

トラバーチン(/ ˈ t r æ v ər t iː n / TRAV -ər-teen)[1]は、鉱泉、特に温泉の周囲に堆積する陸上石灰岩の一種です。繊維状または同心円状の外観をしていることが多く、白、黄褐色、クリーム色、さび色のさまざまなものがあります。[2] [3]炭酸カルシウムが急速に沈殿する過程で形成され、多くの場合、温泉の河口または石灰岩の洞窟で形成されます。後者では、鍾乳石、石筍、その他の洞窟生成物を形成できます。イタリアやその他の地域では、建築材料としてよく使用されます。常温の水から形成される同様の(しかしより柔らかく、極めて多孔質の)堆積物は、トゥファとして知られています。
意味
トラバーチンは、炭酸カルシウム鉱物が淡水[4]、典型的には泉、河川、湖沼[5] 、 [6]、すなわち表層水と地下水から化学的に沈殿して形成される堆積岩である。 [7]最も広い意味では、トラバーチンには温泉と冷泉の両方の堆積物が含まれており、トゥファと呼ばれる多孔質のスポンジ状の岩石[ 7] [8] [4]や、鍾乳石や石筍を含む洞窟構造物として知られる洞窟生成物[9] [5] [7] [10] [8] [4]が含まれる。土壌プロファイルの層として堆積したカルシウム鉱物であるカルクリートは、トラバーチンの一種とは見なされていない。[7] [11]
トラバーチンは、より狭義には、温泉に堆積した、時に塊状だが縞状または繊維状の内部構造を持つ、緻密な岩石と定義されることが多い。[5] [7] [4] [6]この狭義の意味で、トラバーチンは、洞窟生成物[12]やトゥファ[5]とは区別される。[ 13] [6]トラバーチンは、大気と地下水の間で二酸化炭素が交換された後に、炭酸カルシウム鉱物が表面に無機沈殿して形成された岩石として、その起源によって定義されることもある。カルクリート、湖沼泥灰岩、湖礁はこの定義から除外されるが、洞窟生成物とトゥファは両方とも含まれる。[14]
新鮮なトラバーチンの多孔度は、約 10% から 70% まで幅広く異なります。古代のトラバーチンは、元の細孔空間で二次方解石が結晶化したために多孔度が 2% 程度まで低下することがありますが、ワイオミング州マンモス ホット スプリングスの新鮮なアラゴナイトトラバーチンの一部は、80% を超える多孔度を持っています。冷泉トラバーチンの多孔度は約 50% が一般的ですが、温泉トラバーチンの平均多孔度は約 26% です。洞窟生成物の多孔度は 15% 未満と低いです。[15]
地形
トラバーチンは特徴的な地形を形成します。
- 湧水丘は、湧水口を囲む高さ1メートル未満から100メートル(330フィート)を超えるトラバーチンのドームです。湧水口は地上より上にあるため、陸上の丘の形成には自噴泉または間欠泉が必要です。トラバーチン丘は水中、特に塩湖で発見されることが多いです。[16]
- 亀裂尾根は、節理や断層に沿った湧水によって形成される。これらは高さ15メートル(49フィート)、長さ0.5キロメートル(0.31マイル)を超えることがある。これらは通常、亀裂が徐々に広がる兆候を示し、亀裂壁にトラバーチンが堆積することでバランスが取れている。 [17]
- カスケード堆積物は一連の滝によって形成されます。[18]
- ダム堆積物はカスケードに似ていますが、トラバーチンが局所的に垂直に堆積し、トラバーチン堆積物の背後に池や湖を形成します。[19]
- トラバーチンはさまざまな種類の河川堆積物や湖沼堆積物を形成します。[20]
- 湿地堆積物は、排水不良地域に浅く堆積したものである。[21]
- 鍾乳石は洞窟の特徴的な「形成物」である。[22]
語源
「トラバーチン」という言葉はイタリア語のtravertinoに由来しており、これはラテン語のtiburtinus(「ティブルの」という意味)に由来し、現在はイタリアのローマ近郊のティボリとして知られている。[23] [24]
地球化学
トラバーチンの形成は、高濃度の二酸化炭素(CO 2 )を溶解した地下水(H 2 O )が、炭酸カルシウム( CaCO 3 )を含む石灰岩やその他の岩石と接触したときに始まります。溶解した二酸化炭素は弱酸である炭酸として作用し、石灰岩の一部を可溶性の重炭酸カルシウム(Ca+2+ 2HCO−3):
- CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ⇌ Ca 2+ + 2HCO−3
これは可逆反応であり、溶解した重炭酸カルシウムの濃度が増加するにつれて、重炭酸カルシウムは炭酸カルシウム、水、二酸化炭素に戻り始めることを意味します。二酸化炭素が行く場所がない限り、炭酸カルシウムの溶解と炭酸カルシウムの沈殿がバランスする化学平衡に達します。[25]
