熊 野 酸 性 岩 類 の 古 地 磁... フ ィ ッ シ ョ ン ・ トラ ッ ク年... 田 上

熊野 酸 性 岩 類 の 古 地 磁 気 と
フ ィ ッ シ ョ ン ・ トラ ッ ク年 代
Paleomagnetism
and
fission-track
ages
of
the
Kumano
Acidic
田
Rocks
上
高
Takahiro
Ⅰは じ め に
短 径 約20kmの
広*
TAGAMI*
範 囲 で 分 布 し て お り,そ
の地 質 ・
岩 相 ・噴 出 様 式 は 荒 牧 ・羽 田(1965),荒
1967)に
新 第三 紀 以 降 の よ うに比 較 的 新 しい時 代 の 古
地 磁 気 学 的 研 究 で は,明
確 な 正 帯 磁 方 向,も
る 。 層 序 は 下 位 よ り 神 ノ 木 流 絞 岩 ・凝 灰 岩 ・花崗
し
くは 逆 帯 磁 方 向 以 外 の 中 間 的 帯 磁 方 向(intermediate
direction)が
見 い 出 さ れ る と,多
場 合2通
りの 解 釈 が 試 み ら れ て き た 。1つ
型 的 な 例 は,ITO(1970)の
の典
る と さ れ て い る 。Fig.1に
の と 考 え た 場 合 で あ る 。 も う1つ
MAGILL and
COX(1981)の
熊 野 酸 性 岩 類 の位 置
・岩 相 区 分 と そ の 周 辺 の 地 質 図 を 示 す 。
述
古 地 磁 気 試 料 は 局 地 性 を 可 能 な 限 り排 除 す る
原 因 を地 球 磁 場 の
directionを
盤 の熊野層 群及 び四万十
累 層 群 音 無 川 層 群 を 不 整 合 に 貫 入 ・被 覆 し て い
行 った 西 南 日本 の 新
directionの
逆 転 時 のtransitional
斑 岩 に 区 分 さ れ,基
くの
第 三 紀 に つ い て の 研 究 に 示 さ れ る よ う に,上
のintermediate
牧(1965,
よ っ て 詳 細 に 調 査 ・検 討 が 行 わ れ て い
と い う 目 的 か ら,出
来 る だ け 広 範 な地 域 か ら採
記録 した も
取 す る よ う に 努 め た 。Fig.2に
の 例 と して は
示 す 。 神 ノ 木 流 紋 岩11 site,凝
様 に 地 形 的 特 徴,も
斑 岩6
siteか
試料採取地 点 を
炭 岩8
site,花崗
ら試 料 採 取 を行 っ た 。 フ ィ ッ シ ョ
しくは地 質構 造 を考 慮 して 局 地 的 な構 造 運 動 の
ン ・ ト ラ ッ ク年 代 測 定 用 試 料 も 上 述 の3つ
結果 と考 え た場 合 で あ る。
相 か ら採取 した 。
最 近 乙 藤 ・松 田(1981)は
の岩
山陰江 川流域 にお
け る 古 地 磁 気 学 的 研 究 か ら,従
古地磁気 測定
Ⅲ結果
来 古 第 三 紀 にお
い て 終 了 す る と さ れ て き た(SASAJIMA,1981),日
全 て の 試 料 に つ い て,自
本 海 の 拡 大 と そ れ に 伴 う西 南 日 本 の 時 計 回 り 回
転 運 動 が 前 期 中 新 世 に お い て も 終 了 し て お ら ず,
測 定,pilot その 後 現 在 ま で の 間 に 西 南 日 本 の50° 以 上 の 時
段 階 熱 消 磁(PTHD)を
行 い,pilot
sampleが
最
の 試 料 を 全 て 消 磁 し た(McELHINNY,1973)。
こ の よ う に 中 新 世 の 古 地 磁 気 を詳 細 に 検 討 す
以 下 岩 相 別 に測 定 結 果 の 信 頼 性 を検 討 す る。
南 日本 の 構 造 発 達 史 を考 え る 上 で
も非 常 に 大 き な 制 限 と な る こ と は 明 ら か で あ る 。
〈神 ノ 木 流 絞 岩)
採 取 し た11 site全
