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秩 父累帯北帯ペルム紀末収束域産物,新 改層*
大 阪 微 化 石 研 究 会 誌 特 別 号[NOM,Sp.Vol.],No.7,P.203-209,May,1986 〔MRTNewsletter,No.2〕 秩 父累帯北帯ペルム紀末収束域産物,新 改層* 磯 崎 行 雄** The Shingai Formation, end-Permian convergent margin product in the northern Chichibu Belt, Southwest Japan* Yukio Abstract The Shingai Formation Isozmu** in the northern Chichibu Belt is best described as a product in a converging plate microcontinent) and an oceanic margin between ancient Kurosegawa landmass (arc or plate (Farallon plate ? or unknown one) at end-Permian. This formation of pebbly such consists as sandstone, siliceous mainly greenstones, mudstone, green schist, mudstone with minor limestone, limestone and granitic rocks. Exotic blocks carried land-bound: in the formation sandstone, On the basis limestone conglomerate limestone, limestone to the rocks rocks are supposed tuff, that these rocks into 2 types, i.e. land-bound (type II), green schist, granitic conglomerate presently (type exposed to have been derived awa landmass (arc or microcontinent). While, the latters oceanic under pelagic condition, where sediments realms indicate acidic of the chaotic rocks rocks I • III), chert, acidic tuff, mudstone of similarity Zone, the former can be classified chert, features blocks, origin, as follows. oceanic : greenstones, siliceous of exotic conglomerate, Sedimentary pebbly mudstone with matrix-supported exotic blocks and clasts were emplaced mostly through debris flow mechanism. and those of oceanic amount in the Kurosegawa Tectonic most possibly from the Kuroseg- are regarded to have formed are free from coarse in terrigeneous clastics. Thus, the birthplace and its environs encounter explain of the Shingai of a subduction and be mixed initiation は じ of debris め Formation zone, where together. is most appropriately land-derived Gravitationally expected materials unstable in a trench and oceanic condition ones can around trench can flows. たに それ らの起 源 な ちび に形成 過程 を考 察す る上 で重 に 要 な知 見 を得 た.