天野一男松原典孝田切美智雄他 Soh 金栗天野５など主として礫質タービダイトやデブライトからなる粗粒のトラフ充填堆積物の堆積開始時期は対応する地塊が衝突付加した時期を表すものとされたこの考えに従うと櫛形山地塊は２Ma 前後御坂地塊は Ma 前後丹沢地塊は５Ma 前後

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えつみなかじゅく
5 years ago
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1 富士火山２荒牧重雄藤井敏嗣中田節也宮地直道編集山梨県環境科学研究所 p ５- 富士山の基盤丹沢山地の地質衝突付加した古海洋性島弧天野一男松原典孝田切美智雄 The Basement of Mt Fuji : The Tanzawa Mountain Collided and Accreted Paleo-oceanic Island Arc Kazuo AMANO Noritaka MATSUBARA and Michio TAGIRI The Tanzawa block is in the central part of the South Fossa Magna and constitutes the basement of Mt Fuji The geology of the Tanzawa block has been actively studied from the dawn of the modern geological research history of JapanIn the early days most of the studies were carried based on the geosynclinal concept however were based on the plate tectonics paradigm after the early swe proposed multiple arc-arc collision tectonics hypothesis for the South Fossa Magna in sdue to this hypothesis the Neogene of the South Fossa Magna is classified into two typesthe first type is mainly composed of submarine lavas and volcaniclastics and the second type is mainly composed of clastic sedimentsthe former is thought to be the collided and accreted fragments of the oceanic island arc belonging to the paleo-izu-bonin arc and the latter to be the trough fill sediments before the collisionthe Tanzawa block is the largest collided fragment in the South Fossa MagnaWe reconstructed the submarine volcanoes in the back arc rift zone in the Tanzawa block based on the facies analysis of the lavas and volcaniclasticsthe outline of the Neogene geology of the Tanzawa block is described in this paper Key words: South Fossa Magna Tanzawa multiple arc-arc collision tectonics back arc rift zone submarine volcaniclastics はじめに丹沢山地および周辺地域は南部フォッサマグナの中核的な部分をしめており富士山の基盤を構成しているこの地域の研究は日本の地質学の黎明期にナウマンによって開始されて以来営々と進められてきたその長い歴史の中で杉村２がプレートテクトニクスの観点から南部フォッサマグナの地質を見直したことをきっかけに研究の方向は大きく変わった杉村２はフィリピン海プレートの本州弧下への沈み込みに伴って伊豆小笠原弧が本州弧に衝突したことを指摘しフィリピン海プレートとユーラシアプレートとの境界が神縄断層であるとしたその後島弧島弧衝突説については様々な議論が展開された天野他３ Niitsuma and Akiba ５など中でも天野や Amano は櫛形山地塊御坂地塊丹沢地塊伊豆地塊を全て衝突付加した地塊とする島弧島弧多重衝突説を提唱した一方同じプレートテクトニクスの立場から島弧島弧多重衝突説に対する批判もなされた松田にその批判の論点が整理され記述されている本小論はこれまでの筆者らの詳細な野外調査にもとづいて丹沢山地の地質を火山岩火山砕屑岩類の堆積相の観点からまとめたものである島弧島弧多重衝突説天野 Amano に基づいた南部フォッサマグナの地質の概略を図に示す南部フォッサマグナに分布する地層は富士山や箱根火山等の第四紀火山の噴出物を除くと主として２種類の地層群からなっている一つが伊豆地塊図の A 丹沢地塊図の B 櫛形山地塊図の D 御坂地塊図の C を主として構成している水中溶岩水中火山砕屑岩類であり他の一つが足柄地域や西桂地域に分布する礫岩砂岩を主体とした地層群である前者はかつて古伊豆小笠原弧に所属していてフィリピン海プレートの沈み込みに伴ってユーラシアプレートないしは北アメリカプレートに衝突付加した火山弧の断片であり後者は沈み込むプレートの前面に存在したトラフを充填した堆積物と考えられる島弧島弧多重衝突説に従うと丹沢地塊は南部フォッサマグナの中で最も大きな衝突地塊ということになる近年丹沢山地の新第三系の地質は衝突付加した海洋性島弧の復元という観点から全面的に見直されている青池他松原天野２５など特に松原天野２５は丹沢山地に分布する水中溶岩水中火山砕屑岩類の堆積相解析にもとづいて背弧リフト内における火山体の復元を行ったまた古伊豆小笠原弧の背弧におけるリフティング開始から停止までの歴史を編むことにも成功した本論文では従来の丹沢地塊に関する研究を堆積相解析という観点から見直して紹介するまた著者らの調査に基づいて復元された古伊豆小笠原弧の背弧リフトの発３５２水戸市文京２茨城大学理学部 Faculty of Science Ibaraki University Bunkyo ２ Chome Mito３５２５

