サドバリー 隕石衝突と金属鉱床

ニッケルコインモニュメント
ニッケルの鉱石の産地
サドバリーのニッケル硬貨のモニュメント

サドバリーは18億3,600万年前に直径4kmの隕石が衝突し、長さ60km 幅30km 深さ10kmの隕石孔ができました。
また隕石の衝突で地殻がえぐられ、湧き出した内部のマントルと溶融してニッケルや銅の鉱床をつくりました。

サドバリーの場所

サドバリーは北米大陸の5大湖のひとつヒューロン湖の北東部にあります。
トロントからはおおよそ390km。所要時間は車で約4時間半程度で、飛行機、列車でも行く事が出来ますが、 広大な風景を眺めたり
道路沿いに露出する岩石を見る場合は自動車がお勧めです。

自動車での行き方。
(1)TorontoからHWY400をBarrieまで北上 (2)Barrieで右車線を走り西方向へ分岐、ParrySound方面へ
(3)ParrySoundでHWY400はHWY69になる。フレンチリバーからSudburyへ

地図の中の右下の+ボタンで拡大するとSudbryの位置が見えてきます。

サドバリーまでの写真

バリーからパリーサウンドへ向かうHWY400です。
変成岩の固い岩の壁がずっと続きます。 固い片麻岩の掘削工事がされています。
バリーからパリーサウンド

パリーサウンドの港の10億4,500万年前の黒色片麻岩。
この辺りの大地はグレンビル造山運動と呼ばれる大陸同士がぶつかって出来た、片麻岩やミグマタイトが多い地域です。

ミグマタイト:変成岩と火成岩が混在して見られる岩石の総称。一般に苦鉄質な部分が暗色部に対応し、
珪長質な部分が明色部に対応しています。変成岩である片麻岩と火山岩である花崗岩の中間に位置づけられる岩石。

パリーサウンドの片麻岩

パリーサウンド付近の片麻岩の小石
片麻岩の小石

片麻岩の褶曲構造
片麻岩の褶曲構造

固い片麻岩の褶曲  大陸同士が衝突する巨大な力が理解できます。
押しかぶせ褶曲

サドバリーの町

1856年に鉄道工事で銅が発見され、その後はニッケルの鉱床が見つかって世界的な鉱山の町になりました。
トロント方面から続いたHWY69は、町の南部でHWY17(トランス カナダ ハイウエイ)と交差しますが、
直進して次の交差点を右折(Paris道路)すると、6kmほどでサドバリー中心部に到着します。
町は隕石孔外側の南東にあり岩が露出した場所が多いのですが、林や湖も多く綺麗な場所です。
町の中心部から東西に伸びるKingsway通りがメインストリートです。
この通りを東へ行けば、空港方面の86号線(FalconBridge通り)とKingsway~HWY17に道路が分かれています。
西へ行くと道路は144号線となり、隕石孔の中心部のChelmsfordや隕石孔の外周部OnapingやLevackへと続きます。

Science North サイエンスノース

サドバリーの南側で80号線の東側 RamseyLakeのそばにあり、 Incoの坑道や植物と蝶の温室、恐竜の骨格模型などを展示しています。
ここでは昆虫や動物に触れたり、簡単な実験や顕微鏡でミクロの世界を見ることも出来て
子供から大人まで楽しむ事ができます。

  

Dynamic Earth/Big Nickel ダイナミックアース

サドバリーの町の南西部 ニッケルの会社 IncoのCopper Cliff North鉱山の敷地内にあり、
鉱山の見学コースがあり、隕石の衝突で出来た鉱床の説明も展示されています。
鉱山の見学コースはヘルメットを被りエレベーターで立坑を降ります。
昔のIncoの坑道を歩いて進みますが、掘削機や鉱石運搬車、構内休憩室などがあり、当時の様子を見ることが出来ます。
途中でガイドの女性の緊張した合図と共に見学者全員が遠くに走り、座り込み、
耳をふさいでダイナマイト爆破の模擬体験をします。
ガイドの表情豊かでユーモアある案内で見学者はとても楽しんでいました。
見学コースの最後には土産店に入るようになっていて、たくさんのお土産を見て帰る仕組みになっているのでした。
ダイナミックアースは小高い丘の上にあり巨大な5セントニッケル硬貨が目印です。
周りにはニッケルを精錬した後の鉱滓が大きな平らな山となって積まれているのがよく見えるので、
鉱石の膨大な産出したことが想像できます。
空高く伸びる煙突はサドバリー郊外からも見えますが、日本からトロントへ向かう飛行機から見える事があります。

  

