地球の深部からもたらされる希少な火成岩の一つにラムプロイトがあります。これはマントル由来の超カリウム岩(カリウム含有量が極めて高い岩石)であり、火山活動または半火山的なプロセスによって地表付近まで運ばれます。その特異な化学組成と、稀にダイヤモンドを運搬してくるという性質から、地質学的に非常に重要な研究対象となっています。
ラムプロイトは世界各地で発見されますが、その総量はごくわずかです。特定の古い地殻(太古代のクラトン)にのみ見られるキンバーライトとは異なり、ラムプロイトは西オーストラリアの太古代からスペイン南部の古生代・中生代まで、多様な年代の地層から見つかります。また、岩石自体の形成年代も幅広く、プロテロゾイック(原生代)から、南極のガウスベルクで見つかった約56,000年前(±5,000年)という比較的新しいものまで存在します。
![Sample of lamproite[1]](/images/a6/ad/a6addc72c46cc3dd2b653f300dab8d02fce078ff93ad7e89a712c438cbb71309.jpg)
Key Facts
- 起源: 地下150km以上の深部マントルで部分溶融して形成される。
- 化学的特徴: カリウム(K2O)が非常に豊富で、アルミニウムやナトリウムが少ない。
- 経済的価値: 稀にダイヤモンドを含み、特にピンクダイヤモンドの主要な供給源となる。
- 分布: 地球上の様々な年代の地層に分布し、火山管やシンダーコーンなどの形態をとる。
生成プロセスと地球化学的性質
ラムプロイトは、地下150kmを超える超深部でマントルが部分的に溶けることで生成されます。この溶融物質が火山管を通じて急速に上昇する際、ダイヤモンドが安定して存在する領域であるハルツバージャイト的なペリドタイトやエクロジャイト領域から、ゼノリス(捕獲岩)やダイヤモンドを地表へと運び上げます。
近年の研究、特に南極のガウスベルクにおける分析や鉛同位体地球化学の知見によれば、ラムプロイトの源は、リソスフェアマントルの底部に捕捉された「沈み込んだリソスフェアの遷移帯溶融物」である可能性が示唆されています。この説は、深部での溶融という物理的条件と、もともとフェルシック(珪長質)な物質が深部で溶けた際に生じる特異な化学組成を同時に説明できるため、有力視されています。
化学組成の定義
ラムプロイトを定義づける化学的な指標は以下の通りです。特にカリウムとナトリウムの比率(molar K2O/Na2O > 3)が重要であり、これにより「超カリウム岩」に分類されます。また、アルミニウムに対するカリウムの比率が高く、ペルアルカリ的な性質((K2O + Na2O)/Al2O3 > 1)を持つことが一般的です。さらに、バリウム、ジルコニウム、ストロンチウム、ランタンといった不適合元素が極めて濃集している点も特徴です。
鉱物学的構成
ラムプロイトの鉱物組成は、その独特な化学組成に強く依存しています。一般的にシリカ(二酸化ケイ素)に乏しい希少な鉱物や、マントル由来の鉱物が主成分となります。
代表的な構成鉱物には、フォルステライト質のカンラン石、鉄分を多く含むロイサイト、チタンに富みアルミニウムに乏しい金雲母、カリウムとチタンに富むリヒテライト、低アルミニウムのディオプサイド、および鉄に富むサニディンなどが挙げられます。また、これらの岩石はしばしば変質し、滑石(タルク)、炭酸塩、蛇紋石、緑泥石、磁鉄鉱へと変化することがあります。
| 主要鉱物(相) | 特徴的な成分・含有量 |
|---|---|
| 斑晶金雲母 | TiO2 2-10 wt.%, Al2O3 5-12 wt.% |
| 石基テトラフェリ金雲母 | TiO2 5-10 wt.% |
| リヒテライト | TiO2 3-5 wt.%, K2O 4-6 wt.% |
| ディオプサイド | Al2O3 < 1 wt.%, Na2O < 1 wt.% |
| ロイサイト | 非化学量論的、Fe2O3 1-4 wt.% |
| サニディン | 鉄に富む(Fe2O3 1-5 wt.%) |
なお、一次的な斜長石やネフェリン、ソーダライトなどの鉱物が含まれている場合は、ラムプロイトとは分類されません。
