The Assooiation Association for the Geologioal Geological Collaboration in Japan (AGCJ) (AGCJ } 地球科学 36 巻 3 号 (1982 年 5 月 ) 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr

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ゆみかにかどり
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1 地球科学 36 巻 3 号 (1982 年 5 月 ) 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 * 周藤賢治八島隆一 ** S isotopie compositions of some Mioce 皿 e volcanic rocks from the basin of the Kitakami river, northeast Japan KenjiSHuTO and RyuichiYAsHIMA Rb and Sr concentratiqns and Sr isotopi co 皿 positions ( stsr / s6sr )have been deternlined for Lower and Midd 工 e Miocenc basalt,andesitic basalt,andesite and daciteof t1 ユ e Inase,Ishikoshi, Nonodake and Matsushima volcanic rocks in the Kitakami river basinand forupper Miocene basaltin thc Jyoge districttq the west of Sendai city. The volcanic rocks of the former region are composed of those belongillgto the hypersthenicand pigeonitic rock series proposed by KUNO ( 1950 ). The analysed ten volcanic rocks have 8 了 Sr / sssr ratios ranging from O.7036 to O.7040.This range is nearly identical for both series and is simi 工 ar to that of Lower Miocene Ryozen volcanic rocks from the northeastern part of Fukushi 皿 a Prefecturc.The strontiu 皿孟 sotopic data suggest that the primary magmas which produced the volcanic rocks in the Kitakami river basin and the Jyogedistrictmight have been originated fro 皿 the upper 皿 antle perido titic n.aterial chemically similar to the source matcrial of the Ryozen volcanic rocks. Five new chemical analyses and the publisheddata for these volcanic rocks are not divided into the distribution 丘 elds of the hypersthenic and pigeonitic rock series in the AFM, (FeO 十 Fe )/ MgO SiO, and (FeO 十 Fe )/MgO ( FeO 十 FezOsx O.9 ) diagrams. Thereforeitis not val 孟 d to regard that the hypcrsthenicand pigeonitic rock series are equi valent respectively to the calc alkalic and tho 工 eiitic rock ser 童 es.it is reasonable tq consider, in the case of these volcanic rocks,that the essential factorfor producing the hypersthcnic or pigeonitic rock series is ascribed not to the apperance of magnetite or ampllibole with high Fe /Mg ratio at the early stage or the 皿 iddle stage of fractionation of 皿 agma but to a slight difference in the temperature condition of the 皿 agma at the stage of crystauiza tion of minerals in the groundmass, There is also no systematic difference in K20 / Na20 ratios between the above two rock series. This evidence and Sr isotopicfeatureshow that the genesis of the volcanic rocks of the hypersthenicrock series can not be ascribed to contamination of granitic エ naterial in the magma. 1 はじめに東北日本に産出する新生代の火山岩のうち, 第四紀の火山岩については多くの研究者によって岩石学的研究が行なわれていて, それらの岩石学的性質が明らかにされている. 