Chert
微晶質石英からなる堅硬な堆積岩で、多くの場合生物起源。
チャートは、主に微晶質または潜晶質の石英（二酸化ケイ素(SiO₂)の鉱物形態）からなる、堅硬で細粒の堆積岩です。通常は生物学的プロセスによって形成されますが、化学的沈殿物として、または珪化木のような続成作用による置換によって、非有機的にも形成されます。チャートがチョークまたはマール中に現れる場合、一般にフリントと呼ばれます。
この岩石は主に、深海の広大な領域を覆う生物起源の堆積物である珪質軟泥の石化した残骸で構成されています。この軟泥には、珪藻、珪質鞭毛藻、放散虫のケイ素骨格が含まれています。先カンブリア時代のチャートは、化石シアノバクテリアを保存していることで特に知られています。チャートには大型化石が含まれることもありますが、多くの標本には化石がまったく含まれていません。
チャートは白から黒までの幅広い色を示しますが、最も一般的なのは灰色、茶色、灰褐色、薄緑色、さび色、時には濃い緑色です。その色は岩石中の微量元素を反映しており、赤色と緑色の色合いは通常、それぞれ酸化状態と還元状態の鉄に由来します。
岩石学において、「チャート」は、主に微晶質、潜晶質、または微繊維質のシリカからなる、化学的に沈殿したすべての堆積岩を広く指します。ほとんどのチャートはほぼ純粋なシリカであり、方解石、ドロマイト、粘土鉱物、赤鉄鉱、有機物を主とする他の鉱物を5%未満しか含みません。しかし、チャートは99%を超えるシリカを含む非常に純粋なものから、シリカが65%未満の不純なノジュール状のものまで多岐にわたります。アルミニウムが最も豊富な微量元素であり、次いで鉄とマンガン、またはカリウム、ナトリウム、カルシウムが続きます。結晶外水（石英粒子の内部および周囲にある微小な水の内包物）は、ほとんどのチャートの1%未満を占めます。
フォークの分類では、チャートは3つの組織カテゴリに分類されます。粒状微晶質石英は、ほぼ等径の石英粒子からなり、そのサイズは1ミクロンの数分の1から20ミクロンまでで、最も典型的なのは8～10ミクロンです。玉髄は微繊維質の石英の一種で、長さ約100ミクロンの非常に細い結晶が放射状の束になったものです。巨晶質石英は、20ミクロンを超える等径粒子からなります。ほとんどのチャートは微晶質石英で、少量の玉髄と時にはオパールを含みますが、チャートはほぼ純粋なオパールからほぼ純粋な石英まで及びます。6000万年より古いオパールはほとんどありません。オパール質チャートには、珪藻、放散虫、ガラス海綿骨針の目に見える化石が含まれていることがよくあります。
チャートは、温泉堆積物（珪華）、縞状鉄鉱層（ジャスピライト）、アルカリ湖など、多様な環境で見られます。しかし、ほとんどのチャートは、層状チャートまたはノジュール状チャートのいずれかとして見られます。層状チャートは先カンブリア時代の地層でより一般的ですが、ノジュール状チャートは、岩石記録中のチャートの総量が減少するにつれて、顕生代でより一般的になりました。層状チャートは中生代初期以降は稀です。チャートはデボン紀と石炭紀、そしてジュラ紀から現在にかけて、中程度に豊富になりました。
層状チャートは、リボンチャートとも呼ばれ、厚さ数センチメートルから1メートルの、ほぼ純粋なチャートの薄い層が、非常に薄いシリカに富む頁岩の層によって分離されたものとして産出します。通常は黒色から緑色で、地層の全系列は数百メートルの厚さになることがあります。頁岩は通常黒色頁岩で、時に黄鉄鉱を含み、無酸素環境での堆積を示します。層状チャートは、最も頻繁にタービダイト、深海石灰岩、海底火山岩、オフィオライト、および活動的なプレート境界のメランジュとともに見られます。層状チャートでは堆積構造は稀です。他の化学的に沈殿した岩石と同様に、それらの典型的な高純度は、シルトや粘土を多く含む河水などの砕屑性堆積物の流入がほとんどない地域での堆積を示しています。存在する不純物には、堆積後に形成された自生の黄鉄鉱と赤鉄鉱、および微量の砕屑性鉱物が含まれます。
