列 第 12 話 島 地 質 （大 – 57 – 藤） 日本列島の新第三 系と日本海の形成 あ 東北日本の新第三系 東北日本の新第三系は，日本海側では，断層によりブ に あい な気候を示す阿仁合型植物化石群を産する．内陸部では， この安山岩は変質してプロピライト（propylite：変朽安山 岩）と呼ばれる．最上部の真山流紋岩類の放射年代が 25 ロック化した基盤上の凹地を埋めて分布する．日本海の中 Ma で，古第三紀末である．この上位を不整合に覆うのが， にも，最上トラフやその西側の佐渡海嶺といった地形の凹 台島層の帆掛島溶結凝灰岩で，放射年代は 21 Ma である． 凸がある．三陸海岸から太平洋に没する基盤は，海岸から 非海成層の台島層の砕屑岩層は，Comptonia，Liquidamber， 100 km ほどの位置で隆起して，日本海溝の海溝斜面ブレ Metasequoia などの温暖な気候を示す植物化石を産し， 台島 イクを形成する．そこまでが深海平原で，挟炭層を含む古 型植物群と呼ばれる（第 12.2 図）． にしくろさわ 台島層の上位に重なるのが海成層の西黒沢層である． 台 島層と一部同時異相とする考え方もある．西黒沢層は暖流 系の化石に富み，大型有孔虫化石の Operculina，Miogypsina，二枚貝の Mizuhopecten，ウニ類などを産出する．海進 は，有孔虫化石帯の N8（16.6–15.2 Ma）から始まる．男鹿 半島東部では，西黒沢層に枕状溶岩やピローブレッチャか すな こ ぶち うやしない らなる砂子淵玄武岩が発達し，その上の鵜養泥岩部層から N8 の示準化石，Globigerinoides sicanus を産出する．玄武 岩類は，秋田・山形県境付近で最も厚くなり，青沢層と呼 ばれる．玄武岩の化学組成は，海嶺玄武岩に類似する．青 沢層玄武岩類の形成や，西黒沢層海成層の堆積は，日本海 形成論の鍵となるできごとである． 大和海盆での深海掘削によると，堆積物の基盤をなす玄 だいじま 第三系が分布する．前回触れた，北海道の古第三系の南方 延長であろう．新第三系は，深海平原から海溝斜面ブレイ クを越えて，日本海溝近くまで達する．日本海溝内側に存 在する付加体は，著しく小規模である（第 12.1 図）．日本 海溝では沈み込みの角度が急で，構造浸食が起きているせ いかも知れない． 東北日本の新第三系の模式層序は，男鹿半島に見られ る．基盤は 61 Ma の花崗岩を覆う珪長質火山岩で，51 Ma の年代をもつ．不整合で重なる古第三系～新第三系は，下 部より門前・台島・西黒沢・女川・船川・北浦・脇本など の層に区分される（第 12.3 図）． もんぜん 門前層は主として安山岩からなり， 最も古い放射年代は 32 Ma である．安山岩に挟在する堆積岩からは，やや寒冷 第 12.1 図 東北日本弧を秋田市で横切る地質断面図 基盤と三陸沖の地層のみ塗色した． 第 12.2 図 台島型植物群の代表的な構成要素 a. Metasequoia occidentalis（イチイヒノキ）の球果（縦 6 cm），b. 同左・枝 条（縦 5 cm） ，c. Comptonia naumanni（ナウマンヤマモモ；縦 9 cm） ，d. Liquidambar miosinica（チュウシンフウ；縦 8 cm） ． – 58 – 第 12 話 日本列島の新第三系と日本海の形成 武岩類の 40Ar–39Ar 年代は 20±1 Ma の範囲に入る．堆積物 陸地の沈降）であることを示唆する． の下部からは，ナンノ化石帯 CN3–4（17.1–14.4 Ma）の示 西黒沢層，女川層堆積期の火山活動としては，日本海側 準化石 Sphenolithus heteromorphus を産出し，海成層の最下 の玄武岩と，より東側のデイサイトが特徴的である．この 部の年代は 19 Ma と推定された．古地磁気の測定による 様に，苦鉄質および珪長質のマグマが同時期に形成される と，15 Ma に西南日本が時計回りに 45°–60° 回転した．東 ような火山活動をバイモーダル火山活動（bimodal volcan- 北日本では場所によって古地磁気データのばらつきが大き ism）といい，歪の伸長場を特徴づける活動とされる． く，15–20 Ma に反時計回りに 20°–60° 回転したという程 度のことしかわかっていない． 