本 稿 で は新 改層 を構 成 す る諸岩 類 の やす ば 高知 県土 佐 山田町 に分 布 す る休場 石灰 岩礫 岩 は,黒 瀬 川構 造帯 の形 成 に関連 した古 生代 末 ∼ 中生代 初頭 の 概 要 を報告 し,そ れ らに基 づ い て新 改 層 の形 成場 とペ ル ム紀 末 頃の黒 瀬川 地 塊北 縁部 の 造構 場 の枠 組 につ い 事 変 を示 す根拠 と して注 目され(市 川 ほか,1956),広 て 予 察 的 見 解 を述 べ る.な お 詳 細 に つ い て は 磯 崎 く知 られ て きた.最 近 筆者 は休 場礫 岩 な らび にそれ を (1985,投 稿 中)を 参 照 され た い. 含 む地 質体 で あ る新改 層 につ いて検 討 した結果,あ ら 事日 本 地 質 学 会 第92年 *'山 学 術 大 会(1985 口大 学 理 学 部 地 質学 鉱 物 科 学 教 室 ,山 口)に 新 改層 の 概略 て 一 部 講 演. 新 改 層(磯 .DepartmentofGeology 崎,1985)は,高 知 県 中央 部 土 佐 山 田 町 か ら高 知 市 北 方 に か け て 東 西 に 狭 長 に 分 布 す る(Fig. andMineralogicalSciences,FacultyofScience,Yamagu- 1).本 層 の 南 側 に は 黒 瀬 川 構 造 帯 レ ン ズ 状 部 相 当 の 蛇 chiUniversity,Yamaguchi753,Japan. 203 Fig. 1. Geologic Dotted map of the Shingai area represents Formation sandstone (from dominant Isozmu, part 1985). of the pebbly mudstone. 紋 岩 が 分 布 し,従 来 の 区 分 に 従 え ば 本 層 は 秩 父 累 帯 北 り,石 灰 岩 礫 岩 や 珪 質 岩 類 の 各 岩 体 よ り得 られ る化 石 帯 南 縁 部 に 位 置 す る.本 の 年 代 の 順 序 は,そ 層 の 北 側 に は"臼 木 谷 層 群"及 び 上 倉 層 の テ ク トニ ッ ク ・ス ラ イ ス 群(磯 崎,1980)が 分 布 す る.本 層 は そ の 南 縁 及 び 北 縁 に お い て,い れ らの 岩 体 の 累 重 す る順 序 と 合 致 しな い. ずれ 本 層 の 主 体 を な す 礫 質 泥 岩 は,黒 も北 へ 傾 斜 す る 高 角 度 断 層 で 他 の 地 質 体 と境 さ れ る. ル ト∼ 粘 土 大 の 基 質 中 に,泥 ま た,領 小 礫 を,ま 石 盆 地 の 下 部 白亜 系 が 調 査 地 域 東 半 部 に 分 布 し,新 改 層 を 不 整 合 に お お う. 新 改 層 は,ほ 斜1背 斜 を 形 成 す る.構 成 層 は,一 般 に 軸 と平 行 な走 向 を有 し,40. ∼80.の 角 度 で 北 な い し南 へ 傾 斜 す る . 新 改 層 の最 大 層 厚 は,お よ そ1000m程 らに ず れ もmatrix-supportedの 状 態 で 礫 質 泥 岩 中 に 産 す る こ と か ら,こ れ らの堆積 物 は 土 石 流 に よ っ て 運搬 され た 堆 積 物 に よ く類 似 す る . 新 改層 中の外 来性 岩体 度 と見 積 も ら れ る. 本 層 中 の 外 来 性 岩 体 を構 成 す る 各 岩 石 種 に つ い て 以 下 に 略 述 す る. 新 改層 の層序 砂 岩:中 新 改 層 は 主 に 分 級 の 悪 い礫 質 泥 岩 か らな り,様 々 な 規 模 の レ ン ズ 状 ・ブ ロ ッ ク状 の 砂 岩 岩 体 を大 量 に 含 む (Fig.2).さ ら に 小 礫 大 か ら最 大 長 径20mに 及 ぶ種 々の レ ン ズ状 ・ブ ロ ッ ク 状 岩 体 を 伴 う.砂 岩 の 他 に,石 岩,石 た 不 規 則 に混 在 す る砂 粒 子 を含 む.さ 上 述 の 外 来 性 岩 体 が,い ぼ 東 西 方 向 の 軸 を もつ1向 色で淘 汰 不良 の シ 質 岩や砂 岩等 の 小岩 片や 灰 岩 礫 岩,緑 性 凝 灰 岩,珪 色 岩 類,緑 質 泥 岩,花 色 片 岩,チ ャ ー ト,酸 闘 岩 類 等 が 知 ら れ て い る.い ず れ も野 外 で の 産 状 に 基 づ け ば,二 次 的 に と り込 ま れ た 外 来 性 岩 体 で あ る と判 断 さ れ る.Fig.2に よ う に,各 灰 示 され る 種 岩 体 は礫 質 泥 岩 中 に無 秩 序 に 含 ま れ て お ッケ で,長 粒 な い し粗 粒 の 長 石 質 ア レナ イ トな い しワ 石 ・石 英 の 他 に,酸 性 ∼塩基 性 火成 岩や 変 成 岩 の 岩 片 を 含 む. 