地質 概 略 及 び 試 料 採 取
段 階 交 流 消 磁(PAFD),
も よ く集 ま る交流 磁 場 強 度 な い しは 温 度 で残 り
計 回 りの 回 転 運 動 が あ っ た と 主 張 し た 。
る こ と が,西
sampleの
然 残 留 磁 気(NRM)
Ⅱ
て の 試 料 に つ い て安 定 な 残
留 磁 化 を 示 し た 。 そ の 一 例 をFig.3に
示 す。交
流 消 磁 及 び 熱 消磁 に対 す る残 留 磁 化 の 安 定 性 が
熊 野 酸 性 岩 類 は 紀 伊 半 島 東 南 部 に 長 径 約60km,
*京 都 大学 理 学 部地 質学 鉱物 学教 室
極 め て良 い こ と が わ か る。
Fig.1熊
野 酸 性 岩 類 と 周 辺 の 地 質 図(ARAMAKI et al.,1977よ
〈凝 灰 岩 〉
採 取 し た8
に つ い て 得 ら れ た 各siteご
site中Fig.4に
示 す1
siteだ け か
ら信 頼 で き る古 地 磁 気 結 果 が 得 ら れ た 。 最 適 熱
消 磁 後 の 磁 化 方 向 の 集 中 度 が,自
然残 留磁化の
方 向 の 集 中 度 よ り 良 く な っ て い る こ と が わ か る。
〈花崗 斑 岩 〉
採 取 し た6 site中2 siteか
示 す 。2つ
の
との 平 均 偏 角 を地 質
図 上 に 示 す(Fig.6)。
神 ノ木 流 絞 岩 か ら採 取 した 試 料 は 全 て大 き く
東 偏 し た 方 向 を 示 し,凝
灰 岩 及 び 花崗 斑 岩 か ら
採 取 した 試 料 は 大 き く西偏 した方 向 を示 した。
な お こ れ ら は,傾
ら信 頼 で き る 結 果
が 得 ら れ た 。 そ の 一 例 をFig.5に
siteは
り)
動 補 正 後 の 方 向 を 示 し て お り,
露 頭 に お け る 流 理 構 造,凝
灰 岩 の層 理 な どか ら
適 格 な傾 動補 正 が可 能 で あ っ た。
い ず れ も 急 冷 相 で あ る細 粒 部 に 相 当 し,
交流 消 磁 及 び 熱 消 磁 に対 して 残 留 磁 化 は 非 常 に
フ ィ ッ シ ョ ン ・ トラ ッ ク 年 代Ⅳ
測定結果
安定 であった。
以 上 述 べ た 信 頼 で きる残 留 磁 化 を示 した 試料
神 ノ 木 流 絞 岩 と 花 醐 斑 岩 そ れ ぞ れ1 siteに
っ
Fig.2.試料採取地点(星印で示したところ)
Fig.3.神
ノ 木 流 絞 岩 の 残 留 磁 化 測 定 結 果 の 一 例(Site 1)自
然 残 留 磁 化(NRM)の
2)300 Oeで
3)pilot
8-b)
方向
交流 消 磁 後 の残 留 磁 化 の方 向
sampleの
段 階 交 流 消 磁(PAFD)に
変 化(縦
軸 に 消 磁 前 の 磁 化 強 度Joと
4)pilot
sampleの
段 階 熱 消 磁(PTHD)に
よ る 残 留 磁 化 の 方 向 の 変 化 と磁 化 強 度 の
消 磁 後 の 磁 化 強 度Jの 比J/Joを
と っ た)
よ る 残 留 磁 化 の 方 向 の 変 化 と磁 化 強 度 の 変
化
い て,フ
ィ ッ シ ョ ン ・トラ ッ ク年 代 が得 られ た。
測 定 鉱 物 に はzirconを
re-etch
subtraction
用 いgrain
methodに
(西 村,1977)。
以 下 に そ の 結 果 を検 討 す る。
by
よ っ て 行
神 ノ 木 流 絞 岩 か ら採 取 し た 試 料KRy-1(site
2)の
grain,
っ た
年 代 ヒ ス ト グ ラ ム をFig.7-aに
示 す。年
代 の ピ ー ク か ら離 れ て 分 布 す る2つ
の 古 い 年代
を 与 え る ジ ル コ ン粒 は,個
体 差 に起 因 す るエ ッ
チ ン グ不 足 に よ り満 足 な 年 代 を 示 し て い な い と
