石油技術協会探鉱技術委員会

炭酸塩岩分科会

連絡誌　No. ３

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 平成８年３月１２日

-Contents-

(1) 各社の炭酸塩プロジェクト紹介

(2) 分科会講演会要旨

(3) 初心者セミナー開催報告

(4) 分科会の今後の予定

(5) 他炭酸塩研究会の最近の動向

(6) 会員の異動

(7) 原稿募集のお願い

(8) 委員名簿

(1) 各社の炭酸塩岩探鉱開発プロジェクト紹介

　第１回のジャパン石油開発（株）に続き、第２回はアラビア石油（株）にお願い致しました。

カフジ油田Ahmadi石灰岩層でみられた興味深い岩石物性上の特徴

小川直樹（アラビア石油（株）技術部）

　　省略。関心のある方は、直接同社にお尋ね下さい。　

(2) 分科会話題提供要旨

　今回は、これまでの分科会委員会での話題提供のうち、平成７年７月１８日の帝国石油（株）の田内信也氏とコスモ石油（株）の結城智也氏の要旨を掲載します。

高有機質石灰岩の顕微鏡岩石学的ならびに有機地化学的研究

田内信也（帝国石油（株）技術研究所）

　石灰岩は通常白色であるが、希に黒色を呈するものがある．一般に堆積岩が黒色となる原因の一つに微細な有機物の混入が挙げられる．今回、石灰岩中での有機物の保存、移動、濃集過程の解明の一環として、有機物と考えられる黒色物質の産状と含有有機成分の関連について検討した．調査対象は、岐阜県舟伏山に分布する下部ペルム系石灰岩（舟伏山層下部層）及びほぼ同時代の中国南部揚子江下流域の栖霞石灰岩である．これらはどれも多彩な底生生物遺骸に富み、石灰泥基質を持ち、静穏な浅海性の堆積環境で形成されたと考えられている．検討した石灰岩はすべて黒色で成層しているが、層理面は平坦ではなくゆるく波曲し、時には瘤状の凹凸をなしている．また、厚い石灰岩単層内には特に黒色で細粒の石灰岩がポケット状に産することもある．舟伏山地域においては、この黒色細粒の層状石灰岩が地域的に数mの厚さに達し、かつて無煙炭と称して採掘されたという記録が残っている（河合、1964 : 根尾図幅）．

　顕微鏡観察によると、黒色物質の産状には次の様式がある（Fig.1）．

(1)微細な化石粒子やペロイドとともに石灰泥基質中に分散（Matrix-Forming）．

(2)ある種の緑藻、小型有孔虫に沈着 （Fossil-Staining） ．

(3)層理にほぼ平行な低振幅のスタイロライト面に沿う濃集（Bedding Parallel Stylolite）．

(4)化石遺骸内部の空隙を充填（Fossil-Filling） ．

(5)方解石細脈の微晶洞中に濃集（Vein-Filling）．

(6)方解石脈を切る高振幅のスタイロライト縫合面に沿う濃集（High-Amplitude Stylolite）．

　これらの出現様式は、堆積時からあまり移動していないと考えられるもの（Matrix-Forming、Fossil-Staining）続成過程初期の圧力溶解作用により移動・濃集したもの（Bedding Parallel Stylolite、Fossil-Filling）固結後に移動・濃集したもの（Vein-Filling、High-Amplitude Stylolite）．の３グループに分けることができる．

