切っても割れる。実際、ホルンフェルスは薄い板状ではなく、立方体の破片に分離する傾向がある。^[1]板状鉱物は豊富に存在するが、ランダムに並んでいる。^[7]

ホルンフェルスは、通常、上部地殻または中部地殻の花崗岩の貫入帯で形成されます。地表に非常に近い火山活動による接触変成作用で形成されたホルンフェルスは、珍しい特徴的な鉱物を生み出すことがあります。 ^{[2] [3]}マグマ体から放出される流体（交代作用）によって引き起こされる組成の変化が時々起こります。^[8]ホルンフェルス相は、変成圧力温度空間の最も低圧部分を占める変成相です。^[9]

最も一般的なホルンフェルス（黒雲母ホルンフェルス）は、黒雲母の小さな結晶が豊富に含まれているため、ややビロードのような光沢があり、暗褐色から黒色です。また、最も一般的なホルンフェルスには黒い縞があります。石灰ホルンフェルスは、白、黄色、薄緑、茶色などの色をしていることが多いです。緑と暗緑は、火成岩の変質によって生成されたホルンフェルスの主な色合いです。ほとんどの場合、構成粒子は肉眼では判別できないほど小さいですが、細かいマトリックス全体に散在する菫青石、ざくろ石、紅柱石のより大きな結晶（斑状晶）がよく見られ、これらは岩石の風化した面で非常に目立つことがあります。^{[1] [10]}

ホルンフェルスの構造は非常に特徴的です。結晶構造を示す鉱物はほとんどありませんが、小さな粒子がモザイクの破片のようにぴったりと収まっています。通常、粒子の大きさはほぼ同じです。これは、ざらざらした舗装に似ていることから、プラスター構造または舗装構造と呼ばれています。各鉱物は、他の鉱物の粒子を囲むこともあります。たとえば、石英には、グラファイト、黒雲母、酸化鉄、珪線石、長石の小さな結晶が多数出現することがあります。このようにして、粒子全体が半透明になっていることがよくあります。最も小さな結晶には、結晶の輪郭の痕跡が見られることがあります。これは間違いなく、新しく形成されたもので、その場で発生したものです。このことから、岩石全体が高温で固体状態で再結晶化したため、鉱物分子が十分に独立した結晶を形成する自由がほとんどなかったと考えられます。岩石の再生は、元の構造のほとんどを消し去り、以前の鉱物をほぼ完全に新しいものに置き換えるのに十分でした。しかし、岩石の固体状態によって結晶化が妨げられ、新しい鉱物は形がなく、不純物を拒絶することができず、不純物の周囲で成長しました。^[1]

粘土、堆積性スレート、頁岩からは黒雲母ホルンフェルスが生成する。その中で最も目立つ鉱物は黒雲母で、その小さな鱗片は顕微鏡で見ると透明で、暗赤褐色で強い二色性がある。また石英もあり、長石も相当量含まれることが多いが、グラファイト、トルマリン、酸化鉄も少量ながら頻繁に含まれる。これらの黒雲母ホルンフェルスには、アルミニウムケイ酸塩鉱物である鉱物がよく見られる。これらは通常紅柱石と珪線石であるが、特に片理的な性質を持つホルンフェルスには藍晶石も含まれる。紅柱石はピンク色で、薄い部分では多色性であることが多いが、白で、キアストライトの特徴である十字形の暗いマトリックスの囲みがある場合もある。珪線石は通常、石英に埋め込まれた極めて微細な針状結晶を形成する。^[1]

このグループの岩石には、稀ではないが、菫青石も含まれ、偏光で見ると6つのセクターに分割される不完全な六角柱の輪郭を持つことがある。黒雲母ホルンフェルスでは、かすかな縞模様が、未改変の岩石の元の層状構造を示し、堆積した堆積物の性質の小さな変化に対応する。より一般的には、手持ちの標本の表面に目立つ斑点がある。斑点は丸いまたは楕円形で、岩石の残りの部分よりも淡い色または暗い色の場合がある。^[1]斑点は黒鉛または炭素質物質に富んでいる場合もあれば、^[11]褐色の雲母でいっぱいの場合もある。斑点の中には、基質に含まれるものよりもかなり粗い石英粒子で構成されているものもある。この特徴が改変の少ない粘板岩やホルンフェルスに頻繁に現れることは、斑点が必ずしも同じ性質または起源ではないことが確実であるため、むしろ注目に値する。トルマリンホルンフェルスは、トルマリン花崗岩の縁の近くに見られることがあります。黒色で、顕微鏡で見ると暗褐色で多色性に富んだ小さな針状のショールが見られます。トルマリンにはホウ素が含まれているため、花崗岩から堆積物に蒸気が浸透したに違いありません。このグループの岩石は、コーンウォールの錫鉱山地域、特に鉱脈の近くでよく見られます。 ^[1]

ホルンフェルスの2番目の大きなグループは、不純な石灰岩の熱変質から生じる石灰珪酸塩ホルンフェルスです。より純粋な層は大理石として再結晶しますが、もともと砂や粘土が混ざっていた場所では、透輝石、緑簾石、ざくろ石、スフェーン、ベスブ石、スカポライトなどの石灰を含む珪酸塩が形成されます。これらの金雲母とともに、さまざまな長石、黄鉄鉱、石英、アクチノ閃石が発生することがよくあります。これらの岩石は粒子が細かく、縞状になっていることが多いですが、強靭で、元の石灰岩よりもはるかに硬いです。鉱物学的組成が非常に多様で、薄い層で黒雲母ホルンフェルスや硬化した珪岩と交互になっていることがよくあります。花崗岩からホウ素とフッ素の蒸気が浸透すると、アキシナイト、蛍石、ダトーライトが多く含まれるようになるが、これらの岩石には高純度のケイ酸塩は含まれていない。^[1]