2 天野一男松原典孝田切美智雄他 Soh 金栗天野５など主として礫質タービダイトやデブライトからなる粗粒のトラフ充填堆積物の堆積開始時期は対応する地塊が衝突付加した時期を表すものとされたこの考えに従うと櫛形山地塊は２Ma 前後御坂地塊は Ma 前後丹沢地塊は５Ma 前後伊豆地塊は Ma 前後に衝突したことになる Amano 図３は地塊の衝突とそれに関連したトラフ充填堆積物の堆積に関するアイデアを南部フォッサマグナの北西南東断面で示したものである各地塊の衝突付加およびそれに引き続く地塊の浮揚性沈み込みに伴う後背地の隆起とその後背地からの粗粒堆積物の供給の様子を表しているこの図において御坂地塊については櫛形山地塊と連続して衝突付加するように表現されているこれは御坂地塊の衝突付加に直接的に対応するトラフ充填堆積物が現時点では特定されていないためである３丹沢山地の地質層序新第三系丹沢地塊の層序に関する総括的な研究は杉山が代表的であるその後丹沢層群や西桂層群愛川層群について層序が見直されるとともに堆積相解析も行われ新たな知見が得られている青池他青池などしかし丹沢地塊を構成する地層を全面的に再検討し層序を組み立て直した研究はまだないここでは杉山の地層区分を基本とし青池他による化石データを加味して丹沢地域の層序の全体像を把握できるようにまとめた図南部フォッサマグナの地質概略達史も紹介する本論文をまとめるにあたり National Cooperative for the Disposal of Radioactive Waste Nagra Switzerland のアンドリュー J マーティン博士には英文要旨の校閲をいただいたここに感謝します２南部フォッサマグナにおける島弧の多重衝突図２に南部フォッサマグナにおける堆積史をまとめた多重衝突テクトニクス仮説を実証する研究は当初トラフ充填堆積物に焦点が絞られていたトラフ充填堆積物は砂岩や礫岩を主体とした砕屑岩類よりなり既存の堆積相解析を用いることにより解析が可能であったこと化石が産出するため年代の推定が可能であることなどが衝突テクトニクス研究初期に注目された理由であったトラフ充填堆積物中には火山弧の衝突とそれに続く浮揚性沈み込みにより後背地が隆起することを反映して上方粗粒化のシークエンスが認められることが報告され地塊の衝突付加を間接的にモニターするものとされた Ito ５a 天野図２南部フォッサマグナ堆積史K 櫛形山層群 FG 富士川層群 NYG 西八代層群 NKG 西桂層群 OC 落合礫岩 JM 寺家泥岩 TG 丹沢層群 AG 足柄層群なお富士川層群最下部の時代については衝突との関連で検討の余地がある

