シャーマンマインの縞状鉄鉱層

シャーマン鉱山の縞状鉄鉱:ハイレイバリー鉱山学校

まえがき

今回はオンタリオ湖の北、テマガミの縞状鉄鉱について書きます。地理的に『コバルトの銀とスノーボールアース』とかなり近く火山活動によって形成された地質が特徴的なので記事にしました。スペリオル湖方面の『WaWaの縞状鉄鉱層』とは別のタイプの縞状鉄鉱層です。
テマガミは湖と森林が遥か彼方まで続いて、ずっと遠くまで水平線が見渡せる地域です。

テマガミの位置

カナダ オンタリオ州の北部にあり、東のケベック州との州境にあります。
テマガミの位置図

テマガミ地域について

テマガミはトロントの北380kmの静かな町で、北部オンタリオ州 ニピシング地区のテマガミ自治区にあります。
天然の針葉樹林が見渡す限り広がって大小の湖が数えきれないほどあります。北へ続く幹線道のハイウエイ11に沿って小さな街並みと昔からの家はありますが人通りは少なく閑散としています。

テマガミの町の入口

それでも小さなガソリンスタンドや中華料理のレストラン、スーパーマーケット、ホームハードウエア(道具や日用品の店)はあります。2016年の人口が802人です。人口調査が4年も前のままなのは、カナダが広大で小さな町の調査が進んでいないのだと思います。先住民族のオジブウエの人々、1903年に北部コバルトで金や銀などが発見され鉱山が栄えていた時期の人、林業をはじめ様々な職業を持つ人が住んでいます。

テマガミの町の入口
ハイウエイ11とテマガミの町の入口(
左が南側の入口です)
テマガミの南方向のカリブー湖
町の南側の水平線
テマガミの北部
町の北部 電波塔の左に排水塔が見えます
湖の小島
湖の中の小島
湖の熊のオブジェ
熊のオブジェ
カナダ人は豊かなユーモアを持ってる人が多いです
熊の写真
凶悪な人相の熊
指名手配犯の写真のようです。笑。

駅や線路もありますが、2012年以降は定期的な旅客列車は走っていません。
以前はオンタリオノースランド鉄道 Ontario Northland Railwayと言う鉄道会社があり、トロントからハンツビル、ノースベイ、コバルト、テマガミなど14の駅を経由して北部の町コックランCochraneまで乗客を乗せて走っていました。

テマガミの駅
テマガミの駅
右に線路があります。止まっているのは他の人の車です。

テマガミの町に着いた時はビジターインフォメーションセンターのすぐそばを、貨物列車が汽笛を鳴らしながら走っていきました。北部にはカークランドレイクの大きな鉱山があるので、燃料などの需要があるのだと思えます。

Temagamiの町を通る貨物列車

テマガミまでの移動

制限速度100km/hのハイウエイ400をトロントから北へ走ります。片側2車線の国道で快適に走れます。途中にOn Routeと言うサービスエリアがキングシティーKing CityとバリーBarrieにあるので必ず寄りましょう。ティムホートンズ、スターバックス、バーガーキングなどのファーストフードの店と大きなガソリンスタンドがあり食事や用を足すことができます。それ以外ではインターチェンジで降り、近隣の町まで行かなくてはなりません。近くと言っても空腹やトイレを我慢しているとかなり遠く感じます。我慢が出来なくなるので必ずOn Routeに寄りましょう。

On Rute
On Ruteの建物 この写真はHWY401のトレントンのOn Ruteです。

化粧室は写真の出入り口から入り右側にあります。建物の構造は何処のOn Ruteも同じでファストフード店もだいたい同じような位置に並んでいます。
トロントからバリーまでは109kmですが、バリーの手前でかなり渋滞することがあります。特に出勤と帰宅時間帯にはバリーに出入りする車が多く、夕方は西のハイウエイ401から多くの車が流入するので大渋滞します。また通過する車が多いため、時折流れが悪くなって渋滞したり事故で大渋滞になることもあります。

king cityからBarrieのHWY400
BarrieからToronto方面のHWY400

バリーの北に分岐点があります。道路の左車線を走りハイウエイ11方向を走りましょう。右車線はハイウエイ400で西へ続いています。シムコ湖を右に見てオンタリオ州の道 ハイウエイ11を北東へ進みます。

BarrieからOrilliaのHWY11Northです。
HWY11Northハンツビル付近

カヌーやキャンプで有名なアルゴンキン州立公園の分岐点になる町ハンツビルHuntsvilleを過ぎニピシング湖の東岸ノースベイ Northbayからさらに98km(約1時間)走ると、やっとテマガミの町に着きます。かなり遠いです。