東北日本第三系の中には南北性の褶曲構造が発達し，背 斜部からは石油や天然ガスが産出する．石油は主として北 西黒沢層を覆う，化石に乏しい硬質珪質泥岩層（hard おんながわ 浦層から出るが，天然ガスは西黒沢層の火山岩からも出 shale）を主体とする地層が女川層である．珪藻土や海緑石 る．デイサイトの活動中心は，現在の島弧火山活動へ引き 砂岩といった特徴的な堆積物も含む．女川層は，寒流系の 継がれる．デイサイトの火山活動に伴い，15 Ma頃 に多く 珪藻化石を産し，珪藻化石帯は Denticulopsis nicobarica 帯 の黒鉱鉱床が形成された． その後に鉱脈鉱床を生成した熱 から D. praedimorpha 帯になる．西黒沢層との境界の年代 水には，著しい天水の寄与がある． は，13.5 Ma である．女川層は，新第三紀の東北日本で海 西南日本も含めて，現在の火山帯の範囲には，第三紀花 進が最も広範囲に及んだ時期の堆積物である．寒冷化した 崗岩類と呼ばれる磁鉄鉱系列の花崗岩類が分布する．10 時代に海進が起きたということは，それが構造的海進（≒ Ma 頃の放射年代を示す岩体が多い．一方，日高山脈の東 第 12.3 図 秋田県男鹿半島新生界の層序 列 島 地 質 （大 – 59 – 藤） かど 側から西南日本外帯にかけて，現在の火山前線よりも外側 さわ れらの化石は，亜熱帯性の八尾－門の沢動物群を構成す やま だ なか （大洋側）には 14 Ma 頃の火成岩類がある．花崗岩はチタ る（第 12.5 図）．黒瀬谷層の最上部に山田中凝灰岩という ン鉄鉱系であり，火山岩には角閃石安山岩，ボニン岩など 鍵層があり（第 12.4，12.6 図），この上下から浮遊性有孔 を伴う．東北日本の海溝斜面ブレイクからは，23 Ma のチ 虫の Globigerinoides sicanus を産する．また，この地層か タン鉄鉱系列の角閃石デイサイトが回収されている（第 らは，デスモスチルス類の Paleoparadoxia の臼歯が発見さ 11.8 図）． れている． ひが し べ っ しょ 古地磁気の偏角は， 東別所層の塩谷砂岩部層までが著し 富山県の古第三系～新第三系 い東偏で，塩谷砂岩部層の上部から八尾層群の最上部へこ 富山県の古第三系～新第三系は，地質調査法実習で，富 の東偏がなくなり，むしろ西偏になる．八尾地域が時計回 大生にはなじみの地層である．最も古いのは珪長質火山岩 りに回転したのは，有孔虫化石帯の N9，約 15 Ma より少 ふと み やま からなる太美山層群で，年代は約 50 Ma である．その上 とう り が，礫岩・月長石流紋岩質溶結凝灰岩を含む刀利層で，月 し前の頃であるらしい．八尾層群は，日本で最もよく研究 された新第三系の一つである． 長石流紋岩からは古第三紀最末期にあたる 24 Ma の年代 八尾層群を不整合に覆うのが砺波層群で， 下部から天狗 が得られている． さらに不整合で重なる八尾層群の最下部 山・音川・三田層に分けられている．浅海生の軟体動物の にれはら は礫岩・砂岩からなる楡原層，その上が安山岩溶岩・安山 いわ 岩火山砕屑岩（一部はハイアロクラスタイト）からなる岩 いね い おうぜん 稲層，さらに角閃石含有流紋岩質火山砕屑岩の医王山層で ある．この上位は，主として砕屑岩類からなる黒瀬谷・東 別所層である（第 12.4 図）． くろ せ だに 黒瀬谷層は，マングローブの水辺に特徴的な Geloina， Telescopium などの貝化石を含む．Vicarya 等とともに，こ 化石を産し，八尾層群に比較すると堆積率も著しく低い． 堆積間隙の存在が考えられる．三田層に対比されるのが， おん ま 金沢市内の犀川流域に露出する大桑層で， 地磁気のハラミ ヨ・イベント（Jaramillo event：約 1 Ma）を挟む前期更新 世の堆積物である．化石密集層に産する貝化石は寒流系 まんがん じ で，大桑－万願寺動物群という． a c 第 1 2 . 