海水は通常、0.01～11 ppm（百万分率）のシリカを含み、約1 ppmが典型的です。これは飽和点をはるかに下回っており、シリカが無機プロセスを通じて海水から通常沈殿できないことを意味します。代わりに、珪藻、放散虫、ガラス海綿などの生物が、非常に不飽和な水からでもシリカを抽出します。これらの生物は、世界の海洋で年間12立方キロメートルのオパールを生産すると推定されています。珪藻は理想的な条件下では1日に8回増殖できますが、通常の海水中では1日1回がより典型的であり、シリカ濃度が0.1 ppmしかない水からもシリカを抽出できます。彼らは骨格を金属イオンで装甲することで、溶解から保護しています。生物が死んだ後、その骨格は海底に蓄積して埋没し、30%～60%のシリカを含む珪質軟泥を形成しない限り、すぐに溶解します。したがって、層状チャートは通常、主にシリカを分泌する生物の化石遺骸で構成されており、これらは通常、溶解と再結晶によって変化しています。
これらの生物の骨格は、長距離の結晶構造を欠く非晶質シリカの形態であるオパールAでできています。これは徐々にオパールCTに変化します。オパールCTは、主にクリストバライトとトリディマイトの刃状結晶からなる微晶質の形態です。オパールCTの多くは、直径約10ミクロンの刃状結晶のクラスターであるレピスフェアの形をとります。その後、オパールCTは微晶質石英に変化します。深海水中では、オパールCTへの遷移は約45°Cで発生し、微晶質石英への遷移はより高い温度で発生します。
Quick Facts
- Composition
- Microcrystalline or cryptocrystalline quartz
Facts from the source article.
背景と経緯
チャートは、温泉堆積物（珪華）、縞状鉄鉱層（ジャスピライト）、またはアルカリ湖など、多様な環境で見られます。しかし、ほとんどのチャートは、層状チャートまたはノジュール状チャートのいずれかとして見られます。層状チャートは先カンブリア時代の地層でより一般的ですが、ノジュール状チャートは、岩石記録中のチャートの総量が減少するにつれて、顕生代でより一般的になりました。チャートはデボン紀と石炭紀に中程度に豊富になり、ジュラ紀から現在にかけて再び中程度に豊富になりました。層状チャートは、リボンチャートとしても知られ、厚さ数センチメートルから1メートルの、ほぼ純粋なチャートの薄い層が、非常に薄いシリカに富む頁岩の層によって分離された形をとります。通常は黒色から緑色で、地層の全系列は数百メートルの厚さになることがあります。層状チャートは、最も頻繁にタービダイト、深海石灰岩、海底火山岩、オフィオライト、および活動的なプレート境界のメランジュと関連して見られます。ノジュール状チャートは石灰岩で最も一般的ですが、頁岩や砂岩でも見られることがあります。ドロマイトではあまり一般的ではありません。チャートがチョークまたはマール中に発生する場合、通常はフリントと呼ばれます。
読者ガイド
チャートは、特に先カンブリア時代と顕生代の堆積層序において、岩石記録の主要な構成要素として重要です。その形成は、珪藻、放散虫、ガラス海綿などの生物による海水からのシリカの生物学的抽出と密接に関連しており、これらの生物は珪質軟泥を生成し、後に続成作用を通じてチャートに変化します。オパールAからオパールCT、そして微晶質石英への遷移は特定の温度で発生し、水酸化マグネシウムの存在は再結晶を促進します。チャートの純度と砕屑性堆積物の欠如は、河川由来のシルトや粘土の流入がほとんどない地域での堆積を示しています。フォークの分類では、チャートを粒状微晶質石英、玉髄、巨晶質石英の3つの組織カテゴリに分類します。珪藻質チャート、放散虫岩、海綿骨針岩などの亜種は、シリカ抽出を担う主要な生物を反映しています。先カンブリア時代の層状チャートは、シリカにより飽和した海洋で非生物的に形成された可能性があります。白から黒までのチャートの色は微量元素の発現であり、赤色と緑色はしばしば酸化状態と還元状態の鉄の痕跡に関連しています。チャートの研究は、古代の海洋化学、生物生産性、およびテクトニックな環境についての洞察を提供します。
鉱物組成と組織分類
