20 賢を除けばフォッサマグナ地域だけであることも, この地域の特殊性を浮かび上がらせている ( 佐藤ほか,1992). この地域は東北日本弧と伊豆 - 小笠原弧の火山帯の交差部にもあたり, 主に太平洋プレートの沈み込みによる活発な火成活動が続いてきたことの反映であろう. このプレート配置とそれに

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ゆりかかなり
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1 群馬県立自然史博物館研究報告 (21): 19-28, 2017 Bull.Gunma Mus.Natu.Hist.(21): 19-28, 原著論文 Sr 佐藤興平 1 2 柴田賢 1 気象庁気象大学校 : 千葉県柏市旭町元地質調査所 : 愛知県みよし市黒笹いずみ要旨 : 本州弧と伊豆 - 小笠原弧の会合部に位置するフォッサマグナ地域では, 中新世以降活発な火成活動が続いてきた. この地域には中新世 - 鮮新世の花崗岩体が露出し, 多数の第四紀火山が分布する. この地域の火成活動の特徴を把握するため, 茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳焼地蔵の4つの花崗岩体についてSr 同位体組成を測定し, 既存のデータと合わせて, 第四紀火山のSr 同位体組成と比較した. その結果, 甲府花崗岩複合岩体の瑞牆 - 昇仙峡岩体を除く全ての花崗岩体が以下の低い 87 Sr/ 86 Sr 初生値を示し, その大半が高い帯磁率で特徴づけられる酸化型に属することが判明した. 第四紀火山の 87 Sr/ 86 Sr 比にも花崗岩体と調和的な広域変化が見られ, フォッサマグナ地域ではほとんどの火山が以下の低い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す. これに対し, フォッサマグナの外側にあって先新第三紀基盤岩が露出する中部地方の山岳地帯や群馬県東部の足尾山地周辺には, 赤城山など0.7055を超える高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山が分布する. そのような地域では, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体も0.706を超える高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値を示すことが注目され, 新第三紀 - 第四紀火成岩類のSr 同位体組成に関わる地殻の役割が示唆される. キーワード : フォッサマグナ, 花崗岩体, 甲府, 甲斐駒ヶ岳, 焼地蔵, 和田峠, 茂来山,Sr( ストロンチウム ) 同位体, 帯磁率, 第四紀火山, 広域変化. Sr isotope characteristics and their reginal variation for Neogene to Quaternary igneous rocks in the Fossa Magna region, central Japan SATO Kohei 1 and SHIBATA Ken 2 1 Meteorological College, Japan Meteorological Agency: Asahi , Kashiwa, Chiba , Japan 2 formerly Geological Survey of Japan: Kurozasa-Izumi , Miyoshi, Aichi , Japan Abstract: Neogene to Quaternary igneous activity has lasted until now in the Fossa Magna region of central Japan, an island-arc junction between the Honshu arc and Izu-Ogasawara arc. Miocene-Pliocene granitoid plutons, as well as many Quaternary volcanoes, are distributed in this region. Sr isotope composition was analysed for the four granitoid plutons: Moraisan, Wada-touge, Kaikomagatake and Yakejizo, with the aim of insight into magma genesis in this region. Analytical results, in conjunction with the previous data for the Kofu granitoid complex, indicate that granitoids in the Fossa Magna region are characterized by low initial 87 Sr/ 86 Sr ratios less than except for the Mizugaki-Shosenkyo pluton (about 0.706) of the Kofu complex, and by the dominance of the oxidized-type rocks of high magnetic susceptibility. Quaternary volcanoes also show a similar regional variation. Almost all Quaternary volcanoes in the Fossa Magna region show low 87 Sr/ 86 Sr ratios (<0.7055), but those in the Chubu mountain area to the west of this region and the Ashio Mountains area to the east of this region show high 87 Sr/ 86 Sr ratios (>0.7055) where Cretaceous-Paleogene granitoids in the the pre-neogene basement also show high initial 87 Sr/ 86 Sr ratios (>0.706), suggesting crustal contribution to the Neogene to Quaternary magmatism. Key words: Kanto Mountains, Fossa Magna, granitoid pluton, Kofu, Kaikomagatake, Yakejizo, Wada-touge, Moraisan, Sr (strontium) isotope, magnetic susceptibility, Quaternary volcano, regional variation. 