4 図 富 山 県 八 尾 地 域 の 新 第 三 系 層 序 ・ 年 代 ・ 古 地 磁 気 地質調 査法実 習に参加する人は，大変お世話になる図だと思うので，地層名，地質，時代・年 代，層序的位 置づけな どをしっ かり勉強 し，層序と構 造発達史 との関係 をよく 考えて おく こと． b d 第 1 2. 5 図 マ ング ローブ 沼の 貝類 a. Vicarya yokoyamai（化石：縦 9 cm） ， b. 月のお下がり（ビカリアの殻内に シリカが沈殿した雌型），c. Geoloina s c henc k i（マングローブ・シジミの 化石種：横 7 cm） ，d. Telescopium sp. （現生のセンニンガイ：縦 9 cm）． – 60 – 第 12 第 12.6 図 話 日本列島の新第三系と日本海の形成 富山県南部に分布する新第三系の岩相図 日本海形成前の日本“列島” 日本とロシア沿海州に，類似した先新生代地質要素が分 1,250 km 地点となる． 中央構造線を直線とし，西南日本弧を回転する 布することは，従来から知られていた．近年（我々を含め 中央構造線は現在，うねった形態をしているが，もとも た）日ロ共同研究の進展により，その分布がより詳細に判 と直線的だったと近似できる．中央構造線の湾曲の内弧側 明してきた． には島弧に平行な短縮の痕跡（メガキンクなど；第 12.9 日本海形成前の日本列島とアジア大陸との相対的位置関 図）が，外弧側には島弧に平行な伸長の痕跡（開裂盆地な 係の復元は，東アジアの先第三紀テクトニクスに非常に大 ど）が見られるからである（第 12.10 図）．ちょうど，買っ きな拘束条件を与える．従来は，主に古地磁気データを元 てきたばかりの油粘土の板をこねずに曲げると，外側がひ に，剛体回転モデルによる復元がなされてきた（第 12.8 び割れ，内側に皺がよるのと同じ理屈である．ただし赤石 図）．しかし，古地磁気学的復元図に基づくと，日本と沿海 山地の中央構造線は，糸静線にほぼ平行な単純剪断に近い 州の先第三紀地質要素はあまりよく連続しない（このこと 変形を受けていると見られるので，糸静線に直交方向の長 は，古地磁気学的復元を必ずしも否定するものではない： さ成分を，赤石山地中央構造線の元々の長さと見積もる． 先古第三紀地質要素形成後，日本海形成前に何らかの変動 この様にして直線化した中央構造線の長さは約 1,000 km で があればよい）．また，古地磁気学的復元は，日本海等の海 ある． 洋地質データとも必ずしも調和的ではない．古地磁気以外 次に，日本海の水深 500 m 以深の部分をつぶしてやり， のデータ（先新生代地質要素の分布，海洋地質データなど） 西南日本弧を概ね古地磁気データ通りに回転させてやる をよりよく説明できる復元の可能性を，総合的に検討する と，直線化した中央構造線が，シホテアリン中央断層の延 必要がある． 長線上にほぼ位置するようになる（第 12.7 図，第 12.11 我々は，これまでの剛体回転モデルを離れて，日本海形 成時の島弧内変形を考慮に入れた復元を試みた．その結 果，第 12.14 図の様な復元図を作成した． 復 元 の 手 順 日本海形成前の日本列島とアジア大陸との相対的位置関 係は，下記のような手順で復元した（第 12.7 図）． 沖縄トラフをつぶす 図）． 東北日本弧を回転する 上記の回転後，中央構造線とシホテアリン中央断層との 間には，約 250 km の隙間が残る．この 250 km という長さ は，棚倉構造線や畑川構造線の長さにほぼ匹敵する．従っ て，両断層が中央構造線とシホテアリン中央断層（＆パル チザンスク断層）の間を埋めることが期待される（第 12.7 図）． 沖縄トラフの拡大は，日本海の拡大以降であると仮定 現在の日本列島の外形を保ったまま，上記の様な復元を し，まず初めに沖縄トラフをつぶした．つぶし方には色々 行うことはできない．しかし，北海道～東北日本日本海側 な方法があり得るが，今回は取りあえず，日本列島を西へ および北部フォッサマグナの新第三系（～第四系）分布域 100 km 弱移動させた． の下には先新生代基盤岩類が乏しいと仮定して，これらの すると，中央構造線の陸上の西端部八代は，五島列島南 分布域をつぶしてしまえば，畑川構造線および棚倉構造線 方へ移動する．