サドバリー隕石孔

サドバリー隕石孔はおよそ18億3,600万年前に直径4kmの隕石が衝突してできました。
長さ60km、幅30km、深さ10km。当初は直径150~200kmの円形でした。楕円形をしているのは古大陸同士の衝突など地殻変動により変形したものです。

サドバリー隕石孔の地質平面図

隕石孔の平面図

サドバリー隕石孔の断面図

サドバリー隕石孔断面図

Superior Province オレンジ色の部分 北西部上部
隕石孔北西部~隕石孔基底部分に分布
衝突以前から存在した花崗岩や片麻岩類
(31~25億年前)

Footwall Breccia 黒い部分 隕石孔外周部
Suevite (衝撃で破壊された岩屑の角礫岩Brecciaの総称)(18億3,600万年前)

Sudbury Igneous Complex 薄いグリーンの部分 隕石孔底部及び内周部

サドバリー火成複合岩体

溶融した岩石が深部から湧き上がり、
隕石孔上部を同心円状に満たしている構造で
地上より10km下部までを満たしています(18億4,900万年前)

Creighton Pluton 白地に+の部分
クレイグトンマグマ深成岩体(23億年前)

Whitewater Group 紫の部分  隕石孔のもっとも内側の部分
衝突後しばらくしてから水と共に隕石孔を埋めた堆積岩類
Chelmsford 層 Onwatin 層 Onaping層(*)で
構成されます(18億3,600万年年前)

Houronian SuperiorGroup 黄土色の部分
南東部衝突以前から存在した堆積岩、火山岩類
(24~22億年前)

Grenville Province  緑色の部分
グレンビル地質区片麻岩類(11~13億年前)

***(注)Onaping層 (Onaping Formation)***
1965年頃には、北東部から流れるVermilion River の Onaping High Falls付近の地層は、隕石衝突後に飛び散り落下した角礫岩と
その1部が溶けた単一の層だと考えれれていましたが、その後の研究で4つの単層であることがわかりました。

4つの単層の上下関係

上部   Black Member

中部   Green Member

下部   Gray Member

最下部 Basal Member

 

[ Footwall Breecia (隕石孔外周部)地域の模式断面図 ]

図は隕石孔の外周部北西の Levack を例にした断面図で、赤い部分が鉱体です。

鉱山は、隕石孔外周部 Footwall Breccia の地域や、内周部の Sudbury Igneous Complex の内側に多く
角礫岩体に包まれる形で多くの鉱体が存在し、広大な露天堀や深い立坑から採掘をしています。

 

フットウオール地質断面図

Levack はサドバリーの町から北西に進み144号線の町 Onaping から右に曲がり8号線を進みます。
鉱山が多い町です。

Levack Breccia

Levack(隕石孔北西の黒い部分)のMc Creedy鉱山産の角礫岩

Levack 角礫岩

Levack Breccia 拡大
Levack 角礫岩 拡大

144号線沿いの露頭  Levack 角礫岩1
144号線沿いのLevack 角礫岩1

144号線沿いの露頭  Levack 角礫岩2
Levack 角礫岩2

Sudbury Igneous Conplex (サドバリー火成複合岩)の構成岩石
Granophyre(文象玢岩)
浅い深度で結晶化した侵入型岩石であり、多くは花崗岩と同様の組成を有する岩石

Granophyre

Granophyre(文象玢岩)の部分拡大写真

Granophyre 拡大写真

Norite 紫蘇輝石を含む斑糲岩
Sudbury Igneous Complex の基底部で衝突が引き起こした厚み500mの単一の溶融シート
Norite

Norite の部分拡大写真
Norite 拡大写真

Whitewater Group の岩石 丸い部分はジプサムです。

Onaping層 下部層 Gray member

Gray member

Gray member の部分拡大写真

Gray member 拡大写真

Onaping層 Back member

Back member

Onaping層 Back member の部分拡大写真

Onaping層 Back member 拡大写真

Onaping  Formation

Onaping Formation は地球では珍しいものだったため、NASAは1971年の夏にアポロ16のクルーを、
1972年にはアポロ17のクルーをOnaping High Falls エリアに送りました。
彼らは地質学的特徴を研究し、月と類似のシャッターコーンや灰色や黄色がかった角礫岩や溶融した岩から、
Onaping Formationが隕石孔の特徴をなす事を発見しました。
Onaping Formationの岩の正しい見解は、Sudbury Igneous Complexの成因と、
局部的な亜鉛、鉛やニッケル、銅の熱水作用による鉱体の解明に非常に重要なものでした。