一方, 第三紀中新世の火山岩は, 全休的にグリーンフ変質をうけていることもあって, 現在においても十分にその岩石学的性質が明らかにされているとはいえない. タ筆者らは, これまでグリーンタフ変質の影響の軽微な東北表日本の第三紀火山岩の岩石学的性質を明らかにすることを目的として研究を進めてきた ( 八島, 1962, 1963, 1979 ; 八島生出, 1966; 周藤八島, 1974 など ), 今回は北上川河谷地域の主として中新統最下部の火山岩 ( 仙台周辺地域の中新世の火山岩の一部も含む ) の全岩化学組成と Sr 同位体比について報告し, あわせてこれらの火山岩の成因について若干の考察を行なった. この論文を書くにあたり, 粗稿を読んでいただき有益な御指摘をして下さった牛来正夫先生と図の一部を清書 * * * 高田支部, 新潟大学理学部地質鉱物学教室福島支部, 福島大学教育学部地学教室 (34 )

2 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 151 して下さった新潟大学理学部地鉱教室の沢田ヨミさんに厚く御礼巾し上げます. 皿地質まぺち岩手県北端部の真淵川流域, 北上川低地帯および塩釜一松島地域には, 中新統最下部と考えられている一連の堆積岩類が, ほぼ南北に点在し ( 第 1 図 ), それぞれ四やくいなせツ役累層 ( 鎮西,1958), 稲瀬層 ( 北村, 1967), いし t し石越安山岩のの ( 北村柴田, 1963 ; 八島,1979), 箆々岳層 ( 北村,1967), 塩釜集塊岩 ( 半沢,1954) とよばれている. これらの堆続岩類には, 玄武岩安山岩石英安山岩などの多様な岩質の溶岩流をともなう多量の火山性堆積岩を挾み, 部分的に変質しているほかは一般にぎわめて新鮮である, 四ツ役累層 ; 本層は鎮西 (1958 ) によって, さらに下い h いけいせいとうげ位より小祝泥岩砂岩礫岩, 傾城峠安山岩および火砕すこにた岩, 双畑泥岩砂岩礫岩互層の三部層にわけられた. 三部層とも安山岩質の礫岩角礫岩および凝灰岩を挾んでいるが, とくに傾城峠安山岩および火砕岩部層には, 少なくとも 4 枚の溶岩流を確認しておだけり, そのほかにも多量の本質火山角礫岩凝灰岩質角礫岩を産出する. 部分的に変質作用をうけ,2 次鉱物として主として緑泥石方解石を生じている, 稲瀬層 ; 本層は岩手県北上市東方一帯に, 母体変成岩とこれを貫くカコウ岩類を基盤岩として, 東西 15k 皿南北 30km の広い範囲に分布している. これらは主として砂質泥質礫質凝灰岩より構成されているが, 一般に鵞 4 横への層相の変化がいちぢるしく, 全層厚は 270m をこえる, 稲瀬層のほぼ中央部には, 本質火山角礫岩凝灰岩質角礫岩をともなった安山岩質の厚い溶岩流が分布するが, そのほかにも小規模な溶岩流が本層全般にわたって分布していて, おおまかにみると下部は玄武岩が優勢であるが, 上部では安山岩の活動が卓越している. これらの本層中の火山岩を稲瀬火山岩とよぶことにする. 稲瀬層の分布する西縁では, いちぢるしく変質作用をうけているところがあって, 粘土化黄鉄鉱化が認められる. 石越安山岩 ; これは宮城県の北部, 東北線石越駅東方一帯の沖積面のひろがる低地帯 VC 残丘状をなして点々と分布しているが, この沖積層下にはなお厚さ 60m をこす石越安山岩がひろがっていることが知られている, 地表でみるかぎり本層は, その大半が溶岩よりなっていて, 火山砕暦岩類の分布はせまい. 溶岩の岩質は, 安山岩質玄武岩から安山岩石英安山岩と多様であるが, 量的には安山岩と石英安山岩が圧倒的に多い, これらの火山岩は, 野外では密接な関係をとって分布するものが多く, 第 1 図東北表日本における中新世初期の火山岩の分布 ( 八島生出 (1966> の図を簡略化 ) あるものは復成溶岩流ときには複合溶岩流の産状を示しており, とくに注目されるのは, 石英安山岩に斑晶石英がきわめて少ないか全くそれを欠くという特徴をもっていることである. 場所によって変質作用をうけて緑泥石方解石などの新鮮である. 2 次鉱物を生じているほかはきわめて箆々岳層 ; 東北線小午田駅の東北方より東方には, 箆かごぼう々岳 (223m ) 一加護坊山 (224m ) を連ねる NW SE 方向の地塊と, それの南東端より南にのびる旭山 (173m ) の地塊が沖積面のひろがる低地帯に, ひときわ目立った (35 )

3 152 周藤賢治八島隆一独立地形をとっている, この両地塊を構成しているのが篦々岳層であって, これは数枚の安山岩の溶岩流を挾む主として凝灰岩質礫岩と, 砂質凝灰岩泥質凝灰岩礫質凝灰岩の互層からなっている. 少なくとも 4 枚の溶岩流がかぞえられ, いずれも輝石安山岩で, 箆々岳地塊の西半分に集中している, この溶岩流の分布する周辺一帯は, 局部的に強く変質作用をうけ, 鉄サポーナイトセラドナイト石英などを生じており, かつて産金した鉱床もみられる, 本層中の火山岩を箆々岳火山岩とよぶ, 塩釜集塊岩 ; 本層は塩釜市の西方に, 上部三畳系利府層を不整合におおい, NE SW に細長くのびて分布している. これは主として砂質礫質凝灰岩および凝灰岩質角礫岩より構成され, 角礫はいずれも輝石安山岩である. 本層はさらに裏松島の大高森に, NW SE 方向の褶曲軸をもった主として安山岩質の凝灰岩質角礫岩よりなる地層として小規模に分布する. 