岩石学において、チャートは主に微晶質、潜晶質、および微繊維質のシリカから構築された、化学的に沈殿したすべての堆積岩を包含します。ほとんどの標本はほぼ純粋な二酸化ケイ素であり、方解石、ドロマイト、粘土鉱物、赤鉄鉱、有機物などの他の鉱物を5%未満しか含みません。しかし、その純度の範囲は著しく広く、99%を超えるシリカを含むチャートもあれば、不純なノジュール状のものは65%を下回ることもあります。アルミニウムが微量元素の中で最も多く、次いで鉄、マンガン、カリウム、ナトリウム、カルシウムが続きます。結晶外水（石英粒子の内部および周囲に閉じ込められた微小な内包物）は、ほとんどのチャートの1%未満を占めます。フォークの分類では、チャートを3つの組織カテゴリに分類します。粒状微晶質石英は、典型的には8～10ミクロンのほぼ等径の粒子からなります。玉髄は、長さ約100ミクロンの放射状の結晶束からなる微繊維質の一種です。巨晶質石英は、20ミクロンを超える等径粒子からなります。ほとんどのチャートは微晶質石英が優勢で、少量の玉髄と時折オパールを含みますが、その組成範囲はほぼ純粋なオパールからほぼ純粋な石英まで及びます。注目すべきことに、6000万年を超えて存続するオパールはほとんどありません。
生物起源と化石記録
チャートは特徴的に生物起源ですが、化学的沈殿物として、または珪化木のように続成作用による置換によって非有機的に形成されることもあります。典型的なチャートは、深海の広大な領域を覆う生物起源の堆積物である珪質軟泥の石化した残骸から構築されます。この軟泥は、珪藻、珪質鞭毛藻、放散虫のケイ素骨格の残骸を保存しています。先カンブリア時代のチャートでは、化石シアノバクテリアが注目すべき内包物です。微化石以外にも、チャートは時折大型化石を宿しますが、一部の標本は化石をまったく含みません。珪藻、放散虫、ガラス海綿などの生物は、無機プロセスが沈殿させることができる濃度をはるかに下回る0.1 ppmという低濃度の海水からでもシリカを抽出します。珪藻は理想的な条件下では1日に8回増殖できます。これらの生物は合わせて、世界の海洋で年間推定12立方キロメートルのオパールを生産します。死後、その骨格は海底に埋没しない限り急速に溶解し、30%～60%のシリカを含む珪質軟泥として蓄積します。
色のバリエーションと微量元素化学
チャートは白から黒に至る印象的な色の範囲を示し、最も一般的な色合いは灰色、茶色、灰褐色、薄緑色からさび色、時には濃い緑色です。この色の多様性は、岩石に埋め込まれた微量元素を直接的に反映しています。赤色と緑色の着色は、ほとんどの場合、それぞれ酸化状態と還元状態で現れる鉄の痕跡に関連しています。最も豊富な微量元素であるアルミニウムの存在と、それに続く鉄、マンガン、カリウム、ナトリウム、カルシウムが、標本間で見られる微妙な変化に寄与しています。特に層状チャートでは、岩石は通常黒色から緑色であり、自生の黄鉄鉱や赤鉄鉱などの不純物が堆積後に堆積物中に形成されます。他の化学的に沈殿した岩石と同様の、層状チャートの典型的な高純度は、シルトや粘土を多く含む河水などの砕屑性堆積物の流入が最小限の環境での堆積を示しています。したがって、特定のチャートの色は化学的な指紋として機能し、シリカが堆積し、その後変化した特定の微量元素条件を記録しています。
地質学的環境と続成変成
チャートは、温泉珪華堆積物やジャスピライトとして知られる縞状鉄鉱層、アルカリ湖など、驚くほど多様な環境で産出しますが、ほとんどは層状またはノジュール状のチャートとして見られます。層状チャートはリボンチャートとも呼ばれ、厚さ数センチメートルから1メートルのほぼ純粋なチャートの薄い層が、非常に薄いシリカに富む頁岩の層によって分離されたものです。これらの層序は全体で数百メートルの厚さに及ぶことがあり、最も一般的には、活動的なプレート境界のタービダイト、深海石灰岩、海底火山岩、オフィオライト、メランジュと関連して見られます。時には黄鉄鉱を含む黒色頁岩の挟層は、無酸素環境での堆積を示しています。ノジュール状チャートは、岩石記録中のチャート総量が減少するにつれて顕生代でより普及しましたが、層状チャートは中生代初期以降は稀です。続成過程は、非晶質シリカであるオパールAを、深海水中で約45°Cで、刃状のクリストバライトとトリディマイト結晶からなる微晶質形態であるオパールCTへと変化させ、さらに約80°Cで微晶質石英へと変化させます。水酸化マグネシウムは、再結晶のための核形成サイトを提供することにより、これらの遷移を促進します。