　化学分析は、舟伏山の試料を対象に

�@黒色物質が堆積時から移動せずに沈着した石灰藻や有孔虫を多く含む石灰岩、

�A続成初期に移動したと考えられる黒色細粒石灰岩、

�B明らかに固結後に移動し、方解石細脈の微晶洞中に濃集した黒色物質、

の３種について、熱分解GC-MASS（以下PG-MS）で分析を行い、有機成分を調べた．

　さらに、中国の栖霞石灰岩のうち、

�C堆積構造を保持する試料、

�D黒色細粒石灰岩の薄層、

�E石灰岩単層中にポケット状に分布する黒色細粒石灰岩、の３試料も加えた．

�B以外は酸処理を行い黒色物質を濃縮したが、その過程で生じた浮遊残渣と沈澱残渣についてもPG-MS分析を行った．なお、この分析に先駆けて�A、�Bの試料を用いて黒色物質の元素分析、X線回折分析も実施したが、この黒色物質が炭素（C≒70％）を含むこと、Ｘ線構造的には無煙炭と類似していることが明らかとなった．PG-MS分析の結果、舟伏山の沈澱画分で比較すると�@からは、�Aや�Bよりも多種の芳香族炭化水素が検出されるとともに、一連の脂肪族炭化水素も検出された（Table-1）．浮遊画分では�@と�A共に多種の芳香族炭化水素や脂肪族炭化水素が検出された．一方 、沈澱画分と浮遊画分とでは、脂肪族炭化水素の成分に違いがあることも明らかとなった．

　以上の結果から、舟伏山石灰岩の野外・鏡下観察による黒色物質の分布様式の相違は、その含有有機成分についても反映されていることが明らかとなった．一方、栖霞石灰岩では、産出形態の違いによる含有有機成分の大きな差は認められない（Table-2）．また、両者の熟成度を比較するため、有機溶媒による抽出を行ったが、栖霞石灰岩からは有機物が抽出されたが、舟伏山石灰岩からはほとんど抽出されなかった．これらのことから、石灰岩に含まれる有機物は、熟成作用の進行とともにその分布様式と含有有機成分に違いが現れることが明らかになった．すなわち、堆積時から続成的変化の経過で、移動しないものは多種類の有機成分を保持しているが、続成作用の過程で移動・濃集したものは、それぞれの段階で高分子化が進み、特有の化学組成が備わったと考えることができるようになった．

現世炭酸塩岩堆積物とその生成環境の事例

結城　智也　（コスモ石油(株)石油開発部）

　琉球列島（石垣島・西表島）、インド洋モルジブ、南太平洋仏領ポリネシア、紅海、カリブ海（フロリダ、バハマ、コズメル島）の炭酸塩堆積物、特に礁相での堆積環境・構成生物について紹介した。

　礁の形態については裾礁（fringing reef）、堡礁（barrier reef）、環礁（atoll）という地形的分類が有名。これは礁背後の陸地との位置関係による礁の巨視的な分類例である。

　沖縄では島弧上の島の周りに発達した裾礁が卓越。その典型的な例は石垣島東岸。海岸から礁縁までの距離は0.5〜1.2kmと狭く、水深は最大５ｍを越えない。この規模では礁縁までのゾーンをlagoon（礁湖）とは呼ばずmoat（礁池）と称される。この間はサンゴを主体とする多様な造礁生物が発達し、陸側から海側へ向かって次のように分帯される。Beach≫Tidal Flat≫Moat／Back Reef≫Reef Flat≫Reef Crest≫Reef Front≫Fore Reef。各帯それぞれ特有な地形、構成生物の種類・形状、堆積物が観察される。Beach（生物遺骸起源の粗粒砂礫.）。Tidal Flat（砂質底に海草（sea grass）が繁茂. この海草は堆積物をsuspendする機能や有孔虫など膠着性底生生物の住処としての機能あり. 造礁生物は少ない.）。Moat／Back Reef（砂質底にまばらに枝状サンゴ・塊状サンゴが分布. 礁前方へ高密度となる.）。Reef Flat（水深数十cm. 小さい枝状・葉状サンゴが密集. 砂質底部面積は小さくなる.）。Reef Crest（干潮時に露出. 被覆状・指状サンゴ、サンゴモに覆われた岩礁. 生物密度は非常に低い.）。Reef Front（水深０〜30/40mまでの礁斜面. 形態・種類とも最も多様なサンゴが分布. 特に浅部では成長の早い卓状サンゴに富む. 水深が深くなるにつれ板状・被覆状サンゴが増加する. また直径数ｍの巨大な塊状サンゴも深い水深で見られる. spur & groove(縁脚-縁溝)系が発達．）。Fore Reef（礁基部. 砂質底にpatch reefs.）。