Fig.4.凝
灰 岩 の 残 留 磁 化 測 定 結 果 の１ 例(site 17)
2)350℃
で熱 消 磁 後 の残 留 磁 化 の方 向
1),3),4)はFig.3と同
じ
考 え ら れ る 。 そ こ で こ の2つ
代 を 求 め,15.0±1.7Maと
を除 い て平 均 の 年
い う結 果 を 得 た 。
斑 岩 か ら採 取 した 試 料KGP-1(site の 年 代 ヒ ス ト グ ラ ム をFig.7-bに
示す。
・ ト ラ ッ ク 年 代 は 約15Maで
に な っ た が,こ
れ はSHIBATA
and
花崗
10)
に よ っ て 報 告 さ れ て い るK-Ar年
全 て
よ い一 致 を示 して い る。
の ジ ル コ ン 粒 が ピ ー ク を 形 成 す る と 考 え ら れ,
その 平 均 か ら15.1±3.4Maと
あ る こ と が明 らか
い う結 果 を 得 た 。
今 回 の 測 定 か ら 熊 野 酸 性 岩 類 のフ イ ッ シ ョ ン
討 論
Ⅴ
NOZAWA(1967)
代14±2Maと
Flg.5.花崗
斑 岩 の 残 留 磁 化 測 定 結 果 の1例(site 2)300 Oeで
18)
交流 消磁 後 の残 留磁 化 の 方 向
1),3),4)はFig.3と同じ
本 研 究 で 得 ら れ た 古 地 磁 気 結 果 の 各siteご
の 平 均 磁 化 方 向 を,シ
し てFig.8に
と
ュ ミ ッ ト ・ネ ッ ト に 投 影
示 す 。 こ こ で 正 の 伏 角 を示 す 黒 丸
は 全 て 神 ノ 木 流 絞 岩 で あ り,負
丸 が 凝 灰 岩,花崗
の 伏 角 を示 す 白
斑 岩 で あ る。
こ の 大 き く 東 偏 ・西 偏 し た 特 異 な 古 地 磁 気 方
向 に は 次 に 示 す3つ
の 解 釈 が 考 え られ る。
ⅰ） 古 地 磁 気 の 永 年 変 化(secular variation)
の 影響
磁場
ⅱ）
反 転 の 途 中 の 方 向,な
sionを
い し はexcur-
と ら えた 。
何 ら かの 構 造 運
ⅲ）
動 に起 因
以 下 こ れ ら3つ
永年変化
の 解 釈 に つ い て の 検 討 を 行 う。
ⅰ）
Fig.6.地質図上にプロットした各siteごとの平均偏角(矢印の方向)
Fig.7.フ
ィ ッ シ ョ ン ・ ト ラ ッ ク 年 代 測 定 法 に よ る ジ ル コ ン の 粒 子 年 代 の ヒ ス ト グ ラ ム
a.神
ノ 木 流 絞 岩(site 2)b.花崗
斑 岩(site 10)
質 時 代 に ま で 適 用 で き る と 考 え る と,今
回得 ら
れ た 結 果 を 永 年 変 化 に よ っ て 説 明 す る こ と は出
来 な い。
ⅱ）磁
場 反転
今 回 得 ら れ た 結 果 を磁 場 反 転 の 途 中,な
はexcursionを
と ら え た と 解 釈 す る と,流
が 東 偏 し た 地 球 磁 場 を 記 録 し た 後,凝
いし
紋岩
灰 岩及 び
斑 岩 が 西 偏 し た 地 球 磁 場 を 記 録 した こ と に
花崗
な る 。一 般
に こ の よ う な ケ ー ス は 非 常 に 低 い確
率 で あ る と考 え られ る。
)構
造運 動
ⅲ
正 の 伏 角 を 示 す 神 ノ木 流 絞 岩 の 磁 化 方 向 と負
の 伏 角 を示 す 凝 灰 岩 及 び 花 岡 斑岩 の 磁 化 方向は
Fig.8.熊野酸性岩類の古地磁気測定結果(各siteごと
の 平 均 磁 化 方 向 を シ ュ ミ ッ ト ・ネ ッ トに 投 影 し
て あ る)
ほ ぼ 反 平 行 で あ り,神
ノ木 流 絞 岩 が正 帯磁
凝
灰 岩 と 花崗 斑 岩 が 逆 帯 磁 を 示 し て い る と 考 え る
黒 丸:正
の(下
白 丸:負の(上
向 き の)伏
角
向 き の)伏