Town of Temagami
手前のカリブー湖の向こうがテマガミです。左側(南)から右(北)へ進みテマガミの町へ入ります。町の向こう側にシャーマン鉱山のイーストピットが見えます。

シャーマン鉱山の場所

テマガミの町の中を過ぎて 北部の高い配水塔を過ぎたら右に標識が見えるので左折します。

テマガミ排水塔
町の北の配水塔
Sherman Mine1
HWY11の右に鉱山への標識を見つけたら左折します。

シャーマン鉱山位置図

シャーマン鉱山

シャーマン鉱山 Sherman Mine
1968年に操業を始め1990年に閉鎖された鉄鉱石の露天掘り鉱山です。
イーストピット、サウスピット、ノースピット、ウエストピット、タートルピットの5つのオープンピット(露天掘り)で鉄鉱石を掘り、工場でペレットにして鉄道で輸送していました。ピーク時には300人以上の社員が働いていました。

シャーマン鉱山への道
シャーマン鉱山への道 Milne Sherman Rd
Gate of Sherman mine
普段は立ち入り禁止のシャーマン鉱山
シャーマン鉱山のパンフレット
稼働していたころのシャーマン鉱山とペレット

鉱山跡地

入口からは広い面積を占めていた建物の基礎やズリが見えました。コンクリートの構造物も残っています。
シャーマン鉱山のペレット工場跡 貨車積み込み施設跡 シャーマン鉱山のズリ

縞状鉄鉱の採集
ズリには沢山の縞状鉄鉱が!
地域の火山岩
縞状鉄鉱を育んだ火山岩 70,000万年前の氷河で削られた滑らかな表面

縞状鉄鉱

赤いジャスパーとグレーの磁鉄鉱。
この日は雨になり、濡れた縞状鉄鉱の色が鮮やかです。
褶曲した縞状鉄鉱 赤いジャスパーが鮮やかな雨に濡れた縞状鉄鉱 シャーマン鉱山の縞状鉄鉱

石英と磁硫鉄鉱

アーセニックレイク層に含まれていた石英と磁硫鉄鉱です。
磁硫鉄鉱

ズリの縞状鉄鉱
ズリには多くの縞状鉄鉱がありました

シャーマン鉱山と時代背景

カナダの鉄鋼メーカーが鉄鉱石の国内供給のため、鉄鉱石の資源調査を始めたのは1950年代になってからです。シャーマン鉱山で鉄鉱層が発見された当時、オンタリオ州政府は鉄鉱石の生産者に報奨金を提供していましたが、アメリカからより安いメサビ山脈の鉄鉱石が供給され、大恐慌の時代でもあったため、鉄鉱山を開発して鉄を生産することには関心がありませんでした。またテマガミ北部のコバルトで銀や金が発見された事も、鉄鉱石の鉱山に関心が薄かった理由でした。
シャーマン鉱山の名前は、カナダの鉄鋼業界の有名な先駆者であるフランク・アルバート・シャーマンFrank Albert Sherman(1887-1967)にちなんで名付けられました。
この鉱山はカークランド湖のアダムス鉱山と連携して運営されており、アダムス鉱山の鉱石が埋蔵量の枯渇に近づいたとき、シャーマン鉱山も閉鎖することが決定されました。現在は自治体による道路工事用の砕石の供給源になっています。

ペレット化プラント

シャーマン鉱山では鉄鉱石を粉砕し磁気分離と脱水を行い、粘結剤のベントナイト*と組み合わせ64%の鉄を含む粒状のペレットが作られました。ペレットは乾燥され1,315℃で熱硬化され、ロータリーキルンで冷却されてベルトコンベアで積載サイロに運ばれました。このような粉砕、濃縮、ペレット化は自動化されて中央制御室から監視されていました。
2,200万トンを超える鉄鉱石ペレットを生産したシャーマン鉱山は、北米で最初の自己流動性ペレット(ペレットに砕いた石灰石とドロマイトを配合した)を生産していました。この鉄鉱石ペレットは銑鉄や鋼を製造する高炉で使用するための世界標準となりました。
ベントナイト*粘土鉱物のモンモリロナイトを主成分とする岩石

鉄鉱石のペレットはオンタリオ ノースランド鉄道とカナディアンナショナル鉄道(カナダの国鉄)を経由し、カバーされた鉱石貨車で運ばれました。毎日91万トンのペレットが、オンタリオ湖の西のハミルトンのDofasco*(ドファスコ)製鋼プラントへ運ばれ、消費されました。