1. はじめに本州中央部のフォッサマグナ地域では, 中新世から現世まで長期にわたって火成活動が断続的に続いてきた ( 佐藤,2013, 2014, 2016a; 佐藤ほか,2015b). この活動で形成された大小様々な花崗岩質岩体やほぼ同時期の火山岩類が広く分布し, 第四紀火山も数多い ( 図 1, 4). 日本列島で中新世以降の花崗岩体が広く露出するのは, 西南日本外帯受付 :2016 年 12 月 14 日 ; 受理 :2017 年 2 月 15 日

2 20 賢を除けばフォッサマグナ地域だけであることも, この地域の特殊性を浮かび上がらせている ( 佐藤ほか,1992). この地域は東北日本弧と伊豆 - 小笠原弧の火山帯の交差部にもあたり, 主に太平洋プレートの沈み込みによる活発な火成活動が続いてきたことの反映であろう. このプレート配置とそれに起因する火成活動は, 日本海拡大が終了したとされる 15Ma 頃 ( 例えば,Otofuji et al., 1985) から続いてきたと推定されるが, フォッサマグナ地域の火成活動は, 中期中新世と中新世末 - 鮮新世初期にとくに活発化したようにみられ, 関東山地北西縁部の火成岩類の年代学的検討からそれぞれ茂来山期 (15-11 Ma 頃 ) と本宿期 (6-4 Ma 頃 ) と名付けられた ( 佐藤由井,2008; 佐藤,2013, 2014, 2016a; 佐藤ほか,2015b). このような火成活動の消長については, 他の地域も含めた包括的な形での検証と原因の解明が望まれる興味深い今後の課題であるが, 同じフォッサマグナ地域の花崗岩体でも, 化学組成や帯磁率が変化に富むことも注目される ( 例えば,Sato, 1991). このような火成活動の多様性の原因を探るため, 前報では最大の露出面積をもつ甲府岩体の Sr( ストロンチウム ) 同位体組成について概要を報告した ( 佐藤柴田,2016). Nagano Basin Ss Sy Nagano Gunma Shirane Asama Mj Haruna Volcanic front Tomioka Akagi Maebashi Ashio Mts. Mj Sample localities Quaternary volcanoes Pyrophyllite deposits Motojuku cauldron Wd Tateshina Yj Mr Tz Miocene-Pliocene plutons Miocene-Pliocene volcanic rocks 138 E 36 N Yatsugatake Om Cb Kanto Mts. Pre-Miocene basement ISTL MTL Akaishi Mts. Kk Kofu Basin Kf Volcanic front Mt Miocene-Pliocene volcanic front TATL <Plutons> Ss : Susaka Wd: Wada-touge Tz : Tozawa Mr : Moraisan Om: Oomiyama Cb : Chichibu Kk : Kaikomagatake Kf : Kofu Mt : Mitosan Tn : Tanzawa 0 20 km Tn <Pyrophyllite deposits> Sy : Shinyo Yj : Yoji 図 1. フォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世火成岩類の分布と試料位置. 地質調査所 (1992) や佐藤ほか (1992) を簡略化 ( 佐藤,2012). 白地の部分は中新世以降の堆積物と第四紀火山岩類. 火山フロントは概ね 1.5Ma 以降の第四紀火山の分布の南縁あるいは東縁を示す. 関東山地 - 南部フォッサマグナ地域の火山フロントは, 中期中新世 - 鮮新世には現在より東にあったと考えられるので, 時代の判明している貫入岩体の分布の東縁を中新世 - 鮮新世火山フロントとした ( 佐藤,2004, 2005, 2009a, 2011, 2012, 2013; 佐藤由井,2008). 貫入岩体 ( 群 ) は, 北から南へ,Ss: 須坂,Wd: 和田峠,Tz: 砥沢,Mr: 茂来山,Om: 大深山,Cb: 秩父,Kk: 甲斐駒ヶ岳,Kf: 甲府,Mt: 三頭山,Tn: 丹沢. 三頭山岩体は岩脈状の小岩体からなり, 分布範囲も径 3km 余りに過ぎないので ( 佐藤, 2011), 位置を明示するため, やや誇張して描いてある. パイロフィライト鉱床は,Sy: 信陽,Yj: 余地 ( 佐藤,2009b).Mj は本宿カルデラ ( 佐藤,2004, 2005).Mts. は山地の略.MTL と ISTL はそれぞれ中央構造線と糸魚川 - 静岡構造線. 中央構造線の東方延長が関東山地北縁を通るとする見方が多いが, その実像は必ずしも明確ではないので ( 例えば, 佐藤ほか,2015a), ここには描いてない.TATL は藤野木 - 愛川構造線 ( 佐藤,2013, 2014).