角星印:全siteの平均磁化方向（D=63.9°,
こ と が 出 来 る 。 そ こ で 逆 帯 磁 を180°
て 全siteの
I =48.4°)
HIROOKA(1972)に
よ っ て 求 め ら れ た 過 去2000
年間 の 地 磁 気 永 年 変 化 は,偏
角 ・伏 角 共 に 最 大
±20° の 範 囲 で あ っ た 。 従 っ て こ れ が 更 に 古 い 地
反 転 させ
平 均 磁 化 方 向 を 求 め る と,偏 角63.9°
伏 角48.4°
と い う 大 き く東 偏 した 方 向(Fig.8
の 星 印)が
得 られ る。
こ の 磁 化 方 向 が 構 造 運 動 に よ っ て も た ら され
た と 考 え る 場 合,ま
ず 問 題 とな るの は 運 動す る
ブロ ッ ク の 大 き さ で あ り,少な く と も今 回 の 試 料
採取 地 点 で あ る 熊 野 酸 性 岩 本 体 と,同
時期 に活
動 した太 地 一 古 座 の 火 成 岩 体 を 包 含 す る 範 囲 で
あるこ とが必 要 と な る。
鳥 居(1981)に
1.フ
熊 野 酸 性 岩 類 は15Ma頃
活 動 した
比較的 短 い期 間 に集 中
的 な 活 動 を行 った こ とが 明 らか に な っ た 。
2.古
よ れ ば,12-14Maに
ィ ッ シ ョ ン ・ ト ラ ッ ク 年 代 測 定 か ら,
地 磁 気 測 定 に よ っ てD＝63.9°
と い う
大 き く東 偏 した 方 向 が得 ら れ た 。 この 事 実 か ら
とさ れ て い る 瀬 戸 内 火 山 岩 類 の 残 留 磁 化 の 方 向
だ け で は 一 義 的 な 解 は 与 え ら れ な い が,日
本海
は,現 在 の 地 理 極 に 永 年 変 化 の 範 囲 で ほ ぼ 一 致
の 拡 大 に伴 う西 南 日本 の 高 速 度 の 時 計 回 り回 転
するこ とが 明 ら か に さ れ て い る。 そ こで 熊 野 を
運 動 に 帰 さ れ る と 解 釈 す る の が,現
含 み 瀬 戸 内 を含 ま な い 狭 い 範 囲 に お け る 構 造 運
も 妥 当 で あ る と考 え られ る。
段 階では最
動 が ま ず 考 え ら れ る 。 し か し 西 南 日本 に お い て
顕 著 な帯 状 配 列 を 示 し て い る 古 第 三 紀 以 前 の 地
質構 造,例
謝辞
Ⅶ
え ば 中 央 構 造 線 が 紀 伊 半島 東 南 部 付
近 で 乱 れ て い な い こ と か ら,そ
の よ うな ケ ー ス
は考 え ら れ な い 。
本 研 究 を 進 め る に あ た り,笹
嶋先生以下研 究
室 の 諸 先 生 諸 先 輩 方 に い ろ い ろ と御 指 導 い た だ
次 に瀬 戸 内 を含 む も う 少 し 大 き い 範 囲,例
え
いた 。 こ こ に 厚 く感 謝 の 意 を 表 し ま す 。
ば西 南 日本 規 模 の 構 造 運 動 を 考 え る こ と が 可 能
で あ る。HARRISON
and LINDH(1982)に
中新 世 に お い て はAPWP(Apparent
Wandering
Paths)が
よ れ ば,
移動
の影 響 は ほ と ん ど無 視 で き る 。 従 っ て 今 回 得 ら
(12∼14Ma)の
鳥 居(1981)の
瀬 戸 内 火 山岩 類
古 地 磁 気 方 向 か ら,1∼3Maの間
に,永 年 変 化 の 影 響 を 考 慮 し て も50° に 及 ぶ 回
転運動 が存 在 した こ と に な る。 こ こ で 問 題 と な
るの は,西
南 日 本 と い う ブ ロ ッ クの 運 動 す る ス
ピ ー ドが 一 般 的 に 想 定 さ れ て い る プ レ ー トの 相
対 速 度 よ り相 当 大 き く な る と い う点 で あ る 。 乙
藤 ・松 田(1982)の