*Dofasco アルセロールミタルの子会社になり現在はArcelorMittal Dofasco。

シャーマン鉱山の地質

シャーマン鉱山の鉱鉱床は2つの平行な北東方向の地層の中にあり、スペリオル地質区 アビチビ準地質区の南端のテマガミグリーンストーンベルト内にあります。
テマガミグリーンストーンベルト Temagami Greenstone Beltは、北部の珪長質で古い火山岩の集合体と、南部の火山砕屑性堆積岩に貫入した新しい苦鉄質の集合体で構成されています。

シャーマン鉱山の縞状鉄鉱層

シャーマン鉱山のノースピット地域の縞状鉄鉱層は28億~25億年前の新始生代のもので、鮮やかな赤いジャスパーと磁鉄鉱の層を示しています。
ジャスパーと磁鉄鉱、少量の炭酸塩と硫化物層からなっていて火山砕屑性の堆積物と共に鉄鉱層が出来たと考えられています。

縞状鉄鉱層(BIF)始生代のアルゴマFeタイプの堆積物
縞状鉄鉱層は、幅76メートル、長さ600メートルです。 明瞭な縞模様が見られ明るいグレーから暗いグレーのマグネタイトと、部分的に赤いジャスパーで構成されています。
テマガミグリーンストーンベルトには、大量の縞状鉄鉱床といくつかの貴金属および卑金属の堆積物が含まれています。鉄層は、1 m(3.3 ft)〜2 m(6.6 ft)から150 m(490 ft)以上の厚さです。

貴金属 Precious Metal 金、銀、白金などの希少で酸化されにくい金属
卑金属 Base Metal 鉄、亜鉛、アルミニウムなどの酸化されやすい金属

縞状鉄鉱層の形状

サンプルによって形成時の地質環境が示されています。

縞状鉄鉱層の形態
シャーマンマインで採集されたサンプル

a.段階的な層序 b.断層
c.流されたり削られた斜交葉理 d.浸食された表面に重なった堆積物
e.収縮亀裂・乾燥ひび割れ(二酸化ケイ素の乾燥?)f.部分的な引っ張りと地溝状の崩壊
g.非対称のチャートレンズ h.剪断された褶曲

シャーマン火山

シャーマン鉱山の西に火山があったことを示唆する火山の地質的な特徴が数多く発見されています。 タートルレイクとリンクレイクの間には2つの珪長質溶岩流の露頭が存在し、火山噴出口がリンクレイクの西端に存在していたことを示しています。またギザギザの珪長質凝灰岩が鉱山地域に露出している長石-斑岩の火砕堆積物の中にあります。

流紋岩角礫岩

流理構造を持つ流紋岩角礫岩 Rhyolite Brecciaがフィンレイソンポイント州立公園 Finlayson Point Provincial Park のテマガミ湖の岸に露出しています。
流紋岩は70%前後の珪酸分を持つ粘り気が強い珪長質火山岩です。含まれている礫は他の岩石のかけらです。シャーマン鉱山や火山の位置はフィンレイソンポイント州立公園の北側です。

礫を含む流理構造のある流紋岩
Temagami Greenstone Belt Rhyolite Breccia

枕状溶岩

35億年前に海底に噴出し堆積した枕状溶岩 Pillow Lavaがコバルト地区 Cart Lakeのそばにあります。
70,000年前のウィスコンシンWisconsin氷河に削られて表面が滑らかになっています。
枕状溶岩

ローレンタイド氷床

25億8,800万年前の巨大な氷床が溶け、幾つかの氷河に分かれて、それぞれの方向へ流れました。ウィスコンシンWisconsin氷河はその中の一つです。
ローレンタイド氷床

グリーンストーンベルトの構成

グリーンストーンベルトは一般的に下図のような地質になっています。地理的な区分としてChambers Strathy Briggs Strathconaに分かれています。
グリーンストーンベルトの構造

テマガミ グリーンストーン ベルト

テマガミグリーンストーン ベルト
Temagami Greenstone Belt

テマガミ グリーンストーン ベルト(TGB)は、カナダ、オンタリオ州北東部のテマガミ地域に分布する27億4,000万年前の小さなグリーンストーンベルトです。テマガミ湖の北東に位置し、幅は25 km(16マイル)、長さは32 km(20マイル)で、玄武岩から流紋岩までの組成を持つ変成を受けた火山岩で構成されています。
変成火山岩類はベルトの東北東の方向に形成され、一部は堆積岩起源の変成岩で覆われています。流動的な溶岩の噴火から粘性を持った溶岩の爆発的な噴火まで、さまざまな噴火様式を含むいくつかの火山活動で形成され、バソリス(底盤 マグマだまり)、岩株、ダイク、火山複合体、変成帯などが残っています。
この地域は全体に枕状溶岩が見られ、水中で溶岩が噴出したことを示しています。