　このような分帯はいずれの地域にもおおむね適用できるが、それぞれ以下のような特色がある。

　インド洋モルジブは、南北に連なる環礁列で構成されている。各環礁は径10〜100km、環礁縁辺および礁湖内に径数百ｍ〜数kmの小規模な環礁が分布している。外洋側の礁斜面は急傾斜の崖になっており、多様なサンゴ群集が礁を構成している。モルジブは海水の透明度が悪く、水深30m付近で造礁サンゴの密度はかなり低くなり、体内に褐虫藻を保有していないギサンゴ（低成長速度）などが卓越する。

　紅海は40Ma以降アフリカ-アラビア半島間が分離・開口して形成された新しい地溝帯。海岸はほとんど切り立った崖、この地形が海面下にも連続している。礁の形態は裾礁がほとんど（一部に堡礁あり）。礁部の範囲は狭く、礁斜面はdrop-offとなっている場合が多く、サンゴはこの急斜面・崖にへばりつくように成長している。横への成長が限定されるため、狭い範囲で上へ上へと折り重なるように成長し高さ数〜十数mの柱状となったサンゴ群集がよく見られる。

　南太平洋仏領ポリネシアは、東南東-西北西に連なる主に２列の島列より成る地域。北のツアモツ諸島は平頂海山を含む環礁列だが、南側のソシエテ諸島は裾礁〜堡礁に縁取られた火山島列。東側は新しく浸食も進んでいない火山島で裾礁に縁取られているが、西に向かうにつれ火山島は古く浸食が進んでおりサンゴ礁は堡礁そして環礁となる。これは南東に位置するホットスポットにおいて形成された火山島が、西北西へのプレートの動きに乗って移動するにつれ沈降・浸食を受け、また島の周囲に形成された裾礁は島の沈降に伴い堡礁〜環礁となるためと考えられている。ソシエテ諸島西部に位置するボラボラ島は南北８kmの浸食を受けた火山島、周囲は南北径12kmの堡礁に縁取られている。礁湖は幅が１〜４km、水深は40〜50m。 礁湖底は石灰砂質でかなり粗粒、これは礁湖の規模が小さいため波浪・潮流の影響が及んでいるためと考えられる。

　カリブ海フロリダ南端は北東〜南西に連なる島列（Florida Keys)で構成され、南東外洋側は礁相が発達、島列後背は水深数ｍ以下、semi-restricted環境にありmud banksが発達する。石灰質緑藻が分解して生成された石灰泥は海草(sea grass)によってsuspendされる形で堆積しmud banksを形成している。石灰泥は灰色、有機物（石灰緑藻および海草起源か）に富む。海草はBaffleとして機能するが、骨格を有しないため堆積後痕跡は残らない。地質時代に現れるmud mound相にもこのような形成過程を経たものが存在すると考えられる。

　カリブ海Great Bahama Bankは面積10万km²にわたる水深７ｍ以浅の平坦面で縁辺は急崖となって水深1000mの海底に至る。Bank上は高塩分濃度であるため乾燥地域で見られる堆積相（Tidal Flatのalgal mat／evaporitic dolomite、Bank Marginのooidal shoals）がみられる。

　カリブ海ユカタン半島東方コズメル島は南北19km。西岸は堡礁となっている。礁湖は幅数百ｍ、水深15ｍ未満と小規模、砂質底だが高さ数ｍのpatch reefsが存在する。礁斜面はdrop-offとなっており潮流が速い。Reef edgeは沈水カルスト性の洞窟が多い。

　大西洋のサンゴは太平洋・インド洋のサンゴと種類が異なっており、属レベルで一致するものは３属にすぎない。また石灰質骨片を有する八放サンゴが卓越している。

(3) 分科会主催セミナー開催報告

　９月２８日（木）に平成７年度第１回初心者向け炭酸塩岩セミナーを開催いたしました。石油公団石油開発技術センターには、会場と試・資料を提供していただきました。また、ジャパン石油開発（株）には試・資料を提供いただきました。まず、ここに記してそれぞれに御礼申し上げます。