地下水が二酸化炭素濃度の低い環境(分圧pCO 2で測定)に移動すると、二酸化炭素の一部が環境に逃げ出し、平衡が崩れて炭酸カルシウムの沈殿が起こります。
- カルシウムイオン−3 → CaCO 3 + H 2 O + CO 2
炭酸カルシウムは地下水に浸かった固体表面に最も容易に沈殿し、最終的に厚いトラバーチンの堆積物を形成します。炭酸カルシウムを溶解して輸送するCO2の役割を果たすため、CO2はキャリアCO2または単にキャリアと呼ばれることもあります。[25]
地下水中の二酸化炭素濃度上昇の最も重要な原因は、土壌と火山活動である。土壌を通過する水は、植物の根や腐敗した有機物から二酸化炭素を吸収する。[26]この CO2は隕石キャリアと呼ばれ、このメカニズムによって形成されたトラバーチンは隕石起源トラバーチンと呼ばれる。[25]これは洞窟生成物の形成の主なメカニズムである。土壌から吸収されたCO2濃度が高まった地下水は、その下の石灰岩に浸透し、石灰岩の一部を溶解する。この地下水がその後CO2濃度の低い洞窟に現れると、 CO2の一部が逃げ出し、炭酸カルシウムが沈殿して鍾乳石、石筍、その他の洞窟生成物が形成される。[27] [28]
火山活動は、温泉から湧き出る地下水に含まれる二酸化炭素の発生源である。水が泉口に達すると、急速に二酸化炭素が外気に放出され、泉口の周囲に炭酸カルシウムが沈殿する。このようにして形成されたトラバーチンは、熱生成トラバーチンと呼ばれる。[25]これにより、パムッカレやマンモスホットスプリングスのような見事なトラバーチンの堆積層が形成される。二酸化炭素は、地中深くの源から来る可能性があり、[29] [30]深く埋もれた岩石の変成作用などである。二酸化炭素はマグマによって地表に運ばれ、火山ガスの主成分である。[31] [32]二酸化炭素は、マグマ体が地表近くの固い岩を加熱すること、有機物の熱分解、または石英やその他のシリカ鉱物と炭酸塩鉱物の反応によっても生成される可能性がある。[33]
降水量はpCO2の減少につながる要因によって増加する可能性があり、例えば滝での空気と水の相互作用の増加が重要である可能性があり[34]、光合成も同様に重要である可能性があります。[35]
稀に、溶解した水酸化カルシウム(Ca)を含む高アルカリ性の水からトラバーチンが形成されることがある。+2+ 2OH −)は超塩基性岩石の蛇紋岩化の際に生成される。このアルカリ水が地表に達すると、空気中の二酸化炭素を吸収して炭酸カルシウムを沈殿させる。[25]
- Ca 2+ + 2OH − + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O
火山活動によって炭酸化された水は、通常、温泉と関連付けられますが、そのような水は、地表に現れる前に、時々、周囲温度近くまで冷却されます。同様に、土壌を通過することによって炭酸化された水は、十分な深さまで循環しているため、地表に再び現れるときには非常に温かい場合があります。それでも、火山活動によって炭酸化された水は、溶解した炭酸水素カルシウムの含有量が高くなる傾向があり、一般的に、より重い13C同位体がより豊富になります。 [ 36 ]
主要な炭酸カルシウム鉱物である方解石とアラゴナイトはどちらも温泉トラバーチンに含まれています。アラゴナイトは温度が高いときに優先的に沈殿し、温度が低いときには方解石が優勢になります。[37] [38]純粋で細かいトラバーチンは白色ですが、不純物のために茶色から黄色になっていることがよくあります。
発生
トラバーチンは世界中の何百もの場所で発見されています。[39]ここでは注目すべき産地のほんの一部を挙げています。


トラバーチンはローマの東25キロにあるティヴォリで発見され、少なくとも2,000年前から採掘されてきました。[40]ティヴォリのトラバーチンは、休火山のコッリ・アルバーニ近くの北向きの断層に沿って、面積20平方キロメートル、厚さ60メートルの岩体に堆積しました。グイドニア採石場はこのトラバーチン鉱床にあります。[41]この石の古代の名前はラピス・ティブルティヌスで、ティブル石を意味し、徐々にトラバーチン(トラバーチン)へと変化しました。ティヴォリとグイドニアのトラバーチン鉱床の詳細な研究により、地質年代学で利用できる可能性のある日周的および年周的なリズミカルな縞模様と薄板が明らかになりました。[42]トラバーチンの鉱床は、ピサ近郊のラパリノを含むイタリアの他の約100か所で発見されています。