3 フォッサマグナ地域の火成岩類の Sr 同位体組成 21 今回は, その周辺域に産する主な花崗岩体として, 甲斐駒ヶ岳岩体と焼地蔵岩体 ( 佐藤ほか,1989) 和田峠岩体( 佐藤, 2012) および茂来山岩体 ( 佐藤,2010; 佐藤由井,2008; 佐藤石原,2011) を選び Sr 同位体組成を測定した結果を報告する. これらは 1980 年代の後半に予察的に検討した結果であり, 要点は報告したものの (Sato and Shibata, 1986, 1988; 佐藤柴田,1987; Sato, 1991), その基になった具体的データは未公表のままになっていた. 本来ならば研究を継続して補足すべきであったが, 筆頭著者 ( 佐藤 ) の事情で, 補充や改訂が叶わないまま長い年月が経過してしまった. ここでは未公表になっていたデータを公表して, 積年の務めを果たしたいと思う. 今回は,Sr 同位体データの充実した第四紀火山と合わせて, フォッサマグナ地域とその周辺域の火成岩類の Sr 同位体比の広域変化に焦点を当ててみる. 近年の研究の進展も加味した総合的な考察については次の機会に譲りたい. 2. 地質の概略と Sr 同位体測定試料関東山地周辺のフォッサマグナ地域の地質の概略と Sr 同位体を測定した試料の採取地点を図 1 に示した ( 註 1). 1) 地質の概略南部フォッサマグナとその周辺域の地質は,(1) 赤石山地や関東山地を構成する秩父帯や四万十帯のジュラ紀 - 古第三紀付加体と (2) 巨摩御坂丹沢などの山地を構成する前期 - 中期中新世の海底火山岩類を主とする地層群に 2 分される. この地域の地質構造発達史については様々な研究がなされてきたが ( 例えば, 松田,1989, 2007), 巨摩御坂丹沢などの山地を構成する御坂層群や丹沢層群は, 現在の伊豆 - 小笠原弧の北方延長部と考えられ, 四万十帯のような堆積岩質地殻が伏在するとは考えにくい (Sato, 1991; 佐藤柴田,1987, 2016; 佐藤ほか,2015b). 甲府岩体は ( 註 2), このような伊豆 - 小笠原弧北部を構成していた火成岩質地殻と関東山地の堆積岩質地殻の双方にまたがって迸入しており ( 図 1), この岩体の多様な岩質も貫入した地殻の対照的な性格を反映したものと解されている ( 例えば, 佐藤柴田,1987, 2016). また, 甲府岩体の貫入時期から, 本州弧と伊豆 - 小笠原弧の接合は 12Ma 以前であって, おそらく 15Ma 前後まで遡ると推定される ( 佐藤ほか,2015b). 一方, 北部フォッサマグナでは, 中新世の火山岩や堆積岩からなる地層の下位に中生代の付加体や花崗岩体が伏在するのかも知れないが, 厚い堆積物に被われて実態は不明である. 群馬県とその周辺域の重力異常図にも基盤構造の複雑さが見て取れるが ( 例えば, 石原佐藤,2016), 群馬県東部の足尾山地から糸魚川 - 静岡構造線までの間で, これら基盤の地質体が見られるのは関東山地と諏訪湖の北方に小規模に露出する横河川変成岩体 ( 例えば, 佐藤, 2012 の図 2) だけであり, 地下深部の具体的な地質情報を把握するのは容易ではない. 2)Sr 同位体測定試料今回の予察的検討では, 北から南へと茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳焼地蔵の 4 岩体を選び,K-Ar 年代を測定した試料について全岩の主成分組成と Sr 同位体組成を求めた. 主成分組成の分析結果は, 帯磁率の測定値と共に, 表 1 にまとめて示した. 2-1) 茂来山岩体 ( ) 茂来山岩体は関東山地北西縁の秩父帯に迸入した長径 5km ほどの比較的小さい花崗岩体であるが ( 図 1 の Mr), 関東山地北西部の磁気異常分布図では本宿カルデラとともに極めて明瞭な正異常を生じており ( 佐藤石原,2011), 地下での岩体の規模は小さくないことを示唆している. この岩体は周囲の堆積岩類に熱変成や熱水変質を与えており, 粗粒化したチャート層が鋳造用珪石として採掘され ( 河内井上,1962), 石灰岩を交代したスカルン鉱床からは磁鉄鉱鉱石が採掘された ( 由井,1996). 北側に隣接する余地のパイロフィライト鉱床も ( 図 1 の Yj) 一連の火成活動で形成されたものであろう ( 佐藤,2009b, 2010; 佐藤由井,2008). この岩体と周辺の岩脈や鉱床は中期中新世の 15-10Ma 頃に形成されたとみられるが, 年代の詳細については別に報告したい. 茂来山岩体については詳しい地質調査が行われておらず岩相変化の詳細は不明であるが, ここで検討した試料は, 岩体西端部に近い茂来山北西約 1.8km の林道で採取された角閃石黒雲母花崗閃緑岩で, 茂来山岩体の主要岩相のひとつと見なされる. 表 1に全岩主成分組成を示した. 黒雲母の K-Ar 年代は 13.8Ma であった ( 佐藤興平, 未公表資料 ). この試料の帯磁率は SI と高く, 酸化型に属する ( 註 3). なお, 岩体南端部には, 還元型に相当する低い帯磁率 (< SI) を示す細粒の黒雲母花崗閃緑岩も認められた. これら帯磁率の異なる 2 つの岩相は, 野外での関係は確認されていないが, 細粒相の黒雲母についても 14Ma の K-Ar 年代が得られていることから ( 佐藤興平, 未公表資料 ), 一連の貫入活動の産物と解される.

4 22 賢表 1.Sr 同位体を測定した花崗岩の主成分化学組成と帯磁率. Table 1. Major element composition and magnetic susceptibility of granitoid samples for Sr isotope analysis. Sample ) Pluton Moraisan Wada-touge Kaikomagatake Yakejizou Rock 1) HbBtGd BtGd HbBtGd BtAmTn BtAmTn SiO TiO Al 2O Fe 2O FeO MnO MgO CaO Na 2O K 2O P 2O H 2O H 2O Total Analyst 2) A B A B B κ ( 10-3 SI) 3) n.d ) Abbreviations: Bt: biotite, Hb: hornblende, Am: amphibole (hastingsite), Gd: granodiorite, Qd: quartz diorite, Tn: tonalite 2) Chemical analysis was done by A: ONUKI Hitoshi, Hirosaki University; B: Japan Analysis Center. 3) Magnetic susceptibility measured on sawed flat surface by a Kappameter KT-5. n.d.: not determined. 4) Published on Sato (2012). Others are unpublished data. 2-2) 和田峠岩体 ( ) 和田峠岩体は和田峠周辺の山地に散在する花崗岩質岩体群からなる ( 図 1 の Wd). 