3 富士山の基盤丹沢山地の地質衝突付加した古海洋性島弧岩類からなる長者舎断層以西図５の地域 A B C においては T T は都留層群に相当する長者舎断層以東図５の地域 D においては T T５が早戸亜層群をのぞいた丹沢層群に相当する図５の E 地域では愛川層群宮ヶ瀬層舟沢層が T５ T に相当するなお同層群上部の中津峡層において T と T が共存する青池他本小論では著者らの現地での調査に基づいて従来の岩相記載を堆積相に対応させた T 最下部を構成する Ta はデブライト礫質タービダイトの堆積相を示す玄武岩質安山岩質火山角礫岩を主体とし同質粗粒細粒凝灰岩砂質タービダイトを伴うその上位の Tb は Ta より細粒の安山岩玄武岩質の砂質タービダイト礫質タービダイトからなり一部にデイサイト質の水中火砕流堆積物や軽石質タービダイトを挟有する最上部を構成する Tc は玄武岩質溶岩粗粒火砕岩礫質タービダイトおよびデブライトを主体とし D 地域にのみ分布するD 地区西部および A 地区南部に分布する本層は結晶片岩化している層厚は D 地域東部で最も厚く２ m 以上となる T２最下部の T２a は D 地域にのみ分布しデイサイト質水中火砕流堆積物および軽石質タービダイトを主体とする T２b は堆積相が不明のデイサイト質凝灰岩からなるT２c は玄武岩質安山岩質礫質タービダイト砂質タービダイトを主体とし玄武岩安山岩の塊状溶岩枕状溶岩および同質ハイアロクラスタイトを伴うなお D 地域では下部が結晶片岩化している層厚は A 地区で最大３ m 全域の平均層厚は m 前後である T３ T３a は A 地域に T３b は A B 地域に分布する前者は玄武岩質安山岩質デブライト礫質タービダイトからなり後者はデイサイト質凝灰岩からなるT３c は B 地域のみに分布し安山岩質玄武岩質ハイアロクラスタイトを主体とし同質のデブライト礫質タービダイトを伴う T３d は A B C 地域に分布し玄武岩質安山岩質デブライトや礫質タービダイトからなり一部にハイアロクラスタイトを伴うT３e は地域 D のみに分布し安山岩玄武岩質の礫質タービダイトおよび砂質タービダイトを主体としデブライトを挟有する層厚は A 地区で最大３ m 以上と算定されるが他地区では５ m 前後である T４ T４a はデイサイト質水中火砕流堆積物よび軽石質タービダイトからなり A B C 地域に分布するT４b は主に安山岩質玄武岩質のデブライト礫質タービダイトからなり安山岩溶岩同質ハイアロクラスタイトぺぺライトを伴うT４c も A B C 地域にのみ分布する安山岩質玄武岩質砂質タービダイト礫質タービダイトからなるT４d は全域に分布し玄武岩質安山岩質砂質タービダイト礫質タービダイトからなるがより東部に分布するものはより細粒となる傾向がある層厚は A B 地区で最も厚く３５ m 以上と算定されるD 地区では２ m 前後である 1200 万年前北西日本海拡大ユーラシアプレート櫛形山地塊南東御坂地塊海面フィリピン海プレート 500 万年前櫛形山地塊御坂地塊富士川層群丹沢地塊海面ユーラシアプレートフィリピン海プレート 100 万年前丹沢山地足柄層群伊豆半島北アメリカプレートフィリピン海プレート図３天野 Amano による南部フォッサマグナ多重衝突テクトニクスなお平は同様の構造をはぎ取り付加という概念で酒井２は島弧内での沈み込み付加という概念を使って説明している島弧の衝突付加の概念については今後検討整理する余地がある図４に新しく編図した丹沢地塊の地質図を図５に地域区分図を図に地区毎の柱状図を示すここでは個別の地域に分布する個々の地層ごと記述は行わず全地域の対比に基づいて作成された地層区分に従うそれによれば丹沢地塊を構成する新第三系は T T に区分されるT T は水中火山体を構成していた水中火山砕屑岩類が主体で T は主としてトラフ充填堆積物に相当する砕屑