TemagamiGSB
テマガミグリーンストーンベルトの概略図

3つの深成岩体

古い火山複合体で27億6,600万年前のChambers-strathy Batholithは珪長質溶岩流と火砕堆積物、苦鉄質火山岩で構成されます。

Chambers-Strathy Batholith

チャンバース-ストラシーバソリスは、27億6,690万年前の大きな花崗岩バソリス複合体です。 上の概略図では上(北)の左右にあります。バソリスの巨大な本体はもっと北にあり、南側の一部がこの地域に表れています。組成はピンクから灰色の石英のモンゾナイトや花崗閃緑岩で、テマガミグリーンストーンベルトの岩石に貫入しています。

Iceland Lake Pluton

アイスランド湖深成岩体はブリッグスBriggsとストラスコーナStrathconaの町にあります。 閃緑岩や石英モンゾナイトで構成されています。 年代は約27億3,600万年と推定されており、流紋岩溶岩を噴出した火山のマグマ溜りであったと考えられています。 この深成岩体は若いヒューロニアンスーパーグループの堆積物に覆われています。
テマガミ グリーンストーン ベルトのIceland Lake 深成岩体は27億3,600万年前で、アビチビグリーンストーンベルトの深成岩体よりも古い。アビチビ地区のカークランドレイクの北120kmの深成岩体はは26億7,500万年前です。

Spawning Lake Stock

スパウニング湖岩株は、花崗岩の岩株で、ブリッグスタウンシップとチェンバーズタウンシップにまたがっています。

Gowganda Formation

上記の岩体よりもかなり新しい22億年前のゴウガンダ層の前期Coleman層
35億年前に海底に噴出し堆積した枕状溶岩の上に、22億年前の氷河で運ばれた礫が落ちた地層です。礫が落ちた地層が70,000万年前のウイスコンシンWisconsin氷河で削られて滑らかな表面になっています。下の2枚目の写真は露頭のゴウガンダ層です。
Gowganda Frmation

Gowganda Frmation

縞状鉄鉱層とテマガミ グリーンストーン ベルト

縞状鉄鉱層付近のテマガミ グリーンストーン ベルトは地理的な区分のストラシー タウンシップStrathy townshipの中にあります。
北西部の古い火山岩と南東部の比較的若い火山岩に含まれ、どちらも珪長質から苦鉄質の火山岩で構成されています。

若い火山複合体

概略図のAの部分で、苦鉄質火山岩で構成されるベルト状の地域です。

TGBのA部分
Aの詳細図
d). Arsenic Lake Formation

一番下にある地層のアーセニックレイク層。
ソレアイト玄武岩の溶岩流や深い緑色で鉄分が多いバリオリティックVariolitic*溶岩流と、チャート-磁鉄鉱の縞状鉄鉱層、チャート-黄鉄鉱-磁硫鉄鉱の縞状鉄鉱層で構成されているが、2種の縞状鉄鉱層は最下位にあり、シャーマン鉱山の西ピットと北ピットではこれらの鉄鉱層を掘っています。
バリオリティックVariolitic* Varioliteバリオライトと呼ばれる白いvarioleの斑晶を持つ特徴的な火山岩。varioleの斑晶は0.05cmから5cmの繊維状の斜長石や輝石が球状になったものです。

e). Link Lake Formation

リンクレイク層。カルシウムやアルカリ金属を豊富に含む苦鉄質*から中間の成分を持つ火山岩の溶岩流と、カルシウムやアルカリ金属を豊富に含む成分から珪長質*への成分をもつ溶岩流と火砕性火山岩で構成されています。苦鉄質* 濃い緑色や黒色でマグネシウムや鉄に富む 珪長質*白色で長石や石英の成分に富む

c). Turtle Lake Formation

タートルレイク層。破砕性堆積物と鉄層。下層から、1)エピクラスティック*火山性凝灰岩の礫岩層、2)タービダイト turbidite*堆積物、3)厚さ30mのチャート-磁鉄鉱の縞状鉄鉱層で構成されている。
エピクラスティック epiclastic* 火山礫や(類質岩片)と火山の基盤礫(異質岩片)から成る火砕岩は、噴火の初生堆積物ではなく、既に堆積していた未凝固の地層が土石流などで二次的に運ばれて再堆積したもので、エピクラスティック火山礫凝灰岩と呼ばれる。
タービダイト turbidite* 海底乱泥流の堆積物