付近には鮮新世 - 更新世の火山岩類が広く分布していて岩体相互の関係はよく分からないが, 黒雲母の K-Ar 年代から中期中新世の 12-11Ma 頃かそれより少し前に迸入したと推定される ( 佐藤,2012). 花崗岩質ペグマタイトの黒雲母とカリ長石について約 7Ma の K-Ar 年代も得られており ( 柴田ほか,1976), 迸入が長期にわたっていた可能性も残る. 岩体の一部が中新世の火山岩を貫くことは確認されているが, その下位にあるかも知れない先新第三紀基盤との関係は不明である. この岩体群は野外で帯磁率を測定した限り全て酸化型に属すると判断された ( 佐藤,2012).Shibata and Ishihara (1979) が Sr 同位体組成を報告した試料 W-3 もこの岩体群の一部である可能性がある ( 註 4). ここで検討した試料は諏訪湖の南東側に露出する和田峠岩体群最南端の茅野岩体から採取した黒雲母花崗閃緑岩で ( 図 1), 帯磁率は SI と高く, 酸化型に属する. 全岩主成分組成を表 1 に示した. この試料の黒雲母については 10.8Ma の K-Ar 年代が得られている ( 佐藤,2012). 2-3) 甲斐駒ヶ岳岩体 ( ) 甲斐駒ヶ岳岩体は赤石山地北端部の四万十帯に迸入しているが ( 図 1 の Kk), 東縁は糸魚川 - 静岡構造線の断層で絶ち切られ, 断層の東側に分布する巨摩層群や桃の木層群などの中新統との関係は不明である. 佐藤ほか (1989) は, 同一岩石に含まれる閉鎖温度の異なる複数の鉱物の K-Ar 年代から冷却速度も勘案しつつ迸入時期を推定するという手法で, この岩体の迸入時期を 15Ma 頃と推定した. ここで報告する Sr 同位体組成も, 鉱物年代を測定した岩石について得られたものである. 年代測定を主眼としたため, 採取地点が糸魚川 - 静岡構造線の断層からなるべく離れており, 変形や変質の影響が認められないことを基準として採取した多数の試料の中から厳選した. 最終的に選ばれたのが, ここで報告する大武川上流の岩体中心部 ( 図 1) で採取した新鮮な粗粒の角閃石黒雲母花崗閃緑岩で ( 表 1), 岩体の主岩相を代表する試料である. 角閃石黒雲母カリ長石の K-Ar 年代はそれぞれ 13.7Ma, 11.7Ma, 10.3 Ma であった ( 佐藤ほか,1989). この試料は帯磁率が低く還元型に分類される. 全岩主成分組成を表 1 に示した. 2-4) 焼地蔵岩体 ( ) 焼地蔵岩体は甲斐駒ヶ岳岩体の南端部に付随するように産する南北約 3km 東西約 0.7km 程度の小岩体で, 四万十帯に迸入し, 東縁は糸魚川 - 静岡構造線の断層で絶ち切られている. 甲斐駒ヶ岳岩体との貫入関係は, 野外では判然

5 フォッサマグナ地域の火成岩類の Sr 同位体組成 23 としないが, 角閃石年代 (13.5Ma) の類似から ( 佐藤ほか,1989), 両者はほぼ同時期に形成されたものとみられる. この岩体は主に斜長石石英ヘスティングサイト質角閃石からなる細粒の優白質岩で, 角閃石の配列による片状構造が認められる.K/Na 比が低い点は甲斐駒ヶ岳岩体と異なり ( 表 1), むしろ甲府岩体南端部の芦川岩体に似る ( 佐藤ほか,1989). なお, この試料も年代測定を主眼としたため, 岩体直下の南沢で採取した新鮮な転石を検討対象とした. 代表的な 2 試料の全岩主成分組成を求め ( 表 1), 顕微鏡観察で最も新鮮と判断された 1 試料 ( ) を K-Ar 年代の測定と Sr 同位体の測定に供した. 測定に充分な大きさの切断面が確保できた試料 ( ) については帯磁率を測定し, SI の比較的高い値を得た ( 註 5). 3.Sr 同位体の測定と結果試料の測定手法は前報 ( 佐藤柴田,2016) と同様で, Rb と Sr の定量は蛍光 X 線分析法によった.Sr 同位体比の測定は VG Isomass 54E を用いて実施した. この期間中の標準試料 E & A SrCO 3 の繰り返し測定の結果は (1σ) であった.Sr 同位体初生値の計算方法は Shibata and Ishihara (1979) と同様である. 検討した試料の全岩主成分組成と帯磁率は表 1 にまとめ,Sr 同位体の測定結果は K-Ar 年代値とともに表 2 にまとめて示した. 4. 考察 :Sr 同位体組成の特徴と広域変化 1) 甲府岩体との比較図 2 の 87 Rb/ 86 Sr- 87 Sr/ 86 Sr ダイヤグラムには, 今回検討した 4 試料の測定結果をプロットし, 前報 ( 佐藤柴田, 2016) で検討した甲府岩体のデータ範囲を併記すると共に,Shibata and Ishihara (1979) で得られたフォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世貫入岩体のデータも示した. 茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳の 3 岩体の測定結果は, 徳和岩体の中心部に産する酸化型の花崗閃緑岩あるいは芦川岩体に似た低い 87 Rb/ 86 Sr 比と 87 Sr/ 86 Sr 比で特徴づけられる. 焼地蔵岩体は優白質な岩相を反映して比較的高い 87 Rb/ 86 Sr 比を示すが, この試料の角閃石について得られた 13.5Ma の年代を基に計算される 87 Sr/ 86 Sr 初生値はとなって ( 表 2), 他の試料と同様にかなり低い. 谷川岳岩体や秩父岩体も低い 87 Rb/ 86 Sr 比と 87 Sr/ 86 Sr 比を示し ( 図 2), フォッサマグナ地域の花崗岩体は, 甲府岩体の瑞牆 - 昇仙峡岩体を除いて一般に低い 87 Sr/ 86 Sr 初生値で特徴づけられると言える ( 佐藤,2016a). これは, 中新世の花崗岩岩石区の代表的な地域である西南日本外帯の花崗岩体と著しく異なる特徴である. この点, 甲斐駒ヶ岳岩体は西南日本外帯の花崗岩体 ( 柴田,1987) とほぼ同時期に四万十帯に貫入し, 還元型の花崗岩を主とする岩体であるにもかかわらず ( 佐藤ほか,1989), 瑞牆 - 昇仙峡岩体とも異なる低い 87 Sr/ 86 Sr 比を示すことが注目される ( 図 2). 