堆積岩中に普遍的に見られる炭酸カルシウムのコンクリーションは，内部に化石を含むものだけでなく，化石を含まないものもある．化石を含むものであればその地層の年代決定に活用できるが，化石を含まない場合，年代決定は困難である．本研究では，石灰岩層などの年代決定に広く用いられているSr同位体層序を，炭酸カルシウム(CaCO3)を主成分とするコンクリーションに適用し，その堆積年代の決定を試みた．試料は，富山県八尾地域の中新統黒瀬谷層に産出するツ

‘コンクリーション’とは，堆積岩中に産出する塊状（主に球状をなす）岩塊のことを指し，炭酸塩，シリカや酸化鉄を主成分とするものが多い．その中でもとくに炭酸塩を主成分とするコンクリーションは，保存良好の生物の化石を内包することが多く，古くは一世紀以上も前から記載・研究がなされてきた．これまでの研究から，炭酸カルシウム球状コンクリーションの形成は，有機炭素のまとまった供給が可能となる大型の生物が出現して以降の海性堆積層中で生じる現象であり，大型の生物が出現して以降の地質時代を通しての普遍的なプロセスと言うことができる．本論では，これらの産状や成因，形成プロセスについてこれまでの研究成果をもとに述べるとともに，コンクリーション化プロセスを応用・開発した‘シーリング素材’及び，その素材を用いた実地下環境でのシーリング実証試験の現状・結果について紹介する．

炭酸カルシウム（CaCO₃）を主成分とする炭酸塩コンクリーションは海成堆積岩に普遍的に産出する．炭酸塩の炭素同位体組成（δ¹³C），コンクリーション周辺の堆積構造，コンクリーション成長モデルなどから，これらの炭酸カルシウムは，内包される生物の軟体組織部分を起源とする炭酸（HCO₃^–）と堆積物中の間隙水に含まれる海水中のカルシウムイオン（Ca²⁺）が反応し，堆積後数ヶ月〜数年の短期間に急速に形成されたことが明らかになっている^1,2．この炭酸カルシウムは，海底下の地層中で成長する際，Caと化学的挙動が類似したストロンチウム（Sr）も海水中から取り込む．一般に，海成炭酸塩（岩）に含まれるSrの同位体比（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）は，過去の海水のSr同位体比の変動曲線³との対比に基づき，堆積年代を推定することに利用されている（Sr同位体層序年代）．コンクリーション中の炭酸塩に含まれるSrは，続成作用や変質作用の影響が小さければ，堆積当時の海水中のSr同位体比を保持することとなり，年代指標に成り得ると考えられる．本研究では，石灰岩層などの堆積年代の決定に用いられているSr同位体層序を，炭酸塩コンクリーションに適用し，その有効性について検討した．

　試料は，富山県八尾地域と宮崎県の宮崎平野〜鵜戸山地に広がる宮崎層群に産出するコンクリーションである．八尾地域の中新統黒瀬谷層に産出するツ

　分析の結果，八尾地域のツ

　一方，宮崎層群のコンクリーションのSr同位体層序年代は，化石層序などから得られている堆積年代と大きく異なる年代値となった．すなわち，宮崎層群の炭酸塩コンクリーション中のSrは堆積当時の海水のSr同位体比を反映していない．また，八尾地域のコンクリーションのδ¹³C_VPDB値は–19.2〜–15.9‰と低く，生物の軟体組織部分を起源とする炭素成分を示唆しているが¹，宮崎層群のコンクリーションのδ¹³C_VPDB値は–6.5〜+1.1‰と高く，海水の無機炭酸を起源とする炭素成分を示唆している．ストロンチウムと炭素の同位体組成の結果は，宮崎層群のコンクリーションのカルサイト部分の起源物質が八尾地域のコンクリーションとは異なっていることを示しており，コンクリーション形成時の間隙水の性質の違い，形成後の変質の程度の違いなどを反映している可能性がある．

　本講演では，炭酸塩コンクリーションの産状，微量元素組成のデータも併せて，Sr同位体による年代決定が可能な炭酸コンクリーションの選別についてさらに議論する．

¹ Yoshida et al., Sci.Rep. 5, 14123 (2015); ² Yoshida et al., Sci.Rep. 8, 6308 (2018); ³ McArthur et al., In: The Geologic Time Scale 1, 127-144 (2012); ⁴ Yoshida et al., Sci.Rep. 9, 1003 (2019); ⁵ 柳沢, 地調月報 50, 139-165 (1999); ⁶ 中嶋ほか, 地質雑 125, 483-516 (2019)