トラバーチンのダムの背後に形成された自然湖の滝は、ユネスコ世界遺産に登録されているトルコのパムッカレで見ることができます。このような滝がある場所は他に、中国四川省の黄龍(これもユネスコ世界遺産)、米国のマンモスホットスプリングス、ハンガリーのエゲルサローク、イランのマハッラート、アッバスアバード、アタシュクー、バダベスルト、アフガニスタンのバンデアミール、スペインのルイデラ湖、メキシコのオアハカ州のイエルベエルアグア、グアテマラのセムクチャンペイなどがあります。
中央ヨーロッパの最後の氷河期後古気候最盛期(大西洋岸期、紀元前8000~5000年)には、カルスト泉から巨大な石灰華の堆積物が形成された。小規模ではあるが、これらのカルスト作用は今も続いている。[43]重要なジオトープはシュヴァーベン・アルプ、主にケスタの北西端の谷、[44] [45]カルストのフランケン・ジュラ山脈の侵食された周辺の多くの谷、およびアルプス北部の丘陵地帯で発見されている。[46] [47]
ディナル・カルスト河川、特にボスニア・ヘルツェゴビナとクロアチアの河川は、豊富なトラバーチン鉱床の堆積と、それに伴うトゥファやトラバーチンの洞窟、川の小島、障壁、滝などの現象で知られています。[48] [49]ボスニア・ヘルツェゴビナでは、ウナ川が特に堆積物が豊富であり、[50]プリヴァ川、トレビザット川、ブナ川、ブレガヴァ川も同様です。[48]トラバーチンは、クロアチアのプリトヴィツェ湖群国立公園として知られる渓谷で16の天然ダムを形成しています。トラバーチンは水中の苔や岩に付着して数千年かけて堆積し、高さ70メートル(230フィート)にもなる滝を形成しています。[51] [49]また、クロアチアにはクルカ川、クルパ川の支流であるズルマニャ川、クロアチアとスロベニアにはクパ川、スロベニアにはクルカ川がある。

米国では、トラバーチンの形成で最もよく知られている場所はイエローストーン国立公園で、地熱地帯にはトラバーチンの堆積物が豊富です。[52]ワイオミング州でも、サーモポリスのホットスプリングス州立公園にトラバーチンがあります。[53]オクラホマ州には、この自然の驚異を記念した公園が2つあります。オクラホマ州で最も高い滝であるターナー滝は、トラバーチンの洞窟を流れる77フィート(23メートル)の湧き水の滝です。ハニークリークがこの滝に水を供給し、上流と下流の両方に何マイルにもわたるトラバーチン棚を形成しています。上流の密林にある多くの小さな滝が、トラバーチンの形成効果を繰り返しています。[54]もう一つのトラバーチンの資源は、ターナー滝から東に10マイル(16キロ)のオクラホマ州サルファーにあります。トラバーチンクリークは、チカソー国立レクリエーションエリアの境界内にある湧水自然保護区を流れています。[55]
テキサス州オースティンと、その南の周囲の「ヒルカントリー」は石灰岩でできている。この地域には、コロラドベンド州立公園内のゴーマン滝で見られるものなど、多くのトラバーチン層がある。[56 ] コロラド州 グレンウッドキャニオンのハンギングレイクは、湧水の流れにトラバーチンダムをかけて形成された。[57]この地域のトラバーチン層の厚さは40フィート(12メートル)にもなる。[58]コロラド州ライフルフォールズ州立公園には、トラバーチンダムを越える3つの滝がある。[59] [60]
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ニューメキシコ州ジェメズ山脈のソーダダム温泉システムは、バレスカルデラの地熱システムとのつながりから、集中的に調査されてきた。カルデラからの熱い地下水はジェメズ断層に沿って移動し、より冷たい地下水と混ざってから地表に現れた。トラバーチンの放射年代測定によると、堆積はバレスカルデラの噴火直後に始まり、この地域は5,000年前に始まった堆積を経験している。[61]極限環境性緑藻類セネデスムスの新種が、ソーダダムのトラバーチンから初めて分離された。[62]
アイスランドでは、エイヤフィヤトラヨークトル火山の北側に位置するフヴァンナ川が2010年の噴火後に大量の二酸化炭素を含んだ。川沿いに石灰華が堆積した。[63]
用途

トラバーチンは建築材料としてよく使われます。通常、トラバーチンには弱い面がなく、多孔性が高いため強度の割に軽量で、断熱性や遮音性にも優れ、加工も比較的容易です。密度の高いトラバーチンは、磨くと優れた装飾石になります。[64]