　さて、同セミナーには２６名の参加者があり、そのうち９名が分科会委員でした。当初は、４０名近くの申し込みをいただいたのですが、多人数ではワークショップで十分な観察を行えないため、各社に人数の割り当てをさせていただきました。同セミナーは、炭酸塩岩についてなじみのない方を対象にとの考えで企画されたものですが、今回は、主催者の側から見て、既にある程度の経験をお持ちと見受けられる方も数名いらっしゃったようです。地質の担当者ばかりでなく、油層分野からの参加者も多数いらっしゃいました。

　今回は初めての年度ということで、特に協会誌などへの掲載は行わずに開催いたしましたが、来年度からは多方面からのご意見をいただき、案内方法についても検討していきたいと考えております。

　ここでは、出光石油開発（株）の松田さんに執筆をお願いいたしましたセミナー参加の感想を掲載いたします。

第一回初心者向け炭酸塩岩セミナーに参加して

松田文彰（出光石油開発（株））　

　昨年９月２８日、幕張の石油公団石油技術開発センターにおいて石油技術協会炭酸塩岩分科会主催の第一回初心者向け炭酸塩岩セミナーが開催されました。今回、この炭酸塩岩セミナーに参加させて頂きましたが、私にとってはこのセミナーが初めて参加する炭酸塩岩分科会の行事となりました。

　一年程前、私は社内で東南アジアの新第三系炭酸塩岩を探鉱対象とする新規案件評価に携わりましたが、これが炭酸塩岩評価に係わった初めての経験でした。それ以前の炭酸塩岩との係わりは限られたものであり、大学での地質学一般教養としての講義・実習や野外巡検、また会社で石油探鉱の世界に入った後でも、海外駐在時にいくつか参加した巡検で模式地の露頭を駆け足で見てきたと言うものでした。また私が入社以来係わってきた案件は、砂岩を貯留岩とするものが主でしたが、前述の新規案件評価に際し、新たに炭酸塩岩の勉強をしました。その後は、砂岩を貯留岩とする案件評価に戻りましたが、今後も炭酸塩岩関連の案件検討の機会は予想され、さらに機会があれば炭酸塩岩について体系的に勉強したいと考えていました。そのようにところへ、今回の半日の初心者向け炭酸塩岩セミナーが開催されることとなり、参加させて頂いた次第です。

　セミナーは以下の4つの内容に分かれていました。

１．炭酸塩岩の分類とその堆積環境と構成物、また気候帯の違い等炭酸塩岩の堆積に関連する要因について（石油開発情報センター、辻氏）

２．炭酸塩岩の堆積環境、特に現世のサンゴ礁での堆積環境、また沖縄の琉球石灰岩と現世堆積物での生物遺骸等の炭酸塩岩の構成粒子について（合同石油開発（株）、結城氏）

３．炭酸塩岩の堆積環境の実例、アブダビの現世のサブカと白亜紀の厚歯二枚貝リーフの二例（ジャパン石油開発（株）、田村氏）

４．岩石薄片、岩石試料の観察

　今回のセミナーでは沖縄の琉球石灰岩及び現世の堆積物での種々の生物種の例をスライドや岩石試料で見ることができました。また同じく沖縄のコア試料では石灰岩の地表露出時の不整合があり、その直下で石灰岩が風化・再結晶しまたカルストが形成されているのを観察することができました。またアブダビの現世のサブカの例もスライドが示され、大変興味深く見ることができました。これら、いづれも豊富なスライドと試料を見ることができ大変参考になりました。さらに、セミナーでは石油公団石油技術開発センターの２つの技術資料「炭酸塩岩の基礎と調査法」及び「琉球石灰岩記載マニュアル」を参考資料として頂きましたが、今後大いに参考になると思います。

　次に今後の要望について述べさせて頂きます。岩石薄片は多数のサンプルがありましたが、十分な時間をかけて見ることはできませんでした。そこで、例えば１−２のフィールドに絞って堆積環境の違いによる堆積相・孔隙の変化を岩石試料・岩石薄片を用い総合的に説明した後、参加者が観察しさらに議論すると言う形式（第一回セミナーの内容３と４を足し合わせたような形式）にすればより理解が深まるのではないかと思いました。