4 天野一男松原典孝田切美智雄図４丹沢の地質図都留層群については丹沢団体研究グループ３島津ほか a b 相原５a b を西桂層群に関しては Ito and Masuda を丹沢層群愛川層群に関しては Mikami 青池ほかを複合岩体については滝田４を足柄層群については天野ほかを基に編図丹沢層群 Ta 玄武岩安山岩質のデブライト礫質タービダイト Tb 安山岩玄武岩質の砂質タービダイト礫質タービダイト Tc 玄武岩安山岩質の礫質タービダイトデブライト玄武岩溶岩 T２a 石英安山岩質凝灰岩火砕流堆積物軽石質タービダイト T２b 石英安山岩質火山礫凝灰岩 T２c 玄武岩安山岩質溶岩類同質ハイアロクラスタイト礫質タービダイトおよび砂質タービダイトの互層 T３a 玄武岩安山岩質のデブライト礫質タービダイト T３b 石英安山岩質凝灰岩火砕流堆積物軽石質タービダイト T３c 安山岩玄武岩質ハイアロクラスタイトおよび同質のデブライト礫質タービダイト T３d 玄武岩安山岩質のデブライト礫質タービダイト T３e 安山岩玄武岩質デブライト礫質タービダイト T４a 石英安山岩質凝灰岩火砕流堆積物軽石質タービダイト T４b 安山岩玄武岩質のデブライト礫質タービダイト T４c 安山岩玄武岩質の砂質タービダイト礫質タービダイト T４d 玄武岩安山岩質砂質タービダイト礫質タービダイト T５a 石英安山岩質凝灰岩火砕流堆積物軽石質タービダイト T５b 二重級化構造の顕著な火砕流堆積物 T５c 安山岩玄武岩質砂質タービダイト礫 Ta 安山岩玄武岩質砂質タービダイト礫質タービダイト T５d 石英安山岩質凝灰岩火砕流堆積物軽石質タービダイト質タービダイト Tb 安山岩玄武岩質デブライ礫質タービダイト E 地区では先新第三系の円礫を含む T a 砕屑性泥質タ Tc 砕屑性礫岩礫質タービダイトデブービダイト砂質タービダイト Tb 砕屑性礫岩礫質タービダイトデブライトライト Td 砕屑性礫岩 G ２斑れい岩類深成岩類 D D４石英閃緑岩類 G 足柄層群 SzF 塩沢層 HF 畑層 StF 瀬戸層 NiF 根石層２