ローマ人はトラバーチンの鉱床を採掘し、寺院、記念碑、[65] 、水道橋、[66] 、浴場、[67 ]、コロッセオなどの円形劇場を建設した。コロッセオは、トラバーチンを主原料として建てられた世界最大の建造物である。 [69]イタリアでは、ティヴォリとグイドニア・モンテチェリオに有名なトラバーチン採石場があり、古代ローマ時代以来の最も重要な採石場がここにある。[70]ティヴォリの採石場は、ジャン・ロレンツォ・ベルニーニが1656年から1667年にかけてローマのサン・ピエトロ広場の列柱( colonnato di Piazza S. Pietro ) を建設するための材料として選んだトラバーチンを供給した。[71]ミケランジェロも、サン・ピエトロ大聖堂のドームの外部リブの材料としてトラバーチンを選んだ。[72]ティヴォリ産のトラバーチンはバロック時代のローマのトレヴィの泉の大部分の彫刻に使用されました。[73]
トラバーチンは中世に建築材料として再び人気を博した。[74]ドイツ中部の町バート・ランゲンザルツァには、ほぼ完全に地元のトラバーチンで建てられた中世の旧市街が現存している。[要出典]トラバーチンを多用した20世紀の建物には、パリのサクレ・クール寺院、カリフォルニア州ロサンゼルスのゲティ・センター、ベルリンのシェル・ハウスなどがある。ゲティ・センターとシェル・ハウスの建設に使用されたトラバーチンは、ティヴォリとグイドニアから輸入された。[75]
トラバーチンは、パティオや庭園の小道の舗装に使われる天然石の1つです。[76]トラバーチン石灰岩やトラバーチン大理石と呼ばれることもありますが、これらは同じ石です。ただし、トラバーチンは大理石ではなく、石灰岩の一種として分類されます。この石は、表面に穴や溝があるのが特徴です。これらの溝は自然に発生しますが、時間の経過とともにかなりの摩耗や損傷が発生したことを示しています。磨くと滑らかで光沢のある仕上がりになり、灰色から珊瑚色までさまざまな色があります。トラバーチンは、床に敷くためのタイルサイズで入手できます。 [77] [78]
トラバーチンは、近代建築で最も頻繁に使用される石材の1つです。屋内の住宅/オフィスの床、屋外パティオの床、スパの壁や天井、ファサード、壁の外装によく使用されます。シカゴのモダニズム建築である ウィリスタワー(1970年)(旧シアーズタワー)のロビーの壁はトラバーチンで作られています。[79] 建築家ウェルトン・ベケットは、多くのプロジェクトにトラバーチンを頻繁に取り入れました。[80]ロナルド・レーガンUCLAメディカルセンターは、チボリ採石場から採掘された300万ポンド(約1360トン)を超えるアンブラライトトラバーチンで覆われています。[81]建築家ルートヴィヒ・ミース・ファン・デル・ローエは、トロント・ドミニオン・センター、[82] SRクラウン・ホール、[83]ファーンズワース・ハウス[84]バルセロナ・パビリオンなど、いくつかの主要作品でトラバーチンを使用しました。[85]ニューメキシコ州議会議事堂の円形ホールは、ニューメキシコ州ベレン西部の鉱床から採掘されたトラバーチン[86]で仕上げられています。この採石場の石は、ニューメキシコ大学の建物にも使用されています。[87] [88]
-
ヨーロッパ最長の城であるブルクハウゼン城は、1,000年前に建てられたもので、主にトラバーチンで建てられています。
-
400年前の壁のトラバーチン
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供給
1980年代まで、イタリアは世界のトラバーチン市場をほぼ独占していましたが、現在ではトルコ、メキシコ、中国、ペルー、スペインで大量のトラバーチンが採掘されています。2019年の米国のトラバーチン輸入量は17,808トンで、そのうち12,804トンはトルコ産でした。[89]
参照
- アラバスター - 淡い色で半透明、柔らかいカルシウム鉱物、通常は石膏 - 「オニキス大理石」と呼ばれる種類がありますが、実際はトラバーチンです。
- 石灰質焼結物 - 淡水炭酸カルシウム鉱床
- カルテマイト – 人工構造物の下に形成される二次炭酸カルシウム堆積物
- カルスト地形 – 溶解した可溶性岩石による地形
- 石灰岩の種類の一覧 – 場所別にリストされた石灰岩の鉱床
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出典
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外部リンク
- Minerals.net アラゴナイト
- トラバーチンに関するよくある質問
- トラバーチンに関するよくある質問
