アトゥド–ウム・カシラ（エジプト）産の苦鉄質–超苦鉄質岩の岩相学および寸法石としての物理力学的評価

足下にある岩石

寺院の円柱から台所のカウンタートップまで、私たちの造られた世界の多くは石に支えられています。しかし、すべての岩石が数十年にわたる歩行、気候、摩耗に耐えられるわけではありません。本研究はエジプト東部砂漠の暗色で密な岩石を調べ、建築や装飾用に大判のスラブやブロックに切り出しても安全なものと、地中に残すべきものを見極めることを目的としています。

砂漠の山からの石

紅海海岸から西へ約60キロに位置するアトゥド–ウム・カシラ地域では、主に三種類の岩石が同所的に露出しています：二種類のガブロ（メタグァブロと橄欖石ガブロ）と緑色を帯びた蛇紋岩です。これら三種はいずれも、地殻深部や上部マントルで形成される密で暗色の「苦鉄質」および「超苦鉄質」岩類に属します。該当地域はアラビア–ヌビアン盾の一部で、古くからエジプトの記念碑用石材を供給してきた地質学的な集合体です。これらの岩石は広く分布し見た目にも魅力的であるため、著者らは実用的な問いを立てました：どれが正確に加工された大判の寸法石として外装や床材に確実に使えるか？

岩石の繊維構造を覗く

研究チームは代表的な試料18点を採取し、それぞれの薄片を顕微鏡で観察しました。メタグァブロと橄欖石ガブロは斜長石、角閃石、輝石、場所によっては橄欖石といった硬い結晶が互いに組み合わさった密な組織が支配的でした。この盤状に組み合わさった構造は粒子をしっかり結びつけ、破壊に抵抗する傾向があります。これに対して蛇紋岩は主に薄片状・繊維状の蛇紋石類で構成され、軟らかい炭酸塩や磁鉄鉱のような不透過粒子のパッチや脈が見られます。これらの板状や脈状テクスチャーは弱点となる面を導入し、応力がかかったときに割れが進行しやすくなります。

試験室での石の挙動

これらの微視的特徴を現実の挙動に結びつけるため、研究者らは岩石を立方体に切り出し、建設に重要な物性を測定しました：密度、含水率、空隙率、破壊に至るまで耐えうる圧縮強度などです。二種のガブロは似た特性を示しました：比較的高い密度、非常に低い吸水率、低空隙率、および70MPa台中盤付近の中程度の圧縮強度。蛇紋岩は密度が同等の場合もありますが、より多くの水を吸収し、強度は低く変動が大きく、平均するとガブロより約10MPaほど低くなりました。ASTMが規定する構造用石材の国際基準と比較すると、両ガブロはいくつかの主要要件を満たす一方で、蛇紋岩の試料の多くは強度基準を満たさず、境界的な例が二点だけありました。

風化と摩耗の試験

蛇紋岩は装飾用タイルとして広く利用されるため、研究チームは実環境を模した過酷な処理に対する耐性も評価しました。試料は塩水に繰り返し浸漬・乾燥させて塩の結晶化を促し、熱的ショックを模擬して高温と低温のサイクルも行いました。外観上、塩試験では蛇紋岩の立方体に表面塩析と色の淡化が見られましたが、崩壊して割れ散ることはありませんでした。両試験ともに重量減少は1％未満にとどまり、強度が低めであるにもかかわらず、研究条件下では塩や急激な温度変化で簡単に浸食されるわけではないことが示されました。

建築家やデザイナーへの示唆

総じてこの研究は、暗色の砂漠岩が建材として同等ではないことを示しています。メタグァブロと橄欖石ガブロは硬い鉱物が密に組み合わさるため、低空隙率・低吸水率・安定した強度を兼ね備え、荷重支持や外装用途の寸法石として有望です。蛇紋岩は見た目に魅力があり、塩や熱–冷サイクルに対して比較的耐久性を示すものの、薄片状鉱物や脈状組織のため機械的強度が劣る傾向があり、非構造的な装飾用途に限定する、あるいは品質の変動を厳密に選別したうえで用いるのが適切でしょう。より広く見れば、石材の鉱物組成や組織を理解することが、私たちが暮らす・働く構造物を石に託す前の不可欠なステップであることを本研究は強調しています。

引用: Abdel-Rahman, A.M., Latif, M.L.A., Khedr, M.Z. et al. Petrography and physical-mechanical evaluation of mafic-ultramafic rocks from Atud-Um Khasila, Egypt for dimension stone. Sci Rep 16, 12066 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44938-y

キーワード: 寸法石, ガブロ, 蛇紋岩, 岩石強度, エジプト東部砂漠