5 富士山の基盤丹沢山地の地質衝突付加した古海洋性島弧られている層厚は２ m m である深成岩類丹沢山地中央部には東西約２５km 南北約５ km の範囲にトナール岩類斑れい岩類が分布しているこれらの岩体については古くより多くの研究がなされてきた滝田４など近年年代測定など新しい研究結果も報告されてきて新たな展開をみせているこの新しい研究の概要は川手が簡潔にまとめている斑れい岩類はトナール岩の南西方および北西方に分布しているトナール岩に貫入されている川手はこの斑れい岩類を変斑れい岩粗粒角閃石斑れい岩粗粒輝石斑れい岩細粒角閃石斑れい岩に区分したトナール岩体はの原型からなる複合岩体を構成している滝田４川手はトーナル岩類の親マグマが玄武岩質地殻物質の部分溶融によって生じ斑れい岩類はその時の融け残り物質である可能性を指摘した Saito et al はホルンフェルス斑れい岩トーナル岩についての K Ar 年代測定を行いそれらが Ma 前後に形成されたこと示した一方佐藤他は鉱物別の K Ar 年代測定結果に基づき丹沢深成岩体が Ma ４Ma の間に平均５ C Ma で冷却したものとした地震波速度の観測によると現在の伊豆小笠原弧の下部地殻に斑れい岩類からなる層の存在が指摘されている Suyehiro et al 丹沢深成岩類の化学組成の特徴が伊豆小笠原弧の第四紀火山岩類と類似していることを考慮すると丹沢山地に分布する深成岩類は現在の伊豆小笠原弧の中下部地殻に対応する可能性がある川手変成岩類および変成作用 Seki et al により丹沢山地の変成岩類の変成作用は石英閃緑岩体に向かって累進的に増進することが示された圧力型は高温低圧型である杉山は石英閃緑岩体の南側に分布する丹沢層群が逆転構造をなし見かけ上の上位に結晶片岩が分布することを示したそれに対し石英閃緑岩体東部の丹沢層群には片理が発達せずホルンフェルスである荒井は変成鉱物組合せの詳細な解析と鉱物線構造の解析を行い変成岩類と石英閃緑岩体のテクトニクスモデルを示した石英閃緑岩体ダイアピルモデルである概観すると中新世前中期に大規模な火山活動によって丹沢層群が厚く堆積した２中新世中期以降に石英閃緑岩体が貫入を始める岩体はダイアピルを形成しドーム状構造を形成したため岩体の南側が逆転し強い差応力を受けると同時に高い熱によって角閃岩相までの変成作用を受け結晶片岩が形成されるダイアピル上方は水平引張応力下におかれホルンフェルスが発達する３中期中新世後期には丹沢山地は隆起を開始しており特に南西部の隆起速度が大きく山地全体が南西に傾動するように隆起したそのため変成岩類は南西部ほど圧力が高くより深部の岩石が露出することとなったただし隆図５地域区分図地域ごとの主要文献は以下の通りA 丹沢団体研究グループ３ Ito and Masuda B 島津ほか a C 島津ほか a b C２相原５ a b D Mikami Seki et al 青池ほか E Mikami 太田ほか青池ほか T５ T５a は A B 地域に分布しデイサイト質水中火砕流堆積物軽石質タービダイトを主体とするT５b T５d は D 地域にのみ T５c は D E 地域に分布するT５b はデイサイト質水中火砕流堆積物および軽石質タービダイトを主体とする水中火砕流堆積物中にはしばしば二重級化構造が認められるT５c は安山岩質玄武岩質砂質タービダイトおよび礫質タービダイトを主体とするT５d はデイサイト質水中火砕流堆積物軽石質タービダイトを主体とする層厚は２ m から m の間で地域により変化する T Ta は E 地域にのみ分布し安山岩質玄武岩質砂質タービダイトおよび礫質タービダイトからなるTb は A B E 地域に分布し安山岩質玄武岩質礫質タービダイトを主体とするが A 地区では同質溶岩類が狭在するなお E 地区では軽石質タービダイトが認められ上部でトラフ充填の砕屑岩類と指交するこの砕屑岩類の一部は A B 地域の Ta に対応する可能性がある層厚は E 地区で最も厚く m 以上で A B 地区で薄く m 以下となる T Ta は A B 地域に分布し砕屑性の泥質タービダイト砂質タービダイトを主体とするTb は E 地域に分布し砕屑性の礫質タービダイトおよびデブライトを主体とするTc は A B D 地域に分布する砕屑性の泥質タービダイトおよびデブライトを主体とするTd は A B 地域にのみ分布し砕屑性礫岩を主体とするIto and Masuda は T について詳細な堆積相解析を行い泥岩をトラフ海側斜面の堆積物礫岩主体の地層をチャネル堆積物と解釈した礫種は主として関東山地起源のチャート結晶片岩類からなるが丹沢層群起源の礫もあるこれらは丹沢地塊衝突に伴うトラフ充填堆積物と考え３

6 Lepidocyclina Nephrolepidina nipponica Nephrolepidina japonica Miogypsina kotoi Sphenolithus heteromorphus Cyclicargolithus floridanus Discoaster deflandrei S heteromorphus Sphenolithus heteromorphus C floridanus C floridanus Discoaster berggrenii D quinqueramus Ceratolith Amaurolith D quinqueramus D berggrenii Reticulofenestra psuedoumbilica Sphenolithus