第 1 衰北上川河谷地域の代表的な火山岩 ( 傾普通輝石一シソ輝石一安山岩 (PV ), 普通輝石一城四峠ッシソ輝石一安山岩 (HV ), 普通輝石一シソ輝石一安役角閃石一安山岩, 角閃石一安山岩 (HV ), 無斑山層岩 ) 晶安山岩 ( 稲瀬火山岩 V ( 篦々石越安山岩岳火山岩 ) ( 松島火山岩 ) 稲瀬層箆々岳層松島層カンラン石一普通輝石一シソ輝石一玄武岩 (PV ), 普通輝石一シソ輝石一玄武岩 (PV ), 亜灰長石一玄武岩 (PV ), 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (PV ), 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (HV ), 角閃石一普通輝石一シソ輝石一安山岩 (IIV ), 角閃石一安山岩 (HV ) 普通輝石一シソ輝石一安山岩質玄武岩 (PV ), 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (HV )7 普通輝石一シソ輝石一角閃石一石英安山岩 ( 且 V ), 普通輝石一シソ輝石一石英安山岩 ( HV ), 黒雲偲一普通輝石一シソ輝石一石英安山岩 (HV ) 普通輝石一シシソ輝石一安山岩 (HV ) ソ輝石一安山岩 (PV ), 普通輝石一普通輝石一シソ輝石一安山岩 (PV ), 普通輝石一シソ輝石一安山岩質玄武岩 (PV > (PV ) および (HV ) は, それぞれ KUNO ( 1950 ) にょるピジオン輝石質岩系およびシソ輝石質岩系に属すると考えられる火山岩を示す, これら各累層の代表的な火山岩を第 1 表に示す. このうち, 稲瀬火山岩, 石越安山岩, 箆々岳火山岩の詳しい岩石記載は八島 (1979> によってなされている, 第 1 表中の HV と PV は, それぞれ KUNO (1950) のシソ輝石質岩系とビジョン輝石質岩系に属すると考えられる火山岩である. 皿岩石化学的な特徴 Sr 同位体比を測定した火山岩の化学組成を第 2 表に示した. また, これらの火山岩の岩石記載はこの論文の末尾に補遺として記してある, 第 2 表の 1 5 の分析値は, すでに八島 (1979) によって報告されているもので, 6 10は今回報告する新分析値である. このうち, 松島火山岩 ( 中新世中期 ) と仙 Uk5 げ台市西方の定義地域の玄武岩 ( 中新世後期 ) については, 筆者によって研究が継続されているので, 詳しい結果は後日にあらためて報告する予定である. 八島 (1979) によって報告された分析値に今回の新分析値も加えて, 北上川河谷地域の中新世初期の火山岩の化学組成の特徴を検討してみる, 八島 (1979) と本論文における岩石記載によれば, 傾誠峠安山岩, 稲瀬火山岩, 石越安山岩, 箆々岳火山岩ともに HV と PV の両者から構成されている. 本論文で扱った松島火山岩中の安山岩と定義の玄武岩は PV である. 第 2 図は, これらの火山岩の AFM 図である. この図には, 各火山岩を HV と PV に分けて点示してある. この図に示されるように, 定義の玄武岩以外の火山岩 ( 大部分は安山岩 ) は, 比較的せまい領域内にあるといえる. 第 2 図に示したほかの地域の火山岩と比較すると, 北上川河谷地域の火山岩は, 福島県東北部の中新世初期の霊山火山岩と一部は重複するが, 全体的には霊山火山岩より FeO * IMgO 値がやや小さく, 伊豆箱根地方の HV のしめる領域内にあるとみることができる. しかし, 稲瀬火山岩, 石越安山岩, 箆々岳火山岩のいずれにおいても,HV にくらべて PV の方が FeO * / MgO 値が高いということは認められない, すなわち, 北上川河谷地域の火山岩では,AFM と PV 図において,HV の分布域を区分することは不可能であることを第 2 図は示している. この事実は, シソ輝石質岩系のみがカルクアルカリ岩系に相当し, ビジョン輝石質岩系はソレアイト岩系に相当するという久野 (1965) の考えを, 北上川河谷地域の * 全鉄量をあらわし,FeO 十 Fe と同じ. (36 )

4 北上川河谷地域の中新進火山岩の Sr 同位体比 153 第 2 表北上川河谷地域と仙台周辺地域の火山岩の化学組成 Sio2TiOzA1203Fe20sFeOMnOMgOCaONa20K20H ,290 57,460 H20 P20sTotal 1( ) 2( ) , , ,2518, , lg (3} (4,0416, , , G , ,09 5} 58,490,3918, ,303,321, ,050, (6) 55,810, , , lg9 89 7( ) (8) 56,540, , lg , , ,098,000, ,740, ,79 (10) OO ,950, [ 27 (1) 普通輝石一シソ輝石一玄武岩 (PV ), (2) 普通輝石一シソ輝石一安山岩質玄武岩 (PV ), 3} 普通輝石一シソ輝石一石英安山岩 ( HV ), 4) 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (HV ), 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (HV ), (6) 普通輝石一シソ輝石一安山岩 (PV ),(7) 角閃石一安山岩 (HV ), 8) 普通輝石含有シソ輝石一安山岩 (PV ),( 9 カンラン石含有玄武岩 (PV ) 玄武岩 (PV ). (1) は稲瀬火山岩, (2) と 3) は石越安山岩, (4} と 5) は箆々岳火山岩, (6) とは傾城峠安山岩, 8} は松島火山岩, 9) と 90) は定義地域の玄武岩.PV と HV は第 1 表と同じ. 分析者 (1) 5) 八島 (1979), 一 {le) 周藤 ( 本論文 ) Na20 十 K20 第 2 図 MgO, 〆覧 /. 〆ノ H! ヅ / 〆! r!! Totat 鼬 as 陥 O Z ヘへ周参 7 急 \ \ 代船 MgO ( FeO 十 Fe > 一 (Na20 十 K20 ) 図三角傾城峠安山岩, 逆三角稲瀬火山岩, 丸石越安山岩, 四角箆々岳火山岩, 星松島火山岩, ダイヤ定義地域の玄武岩. 白抜ぎは KUNo (1950 ) のシソ輝石質岩系に属する火山岩 (HV ) で, 黒はビジョン輝石質岩系に属する火山岩 (PV ) を示す. 実線は北上川河谷地域の火山岩の領域,PS と HS はそれぞれ KUNQ ( 1968 ) による伊豆箱根地方のピジョソ輝石質岩系とシソ輝石質岩系の領域.R は霊山火山岩の領域. 