主 張 す る よ う に,回
転 運動
の 極 を ブ ロ ッ ク の 一 端 で あ る 九 州 西 方 に 置 き,
800kmの 棒 状 ブ ロ ッ ク が2Maの
た と す る と,も
間 に50° 回 転 し
う一 方 の 端 に お け る ス ピ ー ドは
2π(8×107)×(50°/360°)/2×106=35cm/yr.
に及 ぶ こ と に な る 。LEPICHON
et al.(1973)に
ばプ レ ー トの 相 対 速 度 は 通 常 数cm/yr.で
場 合 で も10cm/yr.程
よれ
大 きい
度 で あ る と さ れ て お り,従
っ て か な り特 殊 な 高 速 度 回 転 を 想 定 す る こ と に
なる。
Ⅵ結
論
用
文
献
Polar
現 在 の 地 理 極 とほ と ん
ど一 致 す る こ と が 明 ら か に さ れ て お り,極
れ た偏 角63.9.と
引
荒牧 重 雄(1965)熊
野 酸性 火成 岩 類 の噴 出様 式.地 質雑,
vol.71,p.525-540.
(1967)熊 野 酸性 岩 の花崗 斑岩 の マ グマ と斑晶
長 石 の 成 分.地 質 雑.vol.73,p.181-191.
・羽 田忍(1965)熊
野 酸性 火成 岩 類 の 中部 お よ
び南部 の地 質.地 質雑,vol.71,p.494-512.
ARAMAKI, S., M. TAKAHASHIand T. NOZAWA (1977)
Kumano Acidic Rocks and Okueyama
Complex;
two examples
of the granitic
rocks
in the
outer zone of southwestern
Japan. Plutonism
in Relation
to Volcanism
and Metamorphism
Papers
Presented
at the 1st CPPP
Meeting.
HARRISON, C. G. A. and T. LINDH (1982)
A polar wandering
curve for North America
during the Mesozoic
and Cenozoic.
J. Geophys.
Res. vol. 87, no. B3, p. 1903-1920.
HIROOKA,K. (1971) Archaeomagnetic
study for the
past 2000years
in south Japan. Mem. Few. Sci.
Kyoto Univ., Ser. Geol. Mineral.,
vol. 38, p.167207.
ITO, H. (1970) Polarity
Transitions
of the
Geomagnetic
Field deduced
from the Natural
Remaneut
Magnetization
of Tertiary
and
Quaternary
Rocks
in Southwest
Japan.
J. Geomag. Geoelectr.,
vol. 22, p. 273-290.
LE PICHON, X., FRANCHETEAN,J. and BONNIN, J. (1973)
Plate Tectonics.
300pp.,
Elsevier,
Amsterdam.
MAGILL, J. and A. Cox (1981)
Tillamook Volcanic Series: Further Evidence for
Tectonic Rotation of the Oregon Coast Range.
J. Geophys. Res., vol. 86, no. B4, p. 2953-2970.
MCELHINNY, M. W. (1973) Paleomagnetism
and
Plate
Tectonics.
358pp., Cambridge
University Press, New York.