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赤色層（またはレッドベッド）は、砂岩、シルト岩、頁岩から構成される堆積岩で、鉄酸化物の存在により主に赤色をしています。これらの赤色の堆積層には、しばしば、礫岩、泥灰岩、石灰岩、またはこれらの堆積岩の組み合わせの薄い層が局所的に含まれています。赤色層の赤色の原因となる鉄酸化物は、通常、赤色層を構成する堆積物の粒子のコーティングとして存在します。赤色層の典型的な例としては、米国西部のペルム紀と三畳紀の地層、およびヨーロッパのデボン紀の古赤色砂岩相があります。[1] [2]
主な赤いベッド
一次赤色層は、赤色土または古い赤色層の浸食と再堆積によって形成される可能性があるが[3] 、この仮説の根本的な問題は、イングランドのチェシャーにある赤色層堆積物の地域の近くに、適切な年代の赤色の源堆積物が比較的少ないことである。一次赤色層は、茶色またはくすんだ色の水酸化鉄の脱水による堆積物の原位置（初期続成作用）赤化によっても形成される可能性がある。これらの水酸化鉄には、一般に針鉄鉱（FeO-OH）といわゆる「非晶質水酸化鉄」またはリモナイトが含まれる。この物質の多くは、鉱物のフェリハイドライト（Fe 2 O 3 H 2 O）である可能性がある。 [4]
この脱水または「老化」のプロセスは、沖積氾濫原や砂漠環境における土壌生成と密接に関連していることがわかっています。ゲータイト（水酸化鉄）は通常、ヘマタイトに比べて不安定であり、水がない場合や高温の場合、反応に従って容易に脱水します。[5]
- 2FeOOH（ゲータイト）→ Fe 2 O 3（ヘマタイト）+H 2 O
ゲータイト→ヘマタイト反応（250℃）のギブス自由エネルギー（G）は−2.76 kJ/molで、粒子サイズが小さくなるにつれてGは負に大きくなります。したがって、ゲータイトやフェリハイドライトなどの砕屑性水酸化鉄は、時間の経過とともに自然に赤色のヘマタイト顔料に変化します。このプロセスは、沖積層の進行性の赤化だけでなく、古い砂漠の砂丘の砂が新しい砂丘の砂よりも強く赤化しているという事実も説明しています。[6]
続成作用赤色層
赤色層は続成作用中に形成される可能性がある。このメカニズムの鍵となるのは、埋没中に酸素を含んだ地下水によって鉄マグネシウム 珪酸塩が地層内で変化することである。ウォーカーの研究によると、角閃石やその他の鉄含有岩石の加水分解はゴルディッチ溶解系列に従う。これは、特定の反応のギブス自由エネルギーによって制御される。たとえば、最も変化しやすい物質はオリビンである。
- Fe 2 SiO 4 (鉄鉱石) + O 2 → Fe 2 O 3 (ヘマタイト) + SiO 2 (石英)、E = -27.53 kJ/mol
このプロセスの主な特徴は、反応によって例示されるように、自生相として沈殿する一連の副産物の生成です。これらには、混合層粘土（イライト-モンモリロナイト）、石英、カリ長石、炭酸塩、および色素性酸化鉄が含まれます。続成変質が進むにつれて赤化が進行するため、時間依存のメカニズムです。もう1つの意味は、このタイプの赤化は特定の堆積環境に特有のものではないということです。しかし、続成赤色層の形成に好ましい条件、すなわち正のEhと中性-アルカリ性pHは、最も一般的には高温の半乾燥地域に見られ、これが赤色層が伝統的にそのような気候に関連付けられる理由です。[7] [8]
二次赤色層
二次赤色層は不規則な色彩帯を特徴とし、不整合下の 風化プロファイルと関係していることが多い。色の境界は岩相の接触面を横切り、不整合に隣接してより強い赤化を示すことがある。二次赤化段階は、北海南部の石炭紀に以前に形成された一次赤色層に重なっている可能性がある。[9]黄鉄鉱の酸化などの反応によって、後成変質が起こる可能性がある。
- 3O 2 + 4FeS 2 → Fe 2 O 3（ヘマタイト） + 8S E = −789 kJ/mol
および菱鉄鉱の酸化：
- O 2 + 4FeCO 3 → 2Fe 2 O 3（ヘマタイト） + 4CO 2 E = −346 kJ/mol
このようにして形成された二次赤色層は、終生変成作用の優れた例である。それらは、以前に堆積した堆積物の隆起、浸食、表面の風化と関連しており、その形成には一次赤色層および続成赤色層と同様の条件が必要である。[10]
参照
参考文献
- ^ 鉱業、鉱物、および関連用語の辞書（第2版）。バージニア州アレクサンドリア：アメリカ地質学研究所、鉱業、冶金、探査協会と協力。1997年。ISBN 0-922152-36-5. 2020年11月8日閲覧。
- ^ Neuendorf, KKE; Mehl, JP Jr.; Jackson, JA, 編 (2005).地質学用語集(第 5 版). バージニア州アレクサンドリア: アメリカ地質学研究所. ISBN 0-922152-76-4。
- ^ Krynine, PD (1950). 「コネチカット州の三畳紀堆積岩の岩石学、地層学、起源」。コネチカット地質学および自然史調査会報。73 。
- ^ Van Houten, Franklyn B. (1973年5月). 「赤色層の起源 1961-1972年のレビュー」. Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 1 (1): 39–61. Bibcode :1973AREPS...1...39V. doi :10.1146/annurev.ea.01.050173.000351.
- ^ Berner, Robert A. (1969年2月). 「ゲータイトの安定性と赤色層の起源」. Geochimica et Cosmochimica Acta . 33 (2): 267–273. Bibcode :1969GeCoA..33..267B. doi :10.1016/0016-7037(69)90143-4.
- ^ Langmuir, D. (1971年9月1日). 「ゲータイト=ヘマタイト+水の反応に対する粒子サイズの影響」. American Journal of Science . 271 (2): 147–156. Bibcode :1971AmJS..271..147L. doi : 10.2475/ajs.271.2.147 .
- ^ ウォーカー、セオドア R. (1967)。「現代および古代の砂漠における赤色層の形成」。アメリカ地質学会紀要。78 (3): 353. doi :10.1130/0016-7606 ( 1967)78[353:FORBIM]2.0.CO;2.
- ^ Walker, Theodore R.; Waugh, Brian; Grone, Anthony J. (1978年1月1日). 「新生代第一サイクル砂漠沖積層の続成作用、米国南西部およびメキシコ北西部」. GSA Bulletin . 89 (1): 19–32. Bibcode :1978GSAB...89...19W. doi :10.1130/0016-7606(1978)89<19:DIFDAO>2.0.CO;2.
- ^ Johnson , SA; Glover, BW; Turner, P. (1997 年 7 月)。「イングランド西部ミッドランドの上部石炭紀赤色層の多相赤化と風化イベント」。Journal of the Geological Society。154 ( 4): 735–745。Bibcode :1997JGSoc.154..735J。doi :10.1144 / gsjgs.154.4.0735。S2CID 129359697 。
- ^ ミュッケ、アルノ (1994)。「第 11 章 パート I. 堆積岩 (砂岩、卵形鉄鉱、カオリン、ボーキサイト) の成因後鉄化作用 - 赤色層の赤化に関する比較研究を含む」。堆積学の発展。51 : 361–395。doi :10.1016/S0070-4571(08) 70444-8。ISBN 9780444885173。
外部リンク
- パロデュロ渓谷のペルム紀-三畳紀の赤色層の写真