火山岩には適用できないことを示すものと考えられる. なお, 久野 (1965) の考えが, 一般的には妥当性に欠けることについて周藤八島 (1982) が詳しく論じているので, このことについてはここではこれ以上ふれないことにする. これまでのソレアイ b 岩系とカルクアルカリ岩系の一般的な定義 ( 苦鉄質岩からより珪長質岩にむかって, sio2 はあまり増加しないで,Feo * (Feo * /Mgo 値 ) が増加するという特徴をもつ一連の火成岩をソレアイト岩系とよび, 苦鉄質岩からより珪長質の岩石にむかって, SiOz は次第に増加し, FeO * は漸次減少していくという特徴をもつ一連の火成岩をカルクアルカリ岩系とよぶ ) からすると, 北上川河谷地域の火山岩の一部はソレアイト岩系のものであり, である推定される. 一部はカルクアルカリ岩系のもの次に, これらの火山岩の化学組成を FeO * /MgO 図と FeO * /MgO FeO * 図で Sio2 検討してみる. 第 3 図と第 4 図に示されるように, 北上川河谷地域の火山岩では, AFM 図と同様に Feo * / Mgo sio, 図と FeO * / MgO FeO * 図においても,HV と PV の分布域を区分することはできない, 同様な事実は, 島根県の掛合陥没体に伴なわれる貫入岩体を研究した沢田 (1978) によっ (37 )

5 154 周藤賢治八隆一 Sio2 ( 1 ) 喚第 3 表 JG1 と JBI の Rb Sr 含量 JG1 Rb ( ppm ) Sr (ppm ) JB1 39, oo 鳶囗 o 8 口した. Sr 日同位 7Sr 体比 ( / 86Sr 値 ) を側定する際の試料からのの抽出は, 周藤八島 (1974) の方法にしたがった.Sr 同位体比の測定は, 筆者の 1 人 ( 周藤 ) が, 東京教育大 (FeO + 距 203 XQ9! MgO 第 3 図 (FeO 十 Fe20eXO.9 )/ MgO SiO2 図印は第 2 図と囲じ,CA,TH はそれぞれ MIYAsHIRo (1974 ) によるカルクアルカリ岩系とソレアイト岩系の火山岩の領域. 切. OX の O 創 Φ 十〇 Φ 巴 L 学に研究生として所属していた当時に, 同大学理学部地鉱教室に設置されていた日本電子製 JMS 05RB 型の質蚤分析計で行なった. 試料の Sr 同位体比の測定過程で得られた Eimer & Amcnd 標準試料の δ7sr / 86Sr の平均値 (3 回の平均 ) は ± O.0002であった. 測定した火山岩の K,Rb,Sr 含量,Rb / Sr 値,K / Rb 値, 87Sr / s6sr 値を第 4 表に示した. この表中の番号は, 第 2 表中の番号に対応している. s7sr / s6sr 値は, 測定値を 86Sr / 88Sr = 0,1194 で標準化したうえで, 差し引いた値を示した. 第 4 表に示されるように, 北上川河谷地域の期の火山岩の s7sr / SGSr 中新世初値は, 実験誤差の範囲内で類似していて, O.7040 の範囲内にある. この値は, 周藤八島 (1974) が報告した霊山火山岩の s7sr / s Sr 値 (O.7033 O.7046 ) に類似している ( 第 5 図 ), このことは, 東北表日本における中新世初期の火山岩 (FeO + f さ 203 XO. 9)/MgO 第 4 表北上川河谷地域と仙台周辺地域の火山岩の K Rb Sr 含量および K / Rb Rb / Sr stsr / sgsr 値 K %( Rb Sr K / Rb ラ (ppm )(ppm ) Rb / Sr s7sr / s6sr 第 4 図 (FeO 十 Fe )/MgO ( FeO 十 Fe20s o.9 ) 図印は第 2 図と同じ,CA,TH は第 3 図と同じ. ても指摘されている. MIYAsHIRo ( 1974 ) の定義にしたがえば, 北上川河谷地域の火山岩は, HV と PV とにかかわりなしに, その一部はソレアイト岩系のもので, 一部はカルクアルカリ岩系のものということになる. IV Rb Sr 含量,K / Rb 値および Rb Sr 同位体比と Sr の定量は, 新潟大学理学部地鉱教室の原子吸光分析装置を用いて行なった. 試料とともに定量した標準試料 (JG1 JB1) の Rb と Sr の含量を第 3 表に示 α 6 け絡 σ 旧給 qo Ol ,980, D , , ,0560,7040 ± ± ± 2,0850 0,7036 ± ± 2, ± ± ± 2 (1) 一 (10) は第 2 表の番号に対応する. s 了 Sr / 86Sr 値は測定値 ( 現在値 ) であるが, 20m y を仮定し Rb / Sr から求められる初生値と 4 桁目まで同じ数値である. (38 )

6 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 r 一 1 12 ii レ旨! ヨ { 旨 4 52 O ( i1 尸剛 r 3 i2. 一. 一 1 3 きし. 胃一 } E 4284 A B C D F が, ほぼ類似した Sr 同位体比をもっているとみて差しつかえないことを示唆しているといえよう. なお, 北上川河谷地域は, Sr 同位体的岩石区からみると L 区 ( 周藤 1977 ;, 周藤ほか,1979 などに相当しているが, 今回報告した火山岩の Sr 同位体比もL 区内の火山岩の Sr 同位体比の範囲内にある. 第 5 図に示されるように, 北上川河谷地域の火山岩の Sr 同位体比は, 東太平洋海膨のソレアイト質玄武岩 ( 海嶺性ソレアイト ) のそれよりもやや高い値であるが, ハワイ諸島や西太平洋の島弧地帯の非アルカリ質の火山岩の Sr 同位体比の範囲内にある. マリアナヤヅプパラオの各海溝や西太平洋の深海底からドレッヂされたソレアイト質玄武岩の Sr 同位体比も, 北上川河谷地域の火山岩の同位体比に類似しているものが多い. 北上川河谷地域の火山岩の Rb と Sr の含量は, それぞれ 10 33ppm, ppm である. これらの含量は, 霊山火山岩の Rb と Sr の含量 ( 周藤八島,1974> よりもやや高い値である, 一方, 北上川河谷地域の KIRb 値は, ( 平均値は 397) であり, この値は, 霊山火山岩の K /Rb 値 ( , 平均値は 620 ) よりもやや低いといえる ( 第 6 図 ). これらの K /Rb 値は, 海嶺性ソレアイ b の値よ G 5 / O Q705 S7S, ノ 86S, ( モ 1 05 第 5 図火山岩の 87Sr / s6sr 初生値のヒストグラム A 北一ヒ川河谷地域の火山岩,B 霊山火山岩,C 西太平洋の島弧地帯 ( 伊豆小笠原マリアナパラォパプアニニューギアソ卩モンフィジートンガサモアの各諸島 ) の非アルカリ質火山岩 ( 実線は玄武岩で破線は安山岩石英安山岩流紋岩などの中酸性火山岩を示す ), D 西太平洋底のソレアイト質玄武岩, E マリアナヤップパラオの海溝のソレアイト質玄武岩,F ハワイ諸島のソレアイト質玄武岩,G 東太平洋海膨のソレアイト質玄武岩. 