ここは，シホテアリン中央断層の南西延長 を，それぞれシホテアリン中央断層およびパルチザンスク 列 島 地 質 （大 藤） – 61 – 断層に接続させることが可能である． これらの仮定の下に描 いた復元図が，第 12.11 図である． ★ 復元（案）の結果 復元の結果，西南日本，東北日本，及び沿海州の類似した 地質体および地質構造が， 比較的よく連続するような復元図 ができた（第 12.12 図）．特に，①丹波帯－美濃帯－足尾帯 －サマルカ帯と，②南部秩父（三宝山）帯－北部北上帯－タ ウハ帯はきれいに連続するように見える．また，日本列島～ 沿海州には，長さ 2,000 km を超える大断層系があり，①と ②の間は， 複雑な横すべりデュープレックスをなすように見 える（第 12.11 図，第 12.12 図）． また，大規模に発達するジュラブレフカ帯の白亜系は，二 枚貝化石を多産する浅海成層であるにも関わらず， 付加体と 同様な構造をしている．本帯は３つのユニットで構成され， ★ その時代は下位より上位へ Aptian–Albian，Hauterivian–Barremian，および Berriasian–Valanginian と古くなっている．岩 質や構造層準からジュラブレフカ帯に対比される北部四万十 帯にも言えることだが， 浅海成層がいかにして付加体の中に 組み込まれ，付加体的な地質構造を形成するのか，大変に興 味深い．構造浸食により，浅海成層が沈み込み帯にもたらさ れ，付加体のような構造ができたのであろうか？ この復元案の様に地質を考慮した復元図の作成は， 先新生 代のテクトニクスを論ずる上で欠かすことができない． 本案 も，これから修正される可能性はあるが，本案を元に，次は 日本海の形成機構解明に向かう必要があるだろう． 第 12.7 図 日本列島復元図の作成手順 第 1 2 . 8 図 日 本 海 形 成 前 の 日 本 列 島 復 元 図 の 例 古地磁 気データを元にした剛体回転モデル（Otofuji et al., 1985） に，日本およびロシア沿海州の地体区分図を重ねたも の．２つの星印は，剛体回転の中心．東北日本の地質が， うまくつながらないことがわかる．1 . 先ジュラ紀陸棚型 地質体（ハンカ帯，飛騨外縁帯・舞鶴帯），2. ジュラ紀付 加体（サマルカ帯，丹波－美濃－足尾帯），3. 先ジュラ紀 陸棚型地質体（セルゲエフカ帯，南部北上帯），4 . ジュ ラ紀～白亜紀前期付加体（タウハ帯，北部北上帯，南部 秩父帯），5 . 白亜紀地質体（ジュラブレフカ帯）． 第 1 2 . 9 図 メガ キン ク帯 の例 四国西部，足摺岬周辺のメ ガキ ンク 帯の 様 子を 示し た図 ．地層 面の 走向（細 破線 ） が場所によって折れ曲がり，その折れ曲がり部が南北な いし北西方向に追跡できることがわかる．太破線で挟ま れたこの部分がメガキンク帯で，こういった形態の褶曲 をメガキンク（褶曲）と呼ぶ．当地域のメガキンク帯は 地帯に平行な短縮を示し，メガキンクの折れ曲がりを戻 すと地 帯の 元々 の長さ が復 元さ れる ． – 62 – 第 12 話 日本列島の新第三系と日本海の形成 第 1 2 . 1 0 図（ 上 ） 日 本 列 島 に 残 さ れ た 島 弧 内 の 変 形 構 造 西南日本北西部の開裂型堆積盆（東西伸長）と南西部の メガキンク帯（東西短縮）は，西南日本が北へ凸に屈曲 したこ とを 示す． 第 1 2 . 1 1 図（ 左 ） 日 本 海 形 成 前 の 日 本 “ 列 島 ” の 復 元 図 本文に示した手順で復元したところ，日本とロシア沿海 州の地 質要 素がよ く連 続す るよう にな った． 第 1 2 . 1 2 図 日本列島と沿海州の先新生代地質要素の概要と 対 比 の 可 能 性 二列のジュラ紀付加体（①美濃ｰ 丹波帯― 足 尾帯―サマルカ 帯と②南部秩父 帯（図では三宝山 帯）―北部 北上帯―タウハ 帯）がよく連続し，その間が横すべ りデュー プレ ック スを なす ので あろ うか ．
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