表 2. フォッサマグナ地域の茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳焼地蔵岩体の Sr 同位体組成. Table 2. Sr isotope composition for granitoids from the Moraisan, Wada-touge, Kaikomagatake and Yakejizou plutons in the Fossa Magna region, central Japan. Pluton and Sample No. Rock 1) SiO 2 (wt.%) κ 2) ( 10-3 SI) Type3) Rb (ppm) Sr 87 Rb/ 86 Sr (ppm) 87 Sr/ 86 Sr Initial 4) 87 Sr/ 86 Sr K-Ar age 5) Source of age data 6) Moraisan Hb Bt Gd Ox Ma (Bt) S-1 Wada-touge Bt Gd Ox Ma (Bt) S-2 Kaikomagatake Hb Bt Gd Rd Ma (Bt) S-3 Yakejizou BtAmTn (13.8)* Ox Ma (Am) S-3 Sr isotope analysis was done by K.Shibata at the Geological Survey of Japan. 1) Abbreviations: Bt: biotite; Hb: hornblende; Am: amphibole (hastingsite); Gd: granodiorite; Tn: tonalite 2) Magnetic susceptibility measured on sawed flat surface using a KT-5 magnetic susceptibility meter. * mark indicates a value for a similar rock from the same site. 3) Ox: oxidized type; Rd: reduced type 4) Initial ratios were calculated based on K-Ar mineral ages for the same samples. 5) K-Ar mineral ages for the same samples. Mineral abbreviations: Bi: biotite; Am: amphibole (hastingsite) 6) S-1: Sato.K. (unpublished); S-2: Sato (2012); S-3: Sato et al. (1989)

6 24 賢図 3 には, 帯磁率と 87 Sr/ 86 Sr 初生値の関係を示し, 甲府岩体の岩体ごとのデータ範囲も示した ( 佐藤柴田,2016). ここで検討した 4 岩体のうち, 茂来山和田峠焼地蔵の 3 岩体は甲府岩体の酸化型岩体に似るが, 甲斐駒ヶ岳岩体は全体のトレンドから外れて, 帯磁率が低いにも関わらず高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値を示さない. 日本の花崗岩は, 一般に帯磁率の低い還元型は帯磁率の高い酸化型に比べて高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値を示すので ( 例えば,Shibata and Ishihara, 1979; 佐藤ほか,1992), 甲斐駒ヶ岳岩体の試料 ( ) について見出されたこの結果は興味深い. この原因は今回のデータだけでは解明することができないが, 類似の例が北海道日高帯の第三紀花崗岩体 ( 初生値 : , Shibata and Ishihara, 1979) にも見られることが注目される. 甲斐駒ヶ岳岩体を形成した花崗岩質マグマに還元的な条件を提供しながら 87 Sr/ 86 Sr 初生値を高めなかった起源物質とはどのようなものなのか, 問題の解明は今後の課題として残された ( 註 6). 2) 広域変化 : 第四紀火山との比較上述のように, フォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世貫入岩体は一部を除き低い 87 Sr/ 86 Sr 初生値で特徴づけられることが判明した. 西南日本外帯のような高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値が見られるのは, これまでに調べた限りでは, 甲府岩体の瑞牆 - 昇仙峡岩体のみであり, とくに昇仙峡付近の黒雲母花崗岩が高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値を示す. そこで次に, データの豊富な第四紀火山と比較してみよう. 図 4 には, 主な中新世 - 鮮新世花崗岩体とともに, 中部地方から東北地方にかけた本州中部の第四紀火山の分布を Sr 同位体組成で区分して示した (Notsu, 1983; Notsu et al., 1983, 1985, 1987, 1989). この図には, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の 87 Sr/ 86 Sr 初生値の広域変化もコンターとハッチで示してある (Shibata and Ishihara, 1979; 佐藤ほか, 1992). ハッチのない地域は, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の露出がないか, 岩体が露出していても以下の低い初生値で特徴づけられる地帯である. 例えば, 棚倉構造 Sedimentary rocks of the Shimanto Belt near the Kofu complex This study Granitoid (Rd) Granitoid (Ox) Shibata & Ishihara (1979) Granitoid (Ox) Gabbro-diorite (Ox) 87 Sr/ 86 Sr Tanzawa gabbro Moraisan 4 1 Kaikomagatake 3 2 Wada-touge Tokuwa (Rd) Tokuwa (Ox) 12Ma Ashigawa Granitoids in the Outer Zone, SW Japan Reference Isochron (14Ma) KG Rb/ 86 Sr Yakejizou Mizugaki-Shosenkyo 1: Tanzawa 2: Tanigawa-dake 3: Chichibu 4: Nagato, Nagano 図 2. 茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳および焼地蔵の各岩体の Rb-Sr 同位体組成. 