　炭酸塩岩の探鉱では貯留岩性状の予測が重要な課題と考えられます。貯留岩性状の予測には堆積相の把握と続成作用の検討が重要なテーマであると思います。そして、炭酸塩岩では深部埋没後の続成作用とともに堆積直後の浅部での続成作用が、孔隙の発達の重要な要因となります。これら堆積相の把握と浅部での続成作用の検討にはシークエンス層序学的アプローチが重要と思われます。シークエンス層序学的アプローチから炭酸塩岩貯留岩の内部に孔隙の発達を検討した例があれば非常に興味深いと思いますので、今後のセミナーで取り上げて頂ければと思います。

　以上簡単に炭酸塩岩セミナーに参加しての感想と要望を述べさせて頂きました。今後の炭酸塩岩セミヲｩ" LANG="JA">→D→E の順に累重している．岩相各々の堆積場の解釈から一つのサイクルが外浜付近から陸棚へと遷移する堆積環境の変化を表していると考えられている．

２．頭川層

頭川層は、下位の谷内泥岩層を不整合で覆い、塊状の灰色細粒−粗粒石灰質砂岩から構成される．岩相は石灰質細粒砂岩、中粒−粗粒の石灰質砂岩、砂質石灰岩、斜交層理の発達した粗粒−細粒砂岩の４つのユニットに大きく分けられ、変化に富む．観察露頭上部では砂岩層、礫岩層が発達するのに対し、下−中部では 中粒−粗粒砂質石灰岩が数10ｍの厚さで堆積している．この石灰岩はコケムシ類、ウニ類、石灰藻、有孔虫、軟体動物の破片等から構成され、その炭酸塩含有量は高いところで90%にも達する。また、上部の礫岩層を構成する礫の表面には、石灰藻、コケムシが固着しているのが観察できる．

３．大桑層

大桑層は豊富な軟体動物化石（大桑−万願寺動物群）を産することで知られ、上記の石灰質堆積物とは対照的に珪質砕屑物に富んだ堆積物である。今回の巡検では同層中部に認められる堆積サイクルの観察を行った．各サイクルは下部より、軟体動物化石密集層、淘汰良好な細粒砂岩、泥質極細粒−細粒砂の順に漸移し、次のサイクルの化石密集層に覆われている．産出する軟体動物化石の群集解析により、氷河性海水準変動によりサイクルが形成されたと考えられている．

４．所感

　今回の炭酸塩コロキウムでは温帯性の炭酸塩堆積物に焦点をあて、その生成・堆積過程、珪質砕屑性堆積物との空間的な分布関係を明らかにすることに目的がおかれていた．温帯性の炭酸塩岩−珪質砕屑岩の形成過程を吟味する上で、条件の良好な露頭を厳選し、そのかわり議論、観察のための時間を十二分にとった今回のプログラムは非常に有益であった．しかも、ただ単に露頭における層相の垂直（時間）変化にとどまらず、火山灰層序、石灰質ナンノ化石層序、古地磁気層序等による高分解能な同時間面の設定に基づいて、各地層間にわたる水平的（空間的）な層相変化も理解することが出来た．

　テクトニクス、汎世界的海水準変動など、堆積体発達に寄与する要素同士の微妙なバランスの元で形成される温帯性の炭酸塩岩、それは逆の見方をすればそれらの要素の高精度なコントロールが実現されれば、炭酸塩岩の形成を予測できる可能性を示しているとも言えよう．世界における一般的な炭酸塩岩形成モデルとは一風異なったこうした温帯性の炭酸塩に関する研究例はまだまだ少ない．今回参加した炭酸塩コロキウムは野外巡検はもちろんのこと、こうした情報交換の場としても貴重な存在といえ、今後とも関係を密接にしてゆきたい．

(８)原稿募集のお願い

　本連絡誌への原稿を募集しております。本分科会への提言、文献討論、炭酸塩岩に関する疑問・問題点の紹介など、どんな話題でも結構ですのでお寄せください。

以上

石油技術協会炭酸塩岩分科会

連絡誌第３号

連絡先　（株）日本オイルエンジニアリング

　　　　開発技術部　中川洋