資料は, 本論文, 周藤八島 (1974 ), GAST ( 1967 ), FERRARA et al (1969 ),HEDGE & PETERMAN (1970 ), SuBBARAo (1972 ),PusHKAR ( 1968 ),MATsuDA et al. (1977 ),ME エJER (1976 ),HART et al. ( 1972 ),KuRoDA et al PETERMAN et al. (1979), ( 1970 ),PETERMAN & HEMING (1974 ),Page & JoHNsoN(1973 ),GILL (1970,1976 ),GILL & CQMpsToN ( 1973 ),HuBBARD (1971 ),HEDGE et al (1972 ), EwART & BRYAN (1972 ),HEDGE ( 1966 ),EwART et al. ( 1973 ) にょる. o, RD (ppm ) 第 6 図 K Rb 図黒丸北上川河谷地域の火山岩, 白丸霊山火山岩, 1 海嶺性ソレアイトの領域,2 ハワイ諸島のソレアイト質玄武岩の領域, 3 トンガ諸島の非アルカリ質の玄武岩質安山岩と安山岩の領域, 4 アリューシャン列島の玄武岩と安山岩の領域, 5 フィジー諸島のソレアイト質およびカルクアルカリ質火山岩の領域資料は, 本論文, 周藤八島 (1974 ),EwART et al. (1973 ),DELoNG (1974 ),GILL ( 1970 > による.1, 2 は周藤八島 (1974 ) の図による, (39 )

7 156 周藤賢治八島隆一りも低く, 北西太平洋の島弧地帯やハワイ諸島の火山岩の K / Rb 値に類似している ( 第 6 図 ). V 成因に関する若干の考察地下深部で生成したマグマが上昇する過程で, 地殻物質を同化してある種の火山岩を形成するならば, そのようにしてでぎた火山岩の Sr 同位体比 ( s7sr / s6sr ) は, 最初のマグマのそれよりも高くなることが期待される, ハワイ諸島や上記の西太平洋の島弧地帯の地殻には, 87Sr 放射源薄いにとむカコウ岩質岩石はないかあってもごくものと考えられているまた, これらの地域の地殻全体の厚さは, 大陸地域の地殻のそれよりも, ずっと薄いものである. したがって, これらの地域の火山岩の生成過程には, O O.6 5 ぜ O 4 Z 02 α O3 O.2 50 口. 55 Sio2 ( eio ) oo 醒第 7 図 Sio2 K20 / Na20 図印は第 2 図と同じ. 上述のような地殻物質の同化作用はあまり期待されない. そうであれば, ハワイ諸島や上記の島弧地帯の大部分の火山岩の Sr 同位体比は, 火山岩を生成した起源物質 ( 上部マントルのある種のカンラン岩 ) の Sr 同位対比とほとんど同一のものと考えられる, また, シアル質の地殻物質の再溶融によって火山岩が生成される場合にも, そのような火山岩の Sr 同位体比は, ハワイ諸島や上述の島弧地帯の火山岩の Sr 同位体比よりも高いことが期待される. 本論文で報告した北上川河谷地域の火山岩の体比が, Sr 同位第 5 図に示されるように, ハワイ諸島や西太平洋の島弧地帯の火山岩の Sr 同位体比に類似していることは, これらの火山岩を形成したマグマが, ハワイ諸島や西太平洋の島弧地帯下の上部マン F ルを構成する物質と化学的に類似のマソトル物質から生じたものと考えることができる霊山火山岩を形成したマグマの起源物質についても, これと同様なことが考えられている ( 周藤八島, 1974). 以上の考察からすると, 中新世初期の東北表日本の火山岩を形成した V グマの起源物質と考えられる上部マントル物質が, かなり広い範囲にわたって, 化学的に均質であたもっのと判断される, 北上川河谷地域の火山岩の Sr 同位体比を岩系別にみても, HV と PV との間で有意の差は認められない ( 第 4 表 ), この事実は,HV の成因にマグマと地殻物質の混成作用を考えることは適当でないことを示唆している. このことは, Sio2 K20 / Na20 図 ( 第 7 図 ) に示される特徴からも支持される, 上昇しつつあるマグマが, カコウ岩質の岩石を同化しながらある種の火山岩を生成するならぽ, そのような火山岩中の K, 0 / Na20 値は, カコウ岩質岩石を同化しないで生成される火山岩中の K20 / Na20 値よりも高いことが期待される, 伊豆箱根地方の HV の K20 /Na20 値は PV の値よりも系統的に高い傾向にある. このことから, HV はマグマとカコウ岩質岩石との混成作用で生成されたものであると説明されている ( YAMASAK エ,1956 ). しかし, 北上川河谷地域の火山岩においては, 伊豆箱根地方の火山岩にみられるようなことは認められない ( 第 7 図 ). むしろ, 稲瀬火山岩や傾城峠安山岩においては, PV の方が HV よりも K20 / Na20 値が高い傾向にある. この PV に属する玄武岩 ( 稲瀬火山岩 ) と安山岩 ( 傾城峠火山岩 ) の sτ Sr/ 86Sr かの火山岩の 8TSr / 86Sr 値は, とで, ほ値とほとんどちがいはない. したがって, これらの火山岩の生成過程にもマグマとカコウ岩質岩石の混成作用を考える必要はないであろう, カルクアルカリ岩系においては, Fe にとむ磁鉄鉱や Fe / Mg 値の高い角閃石がマグマの分化作用の初期に晶出するために, それらが分化作用の初期に晶出しないと考えられるソレアイト岩系よりも,FeO * /Mgo 値にとぼしくなるという考えがある ( OsBoRN,1959 ; GREEN and RINGwooD,1968 など ). しかし, 北上川河谷地域の火山岩では, 第 2 図や第 3 図に示されるように, ソレアイト質 ( 岩系 ) とカルクアルカリ質 ( 岩系 ) の安山岩の間で FeO * /MgO 値に系統的なちがいは認められない. したがって, これらの安山岩の生成過程として, はできない. 上述のような考えを適用すること稲瀬火山岩, 石越安山岩, 箆々岳火山岩, 傾城峠安山岩においては, それぞれほぼ同一の化学組成のマグマから, HV と PV に属する安山岩が形成されたと考えるこ (40 )