Onaping High Fall

Onaping High Fall

サドバリー隕石孔の見解

サドバリーの盆地状構造は大きな火山クレーターと考えられてきましたが、
1964年 R.S.Dietz は直径4kmの巨大な隕石起源であると提唱しました。
彼は Footwall Breccia の分厚い角礫岩、衝撃を受けた岩の存在、溶融した岩が Igneous Complex を形成した事、
加えて、その後クレーターは水と堆積物( Whitewater Group )で満たされた事をもとに主張しました。

隕石によるクレーターである証拠について

ShatterCone シャッターコーン
頂点から放射状に条線のある円錐形の岩
隕石の衝突との結びつきでよく知られ、隕石の衝突で破壊された小さな石粒が岩石にぶつかって出来るものです。

Pseudotachylytes シュードタキライト
ガラス状の岩石で隕石の強大な衝突が岩石を摩擦溶融し、その後に急冷してできた岩石。

Shocked quartz crystals ショックド・クオーツ・クリスタルズ
強力な衝突の圧力が岩石中の石英に短時間で衝撃を与え、十字形の溝を作ります。溝幅3mm程度

楕円形の隕石孔について

カナダの他の隕石孔は円形ですが、サドバリー隕石孔は楕円形です。
これはPenokean造山運動(18億年前)によるもので南東部 HouronianSuperiorGroup(堆積岩、火山岩)が隕石孔に押し込まれ円形の隕石孔は楕円形になりました。

サドバリーの主要な鉱山と生産物

Inco ( International Nickel Company )
ニッケル、銅、コバルト、金、銀、白金族、硫酸、テルル、
二酸化硫黄
Falconbridge Ltd.
ニッケル、銅、コバルト、金、銀、白金族、硫酸
First Nickel Inc.
ニッケル、銅、コバルト、金、銀、白金族、硫酸
FNX MiningCompany Inc./ Dynatec Corp.
ニッケル、銅、白金族

 

Levack の町にある FNX MINING CMPANY のMcCREEDY WEST 鉱山

McCREEDY WEST 鉱山

Levack のxstrata ニッケル鉱山

Levack の町を走る鉱石運搬用の線路

Levack にある FNX の立坑

ニッケル鉱石

Chalcopyrite=黄銅鉱CuFeS2(硫化銅)、Pentlandite=ペントランド鉱(Fe,Ni)9S8(硫化ニッケル、硫化鉄)、Pyrrhotite=磁硫鉄鉱FeS(硫化鉄)で構成されています。
これは隕石の衝撃が引き金となり硫黄を多く含んだマグマから生成されました。

19世紀後半までニッケルは銅鉱石の精錬には邪魔なものと考えられていましたが、
1891年Orford Copper Company が鉱石からニッケルを取り出す事に成功し
1902年にはIncoが量産化しました。

ニッケル鉱石
< h4>後書き

隕石衝突の痕跡は世界中で多く見られますが38億~46億年前の時期に集中していました。
それは太陽系が他の惑星系のそばを通った時期であり、太陽系の外縁部の小惑星帯に引力の影響を与えました。
互いにぶつかったり移動を始めた小惑星は太陽に向いました。
多くの小惑星は地球に衝突する前に大きな重力を持つ木星に引っ張られバラバラになったり、木星にぶつかりましたが、
木星の影響を受けなかった小惑星は地球にぶつかって生命の源になる物質をもたらしたり、
繁栄した生物を絶滅させ、新しい生物群が誕生のきっかけをつくりました。
サドバリーの場合は衝突により地球外から持ち込まれた特殊な岩石と地殻の溶融で新たな金属資源をつくりました。

映像はコッパークリフノースです。ダイナミックアースから撮影しましたが、広大なIncoの敷地に巨大な煙突や膨大な量の精錬後の鉱石の山が見えます。
ニッケルはステンレス材料に3~15%の割合で使われており、50円や100円硬貨は銅とニッケルの合金です。 サドバリーのニッケルは世界中のステンレス生産に大きな役目を担ったことでも有名です。

 

サドバリーの煙突があるコッパークリフ・ノースを動画で撮影しました。

再生初期の音量が大きいかもしれないのでお気を付け下さい。

https://youtu.be/UXUJO1Es5sg

 

サドバリーの町と近郊は、道路の左右に多くの露頭がありましたが、車を止めるには危険でした。それでも車窓から見る地層の断面は飽きる事のない表情をして、広く深い歴史を物語っていました。サドバリーに限らずカナダは道路は露頭が多く、褶曲や断層、化石層などが続く場所があります。 そんな場所を地質的な事を中心にこれからも紹介できたらと思っています。

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