表 2 に示した花崗岩試料のデータを図示. 黒のマークは酸化型, 白抜きのマークは還元型を表す ( 図 3 参照 ). 比較のため, 甲府複合岩体 ( 本文では甲府岩体と略記 ) の瑞牆 - 昇仙峡徳和芦川岩体の 3 岩体と周囲の四万十帯の堆積岩類のデータ範囲 ( 佐藤柴田,2016) を示した ( 簡略化のため小烏川浦の両岩体と高萩玄武岩のデータは省略 ). 合わせて, 西南日本外帯の中新世花崗岩体のデータ範囲とフォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世貫入岩体 (Shibata and Ishihara, 1979) のデータも示した ( 添付数字 1-4). 長野県長門 ( 添付数字 4) は和田峠北東方の長門町大門に産する石英閃緑岩で ( 註 4), 和田峠岩体群の一部である可能性がある. 瑞牆 - 昇仙峡岩体については Rb/Sr 比の大きい KG-598( 図の範囲外 ) を通る 14Ma のアイソクロンを, 芦川岩体については 2 つの分析点を結ぶように 12Ma のアイソクロンを示してある. 後者のアイソクロンを延長した縦軸付近に丹沢岩体の斑糲岩 ( 添付数字 1) が位置する. 甲府岩体の中でも, 還元型 (Rd) は酸化型 (Ox) に比べて高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示し, 四万十帯に迸入した徳和岩体の周辺部に産する還元型 (Rd) の花崗閃緑岩は中心部を構成する酸化型 (Ox) の花崗閃緑岩よりいくぶん高い 87 Sr/ 86 Sr 比をもつことが注目される. 茂来山や和田峠の岩体の酸化型の試料が徳和岩体の酸化型に相当する 87 Sr/ 86 Sr 比を示すのに対して, 低い帯磁率から還元型に区分される甲斐駒ヶ岳岩体の試料については, 徳和岩体の還元型よりも低く酸化型に相当する 87 Sr/ 86 Sr 比が得られた. フォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世貫入岩体は, 瑞牆 - 昇仙峡岩体を除いて, を下まわる低い 87 Sr/ 86 Sr 初生値で特徴づけられる.

7 フォッサマグナ地域の火成岩類の Sr 同位体組成 Reduced type Oxidized type Initial 87 Sr/ 86 Sr ratio Mizugaki-Shosenkyo Tokuwa (Rd) Tokuwa (Ox) Kaikomagatake Yakejizou Moraisan Kogarasu Ashigawa Magnetic susceptibility (x10-3 SI) Wada-touge 図 3.Sr 同位体初生値と帯磁率の関係. Sr 同位体初生値はそれぞれの試料について得られている K-Ar 年代 ( 表 2 参照 ) を用いて計算した. 年代を多少変えても特に 87 Rb/ 86 Sr 比の小さい試料の初生値はほとんど変わらず, ここでの議論には影響しない. 焼地蔵岩体については,Sr 同位体を測定した試料 ( ) の帯磁率が得られなかったので, これに酷似する同一地点の試料 ( ) の帯磁率と等しいと仮定してプロットした ( 本文参照 ). 今回のデータと比較するため, 佐藤柴田 (2016) を簡略化して甲府複合岩体の瑞牆 - 昇仙峡徳和芦川小烏の 4 岩体のデータも示した. 白抜きのマークは還元型 (Reduced type), 黒丸あるいは灰色の丸のマークは酸化型 (Oxidized type) を表す. 徳和岩体は主に酸化型 (Ox) からなり, 四万十帯の堆積岩類と接する岩体周辺部に還元型 (Rd) が分布する ( 例えば,Sato, 1991; 佐藤柴田,2016). 線 (TTL) より北東側にはを超えるような高い初生値をもつ花崗岩体は知られておらず, 中央構造線 (MTL) の南東側には白亜紀 - 古第三紀花崗岩体は存在しない. この図で注目すべき第 1 の点は, フォッサマグナや棚倉構造線付近より北東側の東北地方にはを超えるような高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山は存在しないにもかかわらず, 糸魚川 - 静岡構造線より西側の中部山岳地帯の第四紀火山は軒並みを超える高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示すことである ( ほとんどが >0.7060). 第 2 に注目されるのは, 関東地方のフォッサマグナ北東側にも高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山が分布することである. その筆頭は赤城火山で ( 図 4), 第四紀火山のなかでは最も高い 87 Sr/ 86 Sr 比をもつことで知られる ( 例えば,Notsu et al, 1983; 佐藤,2016b). フォッサマグナの東縁をどう捉えるかという問題はあるが ( 例えば, 佐藤,2016a; 註 1), 赤城火山は足尾山地の基盤の上に噴出しており ( 守屋,1968), ジュラ紀付加体や白亜紀花崗岩体が露出する足尾山地をフォッサマグナに含めるのは不適当と思われるので, 赤城火山をフォッサマグナの東縁より東側に位置する火山と見なしても差し支えないであろう. 図 4 に示すように, 赤城山とその北東側にはを超える高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山が 5 座もまとまって分布するのである (Notsu, 1983, fig.2). さらに注目されることは, を超える高い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山は全て白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の 87 Sr/ 86 Sr 初生値が以上の地域に分布しており ( 図 4), 以下の低い 87 Sr/ 86 Sr 比を示す火山のほとんどが, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の 87 Sr/ 86 Sr 初生値が以下であるか, フォッサマグナのように, 露出の見られない地域に分布するということである. この対応関係は, マグマが上昇貫入する場の地殻の同位体的特徴が, 花崗岩体や火山の Sr 同位体組成に反映されていることを示唆する. 