8 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 157 とができる. というのは, Ca にとぼしい輝石では, ビジョン輝石はシソ輝石よりも, より高温で安定であることが知られているので ( たとえば,ISHII,1974, 1975 ), 石基にシソ輝石を生じるかそれともビジョン輝石を生じるかは, マグマが地表または地表近くまで上昇してぎた段階 ( 石基の鉱物を晶出するようなマグマの最終的な固結段階 ) における, マグマの若干の温度差によるものと考えることができるからである. すなわち, マグマがビジョン輝石の安定領域とシソ輝石の安定領域の境界付近の温度条件にあれば, わずかの温度差によってシソ輝石を生じないでビジョン輝石を生じる場合も, またその逆の場合もおこりうるということである. 筆者とほぼ同様な考えは, 沢田 (1978) によってものべられている. 以上の考察からすると, 本論文でとり扱った北上川河谷地域の火山岩においては, HV と PV の安山岩は同一の成因系統に属するということになる. w 結論 (1) 北上川河谷地域の火山岩は,AFM 図,FeO * / MgO SiO2 図および FeO * ノ MgO FeO * 図において, HV と PV の火山岩の分布域を区分することはでぎない, (2) (1) の事実から, 久野 (1965) の考えを北上川河谷地域の火山岩には適用することはできないと考えられる. 3) 北上川河谷地域の火山岩の一部はソレアイト岩系に属し, 一部はカルクアルカリ岩系に属する, は, (4) 北上川河谷地域の火山岩と仙台周辺地域の火山岩 O.7036 からの範囲の 87sr / sfisr の値は霊山火山岩の 87Sr / 86Sr 値をもつ. こ値に類似している. 5} 火山岩の Sr 同位体比からは, 北上川河谷地域の火山岩も霊山火山岩も, 類似した化学的性質を有するマントル物質に由来するマグマから形成されたものと推定される. (6) 北上川河谷地域の火山岩では, マグマが地表または地表近くまで上昇してきた段階 ( 石基の鉱物を晶出する段階 ) における V グ V の若干の温度のちがいによって, HV と PV の火山岩が形成されたものと推定される. 補遺 Sr 同位体比の測定に用いた試料の岩石記載を示すの番号は第 2 表と第 4 表の番号に対応する. 稲瀬火山岩 1. 普通輝石一シソ輝石一玄武岩 ( 岩手県和賀郡東和町上敷沢, 溶岩流 ). 斑状組織のいちぢるしい暗色の岩石. 斑晶斜長石は微斑晶大より 8 皿 m の大ぎさで比較的多量に含み新鮮. 普通輝石は O.25 皿 m よ 1.06mm の大きさで, 多くは (100) 面で接合する双晶を示し新鮮. シソ輝石は O.15mm よ 2.5 m 皿の大きさで, 一般に多色性が弱く, 縁辺部は変質して緑泥石を生じている, 石基間粒石理を示す. 短冊状の斜長石, 粒状自形でほとんど (100) 面で接合する双晶をもつ普通輝石, 粒状自形や粒状半自形あるいは針状を示す少量の磁鉄鉱イルメナイト, および, ガラス珪酸鉱物を含む.2 次鉱物として少量の緑泥石を伴なう. 石越安山岩 2. 普通輝石一シソ輝石一安山岩質玄武岩 ( 宮城県栗原郡石越町田畑石切場, 溶岩流 ). 斑状組織の顕著な灰黒色の岩石. 斑晶斜長石は複雑な複合双晶を示すものが多く, 累帯構造は発達せず新鮮. 普通輝石は短柱状自形で 0.2 皿皿から 2.8 皿 m で, (100) 面で接合する双晶が多く, いずれも微弱な累帯構造を有し, 新鮮である. シソ輝石は柱状または長柱状自形を示すものが多く長径 0.071nm から 2.1m 皿で, つねにビジョン輝石の反応縁を有し, 厚いビジョン輝石で包まれているものから完全に置換されているものがある. 一 ) = X = 淡紅色 Y = 淡黄緑色 Z 淡青緑色, 2V ( 石基間粒石理を示す. 主に短冊状斜長石粒状自形または半自形の普通輝石ピジョソ輝石 (2V ( 十 ) oc 10 ) よりなり, そのほかに少量の珪酸鉱物磁鉄鉱イルメナイトがあり, 2 次鉱物として少量の緑泥石を産する. 3, 普通輝石一シソ輝石一石英安山岩 ( 同町平町北北東 500 m, 溶岩流 ) 斑状組織の顕著の岩石で, 斜長石普通輝石シソ輝石および比較的大きな燐灰石 ( 長径 O.lmrn O.25mm ) の集合斑晶を多数含有する. 斑晶石英の斑晶を欠く. 斜長石は微斑晶大から 2.Omm の大きさで累帯構造が顕著で虫喰状の融食が目立つ. 普通輝石は微斑晶大より 1.5mm の大きさで新鮮. シソ輝石は微斑晶大より長径 1.5mm の大きさで新鮮である, 多色性が強く, X = 淡紅色 Y = 淡橙色 Z ロ淡青緑色. 黒雲母は 1.5mm より 5.6mm の大きさで,X = 淡黄褐色 Y = 淡褐色 Z = 褐色暗褐色, 部分的に塵磁鉄鉱で置換されているものがある. 磁鉄鉱は微斑晶大より 0.65mm, 融食による弯入をしているものが多い. 石基珪長質石理を示す. 主に斜長石と石英よりなり, そのほかに少量の普通輝石シソ輝石および磁鉄鉱燐灰石を伴なう.2 次鉱物として少量の緑泥石を含む. 箆々岳火山岩 (41 )

158 周藤賢治八島隆一 4, 普通輝石一シソ輝石一安山岩 ( 宮城県桃生郡河南町旭山公園, 溶岩流 ), 斑晶組織のいちぢるしい暗色の岩石. 斑晶斜長石は 0.3 皿 m より 2.7mm の大きさで, 累帯構造を示し新鮮. シソ輝石はは微斑晶大より 0.5mm の大きさで比較的多量に産し,X 飄淡黄橙色 Y =Z = 淡青緑色, 新鮮である. 磁鉄鉱は微斑晶大から 0.

