講演情報
[R7P-13]熊本県美里町払川地域における白金族鉱物の形成過程と砂白金の供給源
*大豆生田 晴香1、越後 拓也1、田中 崇裕2、青木 翔吾1 (1. 秋田大・国資、2. 日鉄鉱コンサルタント（株）)
キーワード：
白金族鉱物、単斜輝石岩、蛇紋岩化作用、砂白金、Ag鉱物
熊本県美里町払川地域には，国内で唯一報告されているPPGE（プラチナ系白金族元素）に富む漂砂鉱床が分布するが，その供給源や形成過程については十分に解明されていない．本研究では，払川地域における黒瀬川帯の蛇紋岩メランジュ中の単斜輝石岩および周囲の蛇紋岩を対象とし，これらに産する白金族鉱物 (PGM)および銀 (Ag)鉱物の産状と鉱物学的特徴を明らかにした．さらに，母岩中のPGMと砂白金として産するPGMについて，鉱物種，産状および形状を比較することで，払川砂白金鉱床の一次供給源と母岩中に認められるPGMの形成過程を考察した．
採取した単斜輝石岩および蛇紋岩について，偏光顕微鏡観察を行った結果，単斜輝石岩は主として透輝石から構成されることが判明し，SEM-EDSおよびEPMAによる化学分析の結果，透輝石は高いMg#を示し，Al₂O₃およびTiO₂に乏しい特徴を有することが明らかとなった．また，単斜輝石岩中から自形のイソ鉄白金（Pt₃Fe）が確認された．イソ鉄白金は透輝石中に単独で産出し，硫化鉱物との共生は認められない．一方，蛇紋岩化を受けた試料中では，スペリー鉱（PtAs₂）およびホリングワース鉱（RhAsS）が確認された．スペリー鉱はペントランド鉱に伴われる産状と蛇紋石中に単独で存在する産状が認められ，ホリングワース鉱は蛇紋石のクラック中に産出していた．また，Ag鉱物は，主要構成鉱物のクラックや針状磁鉄鉱周辺に産出し，自然銀（Ag）および輝銀鉱（Ag₂S）として認められた．これらの試料の全岩PGE・Ag濃度分析の結果，Pt濃度は9–250 ppbを示し， Ag濃度は3–4 ppmである．
またこの単斜輝石岩の下流域で採取された砂白金185粒をSEM-EDSで観察・分析した結果，ほぼすべての砂白金がイソ鉄白金を主体とする粒子であり，一部の粒子は前述した単斜輝石岩中のイソ鉄白金に類似した形態を示すことが判明した．なお，全粒子中75粒のイソ鉄白金は，イソ鉄白金をコアとして厚さ5㎛から50㎛程度のトゥラミーン鉱（Pt₂FeCu）からなるリムを持つ．さらに，イソ鉄白金以外のPGMとして，ラウラ鉱（RuS₂）やホリングワース鉱など計43粒が確認されたが，これらの主にIPGEからなる鉱物は，イソ鉄白金中に自形結晶として包有されている．また， Rhを含む鉱物（キングストン鉱やバウィー鉱など）も，IPGEからなる鉱物と同様にイソ鉄白金中に含有されているものの，表面に露出した粒子は多くの場合，変質作用を被り様々な含Rh鉱物（硫銅ロジウム鉱，フェロトリーウェイゼル鉱，三千年鉱など）に置き換えられており，稀に皆川鉱やホリングワース鉱などがそれらを覆うように生成している（Nishio-Hamane et al., 2019，Tanaka et al., 2024）．このように，IPGEやRhを含む鉱物は，独立した砂白金粒子としての産出は認められなかった．
以上の結果から，単斜輝石岩中に産する自形のイソ鉄白金は，高温環境下で晶出した初生的なPGMであると考えられる．一方，蛇紋岩中に認められるスペリー鉱，ホリングワース鉱およびAg鉱物は，蛇紋岩化に伴う熱水作用によって二次的に形成された鉱物である可能性が高い．また，本研究で調べた砂白金粒子のほぼすべてがイソ鉄白金であり，自形から半自形の粒子が認められることは，初生的なイソ鉄白金粒子を含む単斜輝石岩体が天水によって削剥された際に，物理的・化学的風化に強いイソ鉄白金のみが河川に運搬され，砂白金として残ったことを示唆する．
採取した単斜輝石岩および蛇紋岩について，偏光顕微鏡観察を行った結果，単斜輝石岩は主として透輝石から構成されることが判明し，SEM-EDSおよびEPMAによる化学分析の結果，透輝石は高いMg#を示し，Al₂O₃およびTiO₂に乏しい特徴を有することが明らかとなった．また，単斜輝石岩中から自形のイソ鉄白金（Pt₃Fe）が確認された．イソ鉄白金は透輝石中に単独で産出し，硫化鉱物との共生は認められない．一方，蛇紋岩化を受けた試料中では，スペリー鉱（PtAs₂）およびホリングワース鉱（RhAsS）が確認された．スペリー鉱はペントランド鉱に伴われる産状と蛇紋石中に単独で存在する産状が認められ，ホリングワース鉱は蛇紋石のクラック中に産出していた．また，Ag鉱物は，主要構成鉱物のクラックや針状磁鉄鉱周辺に産出し，自然銀（Ag）および輝銀鉱（Ag₂S）として認められた．これらの試料の全岩PGE・Ag濃度分析の結果，Pt濃度は9–250 ppbを示し， Ag濃度は3–4 ppmである．
またこの単斜輝石岩の下流域で採取された砂白金185粒をSEM-EDSで観察・分析した結果，ほぼすべての砂白金がイソ鉄白金を主体とする粒子であり，一部の粒子は前述した単斜輝石岩中のイソ鉄白金に類似した形態を示すことが判明した．なお，全粒子中75粒のイソ鉄白金は，イソ鉄白金をコアとして厚さ5㎛から50㎛程度のトゥラミーン鉱（Pt₂FeCu）からなるリムを持つ．さらに，イソ鉄白金以外のPGMとして，ラウラ鉱（RuS₂）やホリングワース鉱など計43粒が確認されたが，これらの主にIPGEからなる鉱物は，イソ鉄白金中に自形結晶として包有されている．また， Rhを含む鉱物（キングストン鉱やバウィー鉱など）も，IPGEからなる鉱物と同様にイソ鉄白金中に含有されているものの，表面に露出した粒子は多くの場合，変質作用を被り様々な含Rh鉱物（硫銅ロジウム鉱，フェロトリーウェイゼル鉱，三千年鉱など）に置き換えられており，稀に皆川鉱やホリングワース鉱などがそれらを覆うように生成している（Nishio-Hamane et al., 2019，Tanaka et al., 2024）．このように，IPGEやRhを含む鉱物は，独立した砂白金粒子としての産出は認められなかった．
以上の結果から，単斜輝石岩中に産する自形のイソ鉄白金は，高温環境下で晶出した初生的なPGMであると考えられる．一方，蛇紋岩中に認められるスペリー鉱，ホリングワース鉱およびAg鉱物は，蛇紋岩化に伴う熱水作用によって二次的に形成された鉱物である可能性が高い．また，本研究で調べた砂白金粒子のほぼすべてがイソ鉄白金であり，自形から半自形の粒子が認められることは，初生的なイソ鉄白金粒子を含む単斜輝石岩体が天水によって削剥された際に，物理的・化学的風化に強いイソ鉄白金のみが河川に運搬され，砂白金として残ったことを示唆する．