7 富士山の基盤丹沢山地の地質衝突付加した古海洋性島弧図丹沢東部地域の堆積相分布図松原天野２５の一部を改変図で復元した火山体に相当する部分を線で囲ったいる単成火山群が多数存在していることが明らかになったそしてそれらは火山砕屑物起源の厚いタービダイトにより覆われていたことも明らかになったその中には東方に存在していたことが推定されるデイサイト質火山起源の水中火砕流堆積物が挟在している Fiske and Matsuda ４天野他２５この状況は現在の伊豆小笠原弧のスミスリフトの地質の状況と類似している御坂地塊の西半分はリフト帯を構成していたことが明らかになったMartin and Amano は櫛形山地塊に分布する水中火山砕屑岩類の堆積相解析の結果から櫛形山地塊の地質的実態を明らかにしたそれによると櫛形山地塊を構成する地層はハイアロクラスタイトぺぺライト溶岩などの初成的火山性堆積物とタービダイトデブライトなど再堆積性重力流堆積物からなるが後者が全体のパーセント以上を占めているこれらの堆積相の分布に基づいて櫛形山地塊は火山の活動中心からはなれた前弧に近い部分を構成していたものと考えた丹沢地塊は南部フォッサマグナにおいて最大の地塊であるにもかかわらずその地質の実態は明らかではなかった松原天野２５は丹沢地塊東部を構成する水中火山砕屑岩類に堆積相解析を実施し古海洋性島弧の背弧域における火山活動様式の変化を明らかにした以下にその概要を述べるとした地域 A B に分布するトラフ充填堆積物の西桂層群から寺家層落合層産出の石灰質ナンノ化石群集と同じ群集が報告され中新世後期を示すとされた岡田４衝突付加した海洋性島弧としての丹沢地塊前述のように衝突付加テクトニクスが提唱された当初において南部フォッサマグナにおける海洋性島弧の衝突付加テクトニクスはトラフ充填堆積物の堆積学的研究にもとづいて間接的に議論されていたしかし衝突付加した海洋性島弧そのものについてはその実態は不明であったその大きな原因は衝突付加したとされていた櫛形山地塊御坂地塊丹沢地塊伊豆半島などはいわゆるグリーンタフから構成されていたことであるそれらは古典的層序学岩石化学的に研究されていただけであり堆積体の復元や堆積環境の復元といった具体的な議論に発展しなかった国際リソスフェアー探査計画 DELP 終了後の年代に衝突付加地塊を構成している水中火山砕屑岩類の堆積相解析がなされ衝突付加した地塊の地質学的な実態が明らかになってきた天野ほか５は御坂地塊について解析を試みた御坂地塊には枕状溶岩が広範囲に分布するがその分布流動方向の解析により直径が２km 前後で高さが５ m 前後の枕状溶岩から構成されて５

貫溶岩玄武岩安山岩 PL 枕状溶岩 HYB A 原地性ハイアロクラスタイト玄武岩安山岩

中に線で囲って示したまた図は２つのタイプの火山体の復元された模式断面であるタイプ火山は

図に詳細な堆積相解析を実施した丹沢地塊東部の丹沢層群の地質図を示すこの地質図の水中溶岩類

8 天野一男松原典孝田切美智雄図堆積相解析に基づいた水中火山の復元松原天野２５の一部を改変 a タイプ火山 b タイプ火山MLB A 塊状 PEP ぺぺライト DYK 貫溶岩玄武岩安山岩 PL 枕状溶岩 HYB A 原地性ハイアロクラスタイト玄武岩安山岩入岩 FDY 給源岩脈 RHY D 再堆積ハイアロクラスタイトデブライト RHY T 再堆積ハイアロクラスタイトタービダイト STR 砂質タービダイト解析の結果に基づいて２種類の火山体の復元に成功した地質図の中で２種類の火山体に相当する部分を図中に線で囲って示したまた図は２つのタイプの火山体の復元された模式断面であるタイプ火山は主として玄武岩あるいは安山岩よりなり直径は最大で２km 程度の図に詳細な堆積相解析を実施した丹沢地塊東部の丹沢層群の地質図を示すこの地質図の水中溶岩類水中火山砕屑岩類が古海洋性島弧を形成していたものであり砕屑岩類が丹沢層群により形成されていた島弧の前面に存在したトラフを充填した堆積物である火山砕屑岩類の堆積相

9 Modern Geol

10 Am J Sci Lepidocyclina Tohoku Imp Univ Sci Rep 2ndSer Geol Sedimentary Geol J Geol Soc Japan Sedimentary Geol Lepidocyclina J Geol Soc Japan Sci Rep Yokohama Nat Univ Sec Formation of active ocean margins et al J Geomag Geoelectr J Japan Assoc Mineral Petrol Econ Geol Proc ODP Init Repots et al Series of Geol and Mineral Science

untitled

untitled 2.赤川の概要流域および河川の概要 2.1.3 流域の地質上流部の基岩は朝日山系の花崗岩類と月山山系の新第三系および第四紀の安山岩類とに大別されこの上位は月山の火山砕屑岩火山泥流物となっていますなお地質学的にはグリーンタフ地域に属します新第三系は下部中部中新統からなりおおむね安山岩溶岩砂岩泥岩互層泥岩の順で堆積しており酸性の火砕岩流紋岩も分布しています岩質は非常に堅硬で