9 158 周藤賢治八島隆一 4, 普通輝石一シソ輝石一安山岩 ( 宮城県桃生郡河南町旭山公園, 溶岩流 ), 斑晶組織のいちぢるしい暗色の岩石. 斑晶斜長石は 0.3 皿 m より 2.7mm の大きさで, 累帯構造を示し新鮮. シソ輝石はは微斑晶大より 0.5mm の大きさで比較的多量に産し,X 飄淡黄橙色 Y =Z = 淡青緑色, 新鮮である. 磁鉄鉱は微斑晶大から 0.5mm の大きさで, 不規則多角形を示して産する. 石基填間石理を示す. 主に斜長石と褐色ガラスよりなり, そのほかに少量の普通輝石シソ輝石珪酸鉱物および磁鉄鉱を含む, 5. 普通輝石一シソ輝石一安山岩 ( 同志田郡涌谷町成沢北西 500m, 溶岩流 ) 斑状組織のいちぢるしい暗灰色の岩石, 斑晶斜長石は微斑晶大より 2.3mrn の大ぎさで, 複雑な複合双晶を示すものが多く, 一般に累帯構造が顕著で新鮮, 普通輝石は 0.05m 皿から O.8mm の大きさで, ほとんど (100) 面で接合する双晶をつくり累帯構造がいちぢるしく新鮮である. シソ輝石は 0.05π 1m から 0.8 皿 m の大きさで周辺部は緑泥石化しているものが多く,X = 淡橙紅色 Y = 淡黄緑色 Z va 緑色, 磁鉄鉱は 0,3mm 大で不規則粒状をなして少量産する. 石基填聞石理を示す, 主に柱状斜長石よ b なり, そのほかに少量の普通輝石シソ輝石珪酸鉱物および磁鉄鉱を含んでいる, 傾城峠安山岩 6. 普通輝石一シソ輝石一安山岩 ( 岩手県一戸市, 凝灰岩質角礫岩 ) 斑状構造のぎわめていちぢるしい暗灰色の岩石斑晶斜長石 ( 長径 1.5mm ) は多量セこ含まれ, 累帯構造が発達新鮮, 普通輝石 ( 最大 1.8mm ) は淡緑色を示し縞状の累帯構造が特徴で新鮮. シソ輝石 ( 最長 0.8 皿 m ) は多色性強く, X = 橙色 Y 漏淡緑色 Z = 緑色, 粒状半自形のビジョン輝石の薄い反応縁を有する, 石基填間石理を示す. 短柱状または柱状の斜長石, 普通輝石ビジョン輝石珪酸鉱物のほかに少量の磁鉄鉱を含む. 7. 角閃石一安山岩 ( 岩手県一戸市小祝, 溶岩流 ). S. 普通輝石含有シソ輝石一安山岩 ( 宮城県塩釜市姉取山, 凝灰岩質角礫岩 ) 斑状構造の目立つ暗灰色の岩石斑晶 1 斜長石 ( 最長 1.5 皿 m ) は累帯構造が比較的発達していて新鮮である. 普通輝石 ( 最大 0.6mm ) は量的には少なく淡緑色を示し,(100> の双晶をもつものが多く新鮮, シソ輝石 ( 最大 1,0m 皿 1.5mm ) は多色性が強く, X = 淡榿色 Y ; 淡緑色 Z = 緑色で新鮮. シソ輝石の斑晶微斑晶大のものは, ほとんどビジョン輝石の厚い反応縁を有し, 微斑晶大のものには完全に粒状集合体のビジョン輝石で置換されているものがある. 石基間粒石理を示す. 柱状または板状の斜長石, 柱状長柱状自形または半自性の普通輝石ビジョン輝石, 暗福色のガラスおよび少量の珪酸鉱物磁鉄鉱を含む. 定義地域の玄武岩 9. カンラン石含有玄武岩 ( 宮城町定義, 溶岩流 ) 斑状構造のやや顕著な黒色の岩石, 斑 ipe ; 斜長石 ( 最長 6 エnm ) は累帯構造発達せず複雑な双品を示し新鮮. カソラン石 ( 最大 0,5mm ) は完全にサポーナイトで置換され, 斑晶大から微斑晶大のカンラン石はいずれも厚いピジン輝石の反応縁を有する石基準オフィテック組織を示し, 結晶度高く粗粒である. 長柱状自形の斜長石, 微斑晶大の古銅輝石シソ輝石は厚いビジョン輝石の反応縁を有す. ビジョン輝石は淡緑色で, 2Vz =0 15 のものか 2Vz = のものが多い. そのほかに少量の磁鉄鉱, 緑泥石化したガラスおよび少. 匿の珪酸鉱物を含む. 10. 玄武岩 ( 宮城町定義, 溶岩流 ) 斑晶の少ない黒色緻密岩. 斑晶斜長石 ( 長径 2mm ) は短柱状のものが目立ち, 累帯構造発達せず量的には少なく新鮮, 石基間粒石理を示し結晶度が高い. 柱状または長柱状の斜長石, 粒状自形または半自形の普通輝石ビジョン輝石 (2Vz = oe 2S ) のほかに, これらの鉱物間を埋める珪酸鉱物, 少量の磁鉄鉱を産するの番号は第 2 表と第 3 表の番号に対応する斑状搆造のきわめていちぢるしい灰色の岩石, 斑晶斜長石 ( 最 fto.sm 皿 ) は多量に含まれ累帯構造が顕著で新鮮. 角閃石 ( 最大 1.5 エ nm 3.Om エ n ) は一般に縁辺部がオパサイト化しているが, なかにはぎわめて新鮮なものがある. 多色性は X ; 黄色 Y = 黄緑色 Z = 黄羯色, 明瞭で単純な累帯構造を示すものが多い, 石基板状または短柱状の斜長石, 短柱状自形の普通輝石シソ輝石, 褐色ガラスおよびかなりの珪酸鉱物, 少量の磁鉄鉱燐灰色を産する. いずれも新鮮である, 松島火山岩引用文献 DELoNG,S.E ( 1974)Distributionof Rb,Sr and Ni in igneous rocks,central and western Aleutian Islands,Alaska.Geochim,Cosmochim. 且 o α,38, EwART,A,and BRYAN,W.B. ( 1972 ) Petrography and geoche 皿 istry of the igneous rocks fro Eua, Tongan Islands.Bull.GeoL So.Amer.,83, and G [LL,,.B, ( 1973 ) Mineralogy (42 )

北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 159 and geochemistry of the younger volcanic is 工 ands of Tonga,S.W,pacific.four.Petrol.,14,439 465. FERRARA,G,CLARKE,W.B.,MuRTHY, V.R.and BAss,M.N.