輝緑岩、玄武岩、安山岩、その他の火成岩から、3 番目のタイプのホルンフェルスが生成される。これらは、主に長石と角閃石 (一般に茶色) および淡い輝石から構成される。スフェーン、黒雲母、酸化鉄もその他の一般的な成分であるが、これらの岩石は組成と構造が非常に多様である。元の岩石が分解され、方解石、沸石、緑泥石、その他の二次鉱物が脈または空洞に含まれていた場所には、通常、新しい鉱物群を含む丸い部分または不規則な縞があり、上記のカルシウムケイ酸塩ホルンフェルスのものと似ている場合がある。火成岩の元々の斑状、流動性、気泡状、または断片的な構造は、ホルンフェルス化があまり進んでいない段階でははっきりと見えるが、変質が進むにつれて目立たなくなる。^[1]

いくつかの地域では、せん断によって片状構造を獲得したホルンフェルス化岩石が産出しており、これらはホルンフェルスと同じ鉱物を含むが、ホルンフェルス構造ではなく片状構造を持つ片岩や片麻岩に変化する。これらの中には、菫青石および珪線石片麻岩、紅柱石および藍晶石雲母片岩、およびシポリンとして知られる片状方解石珪酸塩岩が挙げられる。これらが熱変質を受けた堆積物であることは一般に認められているが、それらが形成された正確な条件は必ずしも明らかではない。ホルンフェルス化の本質的な特徴は、熱、圧力、浸透する蒸気の作用によるもので、（少なくとも大規模な場合には）溶融を生じさせることなく岩盤を再生する。しかし、花崗岩から周囲の岩石への物質の導入により、多くの場合、大規模な化学変化が起こると主張されてきた。その証拠として、ホルンフェルスに新しい長石が形成されたことが指摘されている。この長石化はいくつかの場所では起こったかもしれないが、他の場所では顕著に見られない。現在、ほとんどの専門家は、この変化は純粋に物理的なものであり、化学的なものではないと考えている。^[1]

ホルンフェルス相は、変成圧力温度空間のうち、最低圧力から低温から高温の​​部分を占める。低温域のアルバイト-緑簾石ホルンフェルス、中温域のホルンブレンドホルンフェルス、高温域の輝石ホルンフェルス、超高温域のサニディナイトに細分される。後者は別の相とみなされることもある。最大圧力は2kbar程度で、温度はアルバイト-緑簾石ホルンフェルス相では300-500℃、ホルンブレンドホルンフェルス相では500-650℃、輝石ホルンフェルス相では650-800℃、サニディナイト相では800℃以上である。^{[9] [4]}

各相に含まれる実際の鉱物は、原岩の組成によって異なります。塩基性原岩の場合、アルバイト-緑簾石ホルンフェルス相は、アルバイトと緑簾石またはゾイサイト、および少量のアクチノ閃石と緑泥石で特徴付けられます。これは、ホルンブレンドホルンフェルス相のホルンブレンド、斜長石、輝石、およびガーネットに取って代わられ、次に輝石ホルンフェルス相とサニディナイト相の斜方輝石、普通輝石、斜長石、および特徴的な痕跡量のガーネットに取って代わられ、後者2つは、この原岩の組成では区別がつきません。^[9]

超塩基性原岩の場合、アルバイト-緑簾石相は蛇紋石、滑石、透閃石、緑泥石で特徴付けられ、ホルンブレンド相ではフォルステライト、斜方輝石、角閃石、緑泥石、および特徴的な微量アルミニウムスピネルと磁鉄鉱に変わり、次に輝石ホルンフェルス相ではフォルステライト、斜方輝石、輝石、普通輝石、斜長石、アルミニウムスピネルに変わります。この組成のサニディナイト相は、アルミニウムスピネルが消失している点のみが輝石ホルンフェルス相と異なります。^[9]

泥質原岩の場合、アルバイト緑簾石相では石英、斜長石、白雲母、緑泥石、菫青石の順序であり、ホルンブレンドホルンフェルス相では石英、斜長石、白雲母、黒雲母、菫青石、紅柱石の順序であり、輝石ホルンフェルス相では石英、斜長石、正長石、紅柱石、珪線石、菫青石、斜方輝石の順序である。サニディナイト相では石英、斜長石、珪線石、菫青石、斜方輝石、サフィリン、アルミニウムスピネルが特徴である。 [ ^{12] [9]}

石灰質原岩の場合、アルバイト-緑簾石ホルンフェルス相では方解石、ドロマイト、石英、透輝石、タルク、フォルステライトの順序となり、ホルンブレンドホルンフェルス相では方解石、ドロマイト、石英、透輝石、透輝石、フォルステライトの順序となり、輝石ホルンフェルス相では方解石、石英、透輝石、フォルステライト、珪灰石の順序となり、サニディナイト相では方解石、石英、透輝石、フォルステライト、珪灰石、モンティセライト、アケルマナイトの順序となる。 ^[9]

ホルンフェルスは、叩くと共鳴する性質がある。マイケル・テリンガーは、南アフリカのこれらの石は鐘のように鳴る性質があるため「リングストーン」とも呼ばれていると説明した。^[13]スキッドーのミュージカルストーンは、ホルンフェルスで作られたリトフォンの一例である。^[14]

• 岩石の種類の一覧 – 地質学者が認識している岩石の種類の一覧

•  この記事には、現在パブリック ドメインとなっている出版物のテキストが組み込まれています:  Flett, John Smith (1911)。「Hornfels」。Chisholm, Hugh (ed.)著。Encyclopædia Britannica。第 13 巻 (第 11 版)。Cambridge University Press。pp. 710–711。

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