同じ地域であっても, 時代によって 87 Sr/ 86 Sr 比が変化するというケースもあるので ( 野津ほか,1987), 応力場や地殻構造の変化あるいは沈み込むプレートの影響なども考慮する必要があるのかも知れない ( 例えば,Notsu et al., 1987). また, 先新第三紀基盤が露出する関東山地の中新世 - 鮮新世花崗岩体についても, 全体としては 87 Sr/ 86 Sr 初生値が低いものの瑞牆 - 昇仙峡岩体のように高い初生値を示す例もあり, 火成岩類の Sr 同位体組成と地表地質の関係はそれほど単純ではないという見方もできよう. しかし, 東北地方南部

8 ISTL 26 賢 Quaternary volcanoes > < Miocene-Pliocene granitoid plutons mostly < Volcanic Front MTL Tanigawadake Wada-touge Kaikomagatake, Yakejizou Kofu Akagi volcano Tanzawa TTL 図 4. フォッサマグナとその周辺域の中新世 - 鮮新世花崗岩体および第四紀火山の Sr 同位体組成の広域変化. 花崗岩体のデータは佐藤柴田 (2016) とその引用文献による. 第四紀火山のデータは Notsu (1983) および Notsu et al. (1983, 1985, 1987, 1989) による. 水平の縞模様は白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の 87 Sr/ 86 Sr 初生値の広域変化を示す (Shibata and Ishihara, 1979; 佐藤ほか,1992). 水平縞のない地域は, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体が分布しないか, 分布していても 87 Sr/ 86 Sr 初生値が以下の地帯である. 本州中部の中新世以降の火成岩類の 87 Sr/ 86 Sr 初生値は,0.7032( 天城火山 ) から ( 赤城火山 ) の広い範囲にわたるが, を超える比較的高い値は, 白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の Sr 同位体初生値も高い地域で得られており, フォッサマグナ地域では, 甲府複合岩体の瑞牆 - 昇仙峡岩体 ( 約 0.706) 以外は花崗岩も火山岩もを下まわる低い値で特徴づけられる ( 佐藤柴田, 2016).TTL: 棚倉構造線,ISTL: 糸魚川 - 静岡構造線, MTL: 中央構造線, 火山フロントの定義は図 1 と同様. から中部地方にわたる広い範囲の火成岩類の Sr 同位体組成を概観すると, それらの Sr 同位体組成の広域変化に火成活動の時代を超えた対応関係が認められるという事実は興味深い ( 図 4). この関係を検証し成因を解明することは, フォッサマグナ地域の火成活動の全体像を把握する上で重要な課題であると思われる. 5. まとめフォッサマグナ地域に露出する茂来山和田峠甲斐駒ヶ岳焼地蔵の 4 つの花崗岩体について Sr 同位体組成と主成分組成および帯磁率を測定し, 既存のデータと合わせて以下のような知見を得た. 1) フォッサマグナ地域の中新世 - 鮮新世貫入岩体は一部を除き低い 87 Sr/ 86 Sr 初生値 (<0.7055) で特徴づけられる. 西南日本外帯に分布する中新世花崗岩体のような高い 87 Sr/ 86 Sr 初生値 (>0.706) が見られるのは, これまでに調べられた限りでは, 甲府岩体の瑞牆 - 昇仙峡岩体のみである. 2) フォッサマグナ地域の第四紀火山も, 東北日本主要部と同様に 87 Sr/ 86 Sr 比がを下まわる低い値で特徴づけられる. これに対し, 糸魚川 - 静岡構造線西側の中部山岳地帯やフォッサマグナ東側の足尾山地周辺にはを上まわる高い 87 Sr/ 86 Sr 比をもつ火山が分布する. 3) 高い 87 Sr/ 86 Sr 比をもつ火山は白亜紀 - 古第三紀花崗岩体の 87 Sr/ 86 Sr 初生値が高い地域に分布する傾向が明瞭であり, 花崗岩や火山岩をつくるマグマの Sr 同位体組成に影響を与える共通の要因として地殻の同位体的特徴が考えられる. < 註 > 註 1) フォッサマグナの範囲については, 西縁を糸魚川 - 静岡構造線とする見方が一般的であるが, 東縁は必ずしも明確ではない. ここでは, 佐藤 (2016a) と同様に, 関東山地の南側の中新統分布域を南部フォッサマグナ, 関東山地の北西 ~ 北側の中新統分布域を北部フォッサマグナとする. 花崗岩体の全部あるいは一

9 フォッサマグナ地域の火成岩類の Sr 同位体組成 27 部がフォッサマグナに隣接する先中新世基盤に迸入した甲斐駒ヶ岳岩体や谷川岳岩体も含めるような場合は, 周辺域も含むという意味合いで地域を付けてフォッサマグナ地域という呼称を用いることにする. 考察の項で取り上げる赤城火山の位置は微妙であるが ( 図 1), 少なくとも火山体の東半部は足尾山地などの中古生層を基盤としており, 噴出物に基盤由来の岩片が含まれることから ( 守屋,1968), ここではフォッサマグナの外側 ( 東側 ) の火山とする. 註 2) 甲府岩体は貫入時期と岩相によって少なくとも4 つの岩体に区分されるので ( 前期の瑞牆 - 昇仙峡岩体徳和岩体芦川岩体および後期の小烏岩体 ; 佐藤石原, 1983), 甲府花崗岩複合岩体 (Kofu granitoid complex) とも称すべきなのだが, 文脈上さしつかえない限り, これまでの報告と同様に甲府岩体と略記する ( 佐藤柴田,2016, p.113). 註 3) 花崗岩類の酸化型還元型の区分については, 例えば佐藤ほか (1992) 佐藤 (2003) Sato (2012) あるいは佐藤柴田 (2016) の註 2 などを参照されたい. 註 4)Shibata and Ishihara(1979) の W-3(Nagato, Nagano) は, 長野県小県郡長門町大門の窪城の路傍で採取された石英閃緑岩である ( 石原舜三,2016, 私信 ). 