経済的重要性とダイヤモンド
かつてダイヤモンドの主要な供給源はキンバーライトのみと考えられていましたが、1979年に西オーストラリアのアーガイル鉱山でラムプロイト由来のダイヤモンドが発見されたことで、その認識が大きく変わりました。これにより、世界中のラムプロイト産出地で再評価が進みました。
アーガイル鉱山は、ラムプロイト由来のダイヤモンドとして唯一の商業的成功を収めた鉱山です。ここから産出されるダイヤモンドは、エクロジャイトを母岩とし、約1,400℃という高温下で形成された「Eタイプ」が主流です。特に、希少価値の高いピンクダイヤモンドの主要な供給源として世界的に知られています。
また、米国アーカンソー州のムリフリーズボロ近郊にある「ダイヤモンド・クレーター州立公園」のダイヤモンドも、ラムプロイトを母岩としています。これらのダイヤモンドは、ラムプロイトのダイアピル(上昇流)によって深部から地表付近まで運ばれた外来結晶(ゼノクリスト)です。
名称の変遷と分類
ラムプロイトは鉱物組成の変動が激しいため、かつては地域ごとに多様な名称で呼ばれていました。現在はIUGS(国際地質科学連合)の規則に基づき、すべて「ラムプロイト」として統合され、主成分となる鉱物名が付記される形式になっています。
- ワイオミング石 (Wyomingite) $\rightarrow$ ディオプサイド-ロイサイト-金雲母ラムプロイト
- オレンディト (Orendite) $\rightarrow$ ディオプサイド-サニディン-金雲母ラムプロイト
- マミライト (Mamilite) $\rightarrow$ ロイサイト-リヒテライトラムプロイト
- フィッツロイ石 (Fitzroyite) $\rightarrow$ ロイサイト-金雲母ラムプロイト
Frequently Asked Questions
ラムプロイトとキンバーライトの違いは何ですか?
どちらもダイヤモンドを運ぶ可能性がありますが、化学組成が異なります。キンバーライトが主に太古代のクラトンに分布するのに対し、ラムプロイトはより多様な年代の地層に分布し、特にカリウム含有量が極めて高い(超カリウム岩である)ことが特徴です。
なぜラムプロイトからピンクダイヤモンドが産出するのですか?
アーガイル鉱山などの例に見られるように、エクロジャイトという母岩から高温(約1,400℃)条件下で形成されたEタイプダイヤモンドが含まれているためです。これが特有の色彩を生み出す要因となっています。
ラムプロイトはどのようにして形成されますか?
地下150km以上の深部マントルにおいて、沈み込んだリソスフェアなどの物質が部分的に溶融し、それが火山管を通じて急速に地表へ上昇することで形成されます。
ラムプロイトに含まれない鉱物はありますか?
はい。一次的な斜長石、ネフェリン、ソーダライト、メリライト、モンティセライトなどの鉱物が含まれている場合、その岩石はラムプロイトとは分類されません。
References
- "Rock Library". Mars Exploration Rover Mission. . Archived from the original on 19 November 2005. Retrieved 2 June 2014.
- Mirnejad, H.; Bell, K. (2006). "Origin and source evolution of the Leucite Hills lamproites: Evidence from Sr–Nd–Pb–O isotopic compositions". Journal of Petrology. 47 (12): 2463–2489. :2006JPet...47.2463M. 10.1.1.573.872. :10.1093/petrology/egl051.
{{}}: Cite uses deprecated parameter|citeseerx=() - Mitchell, R. H.; Bergman, S. C. (1991). Petrology of lamproites. New York: Plenum Press. .