10 北上川河谷地域の中新世火山岩の Sr 同位体比 159 and geochemistry of the younger volcanic is 工 ands of Tonga,S.W,pacific.four.Petrol.,14, FERRARA,G,CLARKE,W.B.,MuRTHY, V.R.and BAss,M.N. ( 1969 ) K Ar ages of Juan Fernandez Islands and SoutheastPaci 丘 c dredge haults ( Ab st act ) Ame Geol ) kys.union Trans.,50,329. GAsT,P.W. ( 1967 ) Isotope geochemistry of the volcanic rocks in Basaltthe Polder aart treatise on rocks of the basalti composition. vol.1 ( II.II. Hess,ed, ), ,Interscience, New York. GILL,J.B. ( 1970 ) Gcochemistry of VitiLevu,Fiji, and its evolution an island arc,contr,ll4ineral. Petrol.,27, (1976 ) Compsitioll and age of Lau basin and ridge volcanic rocks ;implicatien for evolu tion of an interarc basin and remnant arc,btlll. Geoi.Soc,Amer.,87, and CoMPsTQN,W. ( 1973 ) Strontiunliso topes in island arc volcanic rocks.the western Pacific Island Arcs,Marginal Sea,Geochemistry, Colcman, P,J.ed. GREEN,T.H.and RINGwooD,A E. ( 1968 ) Genesis of the ca!c alkaline igneous rock suite.contr. Mineral.PetroL,18,1e 半沢正四郎 (1954) 日本地方地質誌東北地方. 朝倉書店, HART,S.R.,GRAssLEY,W.E.and KARIc,D.E, (1972 ) Basalts and sea floqr spreading behind the Mariana Island arc 15,12 18.,Earth Planet,Sci,Letters, HEDGE, C.E. ( 1966 ) Variations in radiogenic stron tium found in volcanic rocks. ノ碗 7.Geophys. Res.,71, and PETERMAN,Z,E. ( 1970 ) The stron tium isotopic co 皿 position of basalts from the Gordo and Juan de Fuca Rises,northeastern PacificOcean.( フontr,Alineral.Petrol.,27,114 12,, and Dickinson,W.R. ( 1972 ) Petrogenesis of lavas fro 皿 western Samoa,Bztli, Geol.Soc Amer.,83, HvBBARD,N.J. ( 1971 ) Some chemical featuresof Sci.,25, Iavasfrom the Manu,Pacij7c, a Islands,Samoa IsllII,T. ( 1974 ) Pyroxene phase relation and its application to petrology of the Hakone volcano. Dr.thesis,Univ.of Tokyo ) The relations between temperature and composition of pigeonite in some lavas and their application to geothermqmetry,ivineral. ノbzar.,8, 北村信 (1967) 宮城県の地質. 宮城県, 柴田豊吉 (1963) 仙台地方地質巡検案内, KuNo,H. ( 1950 ) Petrologyof 王王 akone Volcano and the adjacent areas,japan,bull,geot.soc.amer., 61, }20. 久野久 (1965) カルクアルカリ岩系の諸問題, 岩鉱, 53, , KuNo, H. ( 1968 ) Differentiation of basaltic magma in Basal 正 t the Poldervaart treatise on rocks of the basaltj composition.vol 2 ( II.H.Hess,ed.), ,Interscience,New York. KuRoDA,Y.,SIIuTo,K.,KQMATsul M,alld IsH KAwA, M. ( 1979 ) Hydrogen and strontium isotope ratios of deep sea rocks from the western Pacific,four. Geol.Soc. ノ 4ρ σ ア z,85, MATsuDA,J,ZAsHu,S.and OJIMA,M. ( 1977 ) Sr isotopicstudies of volcanic rocks from island arcs in the western Pacific.Tectono ρdysics,37, MF.IJER,A. ( 1976 ) Pb and Sr isotopicdata bearing on the orjgin of volcallic rocks from the Mariana island arc system.bul /.Geoi,Soc.Amer.,87, MIYAsHIRo,A. ( 1974 ) Volcanic rock series in island arcs and active colltillelltai 皿 argins.amer. ノ bur. Sci.,274, OsBoRN,E.F. ( 1959 ) Role of oxygen pressure in the crystallization and differentiation of basaltic magma.amer. ノ ou 厂.Sci.,257,6eg 647, P,xc. E,R.W.and JoHNsoN,R W.(1974 ) Strontium isotoperatios of Quaternaryvolcanic rocks from Papua New Guinea,Lil hvs,7,9] peterman,z.e.,lowder,g.g.and CARM 且 chael, L S.E. ( 1970 ) Srs τ /SrsG ratios of the Talasea series,new Britain,territory of New Guinea. Bull,Geol.Soc./lmer.,81, and HEMING,R.E ( 1974 ) Srs7 / Srs6 ratios of calc alkalic lavas from the Raboul caldera, Papua New Guinea,BuJl.GeoL Soc.Amer.,85, PusllKAR,P. ( 1968 ) Strontium isotope ratios in vo1 canic rocks of three island arc areas. our.geo Phys.Res.,73, 沢田順弘 (1978) 島根県掛合陥没体に伴われる貫入複合岩体一非アルカリ岩のマグマ型と岩石系列に関する2, 3 の問題, 地質雑,84, 周藤賢治 (1977> 1 卜生代以降の火成岩類にみられる Sr 同位体比一とくに内部および周太. 平洋地域の L 区とH 区について. 岩鉱, 72,120, 一八島隆一 (1974) 福島県東北部の霊山火山岩類の Sr 同位体比. 岩鉱,69, 加々美寛雄牛来正夫 (1979) 日本列島における Sr 同位体的岩石区の時代的変遷について. 加納博教授退官記念論文集日本列島の基盤, 八島隆一 (1982) カルクアルカリ岩系とシソ輝石質岩系およびソレアイト岩系とビジョン輝石質岩系の対応関係に関する再検討. 地球科学 ( 投稿中 ). SuBBARAo,K.V. ( 1972 ) The strontium isotopic composition of basalts from the East Pacificand (43 )

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平成 28 年度勝山市ジオパーク学術研究等奨励補助金研究報告 1 経ヶ岳法恩寺山火山噴出物の岩石学的研究 Petrological study of the volcanic products from Kyogatake and Hoonjisan volcanoes, Katsuyama, F

平成 28 年度勝山市ジオパーク学術研究等奨励補助金研究報告 1 経ヶ岳法恩寺山火山噴出物の岩石学的研究 Petrological study of the volcanic products from Kyogatake and Hoonjisan volcanoes, Katsuyama, Fukui Pref., Japan 内山田朋弥 ( 福井大教育地域 4 年 ) 三好雅也 ( 福井大