 b).Upper Formation

上部層。ソレアイト玄武岩溶岩流の地層です。

a).中間組成から珪長質の溶岩流

北部のチャンバース-ストラシーバソリスと同じ27億6,690万年前の広大な溶岩流の地域です。

アビチビ グリーンストーン ベルト

カナダ オンタリオ州の北東部とケベック州の州境を跨いでAbitibi Gold Beltがあり、金や銀、銅、亜鉛の鉱山が数多くあります。特にKairkland Lake地区やTimmins地区の金鉱山は合計で1億オンス(280トン+350g)の金を生産し世界的な金の産出地です。また、Lake Abitibiには南から西にかけてMunro Esker (Esker=堤防上の地形)と呼ばれる帯状地域がありキンバーライトパイプやダイク、キンバーライトの巨礫も数多く発見されている地域です。

ハイレイバリー鉱山学校

ハイレイバリー鉱山学校 Hayleybury School of Minesは、オタワ川の上流のティミスカミング湖の西岸の町にあります。
Northern College of Applied Arts and Technologyと言う4つのキャンパスの中のHaileyburyキャンパスです。他にはTimmins、Moosonee、Kirkland Lakeキャンパスがあります。

Hailybury ハイレイバレイの町 ハイレイバリー鉱山学校の表示板

ハイレイバレー鉱山学校

コバルトの2,500オンスの銀鉱脈

2500オンス銀鉱脈

佐渡金山の絵巻と解説書です

佐渡金山絵巻 佐渡金山絵巻解説

ロックウオークパーク

ウオータールー大学、サドバリー、産総研地質標本館など野外に置いてある岩石を見ましたが、ハイレイバレイ鉱山学校のロックウオークパークは数が見応えのある岩石が豊富でした。

RockWalkPark1

シャーマンマインの縞状鉄鉱

Banded Iron Formation Banded Iron Formation

Banded Iron Formation Banded Iron Formation Banded Iron Formation Banded Iron Formation

Gowganda Formation Pillow Lava Pillow Lava 横ずれ断層を受けた岩石 銀鉱石の説明 銀鉱石

マタチェワン斑状輝緑岩 Matachewan Porphyry

Matachewan斑岩斑状輝緑岩 ダイクスワームを形成した岩石 白い繊維状の斜長石が含まれる。
24億5,000万年-24億7,000万年前の原生代初期の火山活動中に形成された岩です。

Matachewan Porphyry Matachewan Porphyry Matachewan Porphyry

この岩は、Matachewan Dike Swarmの一部としてスペリオル地質区に貫入しました。このダイクの密集地区は、地球上で最大のプルーム生成の放射状のダイクの集合体の1つであり30万km²以上に広がっています。 サドベリー地域から放射状に広がる3つの小さな群れで構成されています。
直径1,000 kmのマントルプルームが脆弱性を持つ地殻に押し上げられ放射状の亀裂が現れるように、カナダシールドに上向きの応力がかかりました。 マントルプルームは、マントルからの熱い岩が上方に移動するときに形成され、浅い地殻に達すると部分的に溶けます。 プルームはオンタリオ州バリーBarrieの北を中心とした地殻を押し上げ、北西に向かう亀裂を形成しました。これらの亀裂は地下のプルームから輝緑岩や他の火山岩で満たされました。

Matachewan Dike Swarm

あとがき

カナディアンシールド
カナディアンシールド 左が若いカナディアンロッキー右がアパラチアン山脈です

カナディアンシールド(カナダ楯状地)は幾つかの古大陸が合体して出来ました。その形成途中には1万メートルを超える山脈がありましたが数十億年間の時間の中で浸食されて準平原になっています。コバルトやテマガミ地域はスペリオルクラトンの形成途中で古大陸ケノーランドが衝突した地域です。巨大なマグマが上昇し激しい海底火山活動が起きて火山噴出物が堆積すると同時に多くの金属鉱床が出来ました。全地球的に氷に覆われるスノーボールアース時代の後も、ハドソン湾を中心に北米全体を覆ったローレンタイド氷床が溶けて氷河が地表を削り大地を平らにしました。広大で水平線が続くカナダの大地は自然の大きな力が働き造られたのです。

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