註 5) 帯磁率の測定には携帯型帯磁率計 KT-5 を用いた. この装置で正確な値を得るためには, 径 6.5cm 以上の平滑な切断面を作成する必要がある. 試料ではそのような面を確保できなかったが, 鏡下で微文象構造が目立つことを除けば, 全岩化学組成 ( 表 1) と鉱物組み合わせや角閃石と共存する磁鉄鉱の産状は試料に良く似ており, 比較的高い帯磁率を示すと推定される. いずれにしても, これらの試料は転石なので, 露頭での産状や岩相の詳細を検証することが望まれる. 註 6) 甲斐駒ヶ岳岩体の調査は主に年に実施した. 野外で測定した帯磁率の測定データは, 大半の場所で SI 以下の極めて低い値を示したが, 一部には SI というような酸化型と還元型の中間的な値も見出され, 副成分鉱物として微量の磁鉄鉱が散在することが示唆される. 酸化型と還元型の境界の帯磁率は便宜的に SI 付近に設定しているが ( 図 3), 境界周辺の中間的な測定値は少ない ( 佐藤ほか,1992; 佐藤,2003; Sato, 2012; 佐藤,2016a). 甲斐駒ヶ岳岩体の帯磁率については稿を改めて報告したい. なお, この岩体の SiO 2 含有量 ( 代表的な試料で 67-72wt.% 程度 ) を甲府岩体と比べると, 瑞牆 - 昇仙峡岩体 (75wt.% 前後 ) よりも低く, むしろ徳和岩体 (60-71 wt.%) に似る. 謝辞産総研顧問の石原舜三博士は,Shibata and Ishihara (1979) で測定した試料の産地をご教示くださった. 名古屋大学名誉教授の田中剛博士は, 原稿の査読を通じて貴重な助言をくださった. 以上の皆様に深謝します. 引用文献地質調査所 (1992): 100 万分の 1 日本地質図第 3 版, 地質調査所. 河内洋佑井上秀雄 (1962): 長野県南佐久郡の鋳造用珪砂鉱床. 岩鉱, 47: 松田時彦 (1989): 南部フォッサマグナ多重衝突説の吟味. 月刊地球, 11: 松田時彦 (2007): 富士山の基盤の地質と地史. 富士火山, 山梨県環境科学研究所,p 守屋以智雄 (1968): 赤城火山の地形及び地質. 前橋営林局,65pp. Notsu, K. (1983): Strontium isotope composition in volcanic rocks from the Northeast Japan arc. Jour. Volc. Geotherm. Res., 18: Notsu, K., Isshiki, N. and Hirano, M. (1983): Comparative strontium isotope study of Quaternary volcanic rocks from the Izu-Ogasawara arc. Geochem. Jour., 17: Notsu, K., Kita, I. and Yamaguchi, T.. (1985): Mantle contamination under Akagi volcano, Japan, as inferred from combined Sr-O isotope relationships. Geophys. Res. Lett., 12: Notsu, K., Aramaki, S., Oshima, O. and Kobayashi, Y. (1987): Two overlapping plates subducting beneath central Japan as revealed by strontium isotope data. Jour. Volc. Geotherm. Res., 32: Notsu, K., Arakawa, Y., Nakano, S. and Yamasaki, M. (1989): Lateral variation in 87 Sr/ 86 Sr ratios of volcanic rocks from central Japan. Geochem. Jour., 23: 野津憲治長尾敬介大島治 (1987): 北関東の火山岩の 87 Sr/ 86 Sr 比は, いつから異常に高くなったか? 日本火山学会 1987 年春季大会講演要旨集,p.25. Otofuji, Y., Matsuda, T. and Nohda, S. (1985): Opening mode of the Japan Sea inferred from the paleomagnetism of the Japan Arc. Nature, 317: Sato, K, (1991): Miocene granitoid magmatism at the island-arc junction, central Japan. Modern Geology, 15: 佐藤興平 (2003): 環日本海のメタロジェニー : 地殻構造と花崗岩系列, 資源環境地質学, 資源地質学会, p 佐藤興平 (2004): 妙義 - 荒船 - 佐久地域の火山岩類の K-Ar 年代と火山フロントの後退. 群馬県立自然史博物館研究報告,(8): 佐藤興平 (2005): 荒船山の火山岩の K-Ar 年代と本宿カルデラの火山活動史における意義. 群馬県立自然史博物館研究報告,(9): 佐藤興平 (2009a): 関東山地北西縁に産する大深山花崗岩質岩体の K-Ar 年代. 群馬県立自然史博物館研究報告,(13): 佐藤興平 (2009b): 長野県東部のパイロフィライト鉱床 : 余地および信陽鉱床の鉱化年代. 群馬県立自然史博物館研究報告,(13):

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研究報告第18号

研究報告第18号群馬県立自然史博物館研究報告 (18):129-144,2014 Bul.GunmaMus.Natu.Hist.(18):129-144,2014 129 軸宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍雫原著論文軸宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍宍雫丹沢山地の石割山トーナル岩体の年代と南部フォッサマグナ - 関東山地の火成活動史における意義気象庁気象大学校 : 277-0852 千葉県柏市旭町 7-4-81 要旨 : 丹沢山地の中央部に東西約