石 灰 岩:臼 状allodapic石 色 塊 状 石 灰 岩,暗 灰 岩 の3種 灰 色塊 状 石 灰 岩 及 び 層 類 が 含 ま れ る.こ の う ち 白 色 塊 状 石 灰 岩 はbioclastic grain stoneか しば緑 色 岩 類 と随 伴 す る."臼 1980)の らな り,し ば 木 谷 層 群"UnitI(磯 崎, ペ ル ム 紀 古 ∼ 中 世 礁 性 石 灰 岩 に 酷 似 す る.ま た,層 状allodapic石 灰 岩 は,級 化 構 造 ・葉 理 が 顕 著 に 発 達 す る石 灰 質 タ ー ビ ダ イ トで あ り,構 成 粒 子 及 び 基 質 は タ イ プ1の 岩 の 組 織,基 に 基 づ い てTable1に 示 す3タ て い る(磯 崎,1985参 照). I. Limestone conglomerates (Type I , II and III) of the Shingai Formation and their characteristics. Table 石 灰 岩 礫 岩 と 共 通 の 性 格 を 有 す る。 石 灰 岩 礫 岩=礫 質 の性 質及 び礫種 構 成 イ プ の もの が 識 別 さ れ Type 緑 色 岩 類:玄 . II 武 岩 質 溶 岩 及 び 火 山 砕 屑 岩 か ら な り, Feature 各 々ophitic組 織 や ガ ラ ス 組 織 が 認 め ら れ る.変 成 鉱 物 Texture clastsupported Matrix mafic clastics Clasts limestone, 共 生 と し て,prehnite・pumpellyite・chlorite及 pumpellyite・chloriteが 緑 色 片 岩:剥 離 性 が 顕 著 な ロ ー ソ ン石 緑 泥 石 片 岩 か volt.- 野地 域の 高圧型 結 晶片岩類 島 ほ か,1978)に 類似す Fossils in clasts mid. early Perm. Perm. sandstone calc. late mid. early る. チ ャ ー ト ・酸 性 凝 灰 岩 ・珪 質 泥 岩:チ matrixsupported limestone, mafic-intermed. igneous rocks, acid.-intermed. pyroclastics greenstones ら な り,大 量 の ロ ー ソ ン石 が 密 集 し て産 す る.原 岩 の (MARuYAMAetal.,1978;中 clastsupported び 確 認 され た. 組 織 は 不 明 で あ る.伊 III ャ ー トは 青 緑 Range age in early-mid. Permian mudstone limestone greenstones Perm. Perm. Perm. mid. early latest Permian or later Perm. Perm. early-mid. Permian 色 の 層 状 チ ャ ー トが 主 体 を な し,一 部 に 塊 状 チ ャー ト が 含 ま れ る.酸 性 凝 灰 岩 は 層 状 構 造 を持 ち,細 粒,ガ 汰 珪 質 岩 類 か ら は,ペ の よ い 細 粒 粘 土 岩 で 平 行 葉 理 を持 つ.い ず れ も放 散 虫, ラ ス 質 でvitrictuffに 分 類 され る.珪 質 泥 岩 は,淘 が 報 告 さ れ て い る(磯 の コ ノ ドン ト,海 綿 骨 針 を大 量 に含 み,逆 に陸源粗 粒砕 ル ム 紀 型 コ ノ ドン ト及 び 放 散 虫 崎,1978:須 後 の 検 討 に よ り,こ れ ま で に 約20地 屑 物 質 を全 く含 ま な い.層 厚 及 び 産 出 化 石 に 基 づ い て 放 散 虫 が 得 ら れ た(磯 崎,投 推 定 さ れ る 堆 積 速 度 が 極 め て 低 い こ と か ら,こ れ らの れ た 化 石 群 集 を以 下 に 示 す 。 珪 質 岩 類 は 陸 域 か ら離 れ た 場 で形 成 さ れ た 遠 洋 性 ∼半 コ ノ ド ン ト=④ldiognathoides 遠 洋 性 堆 積 物 と推 定 さ れ る.こ れ ら3種 互 の 随 伴 関 係,特 の 珪 質 岩 は,相 に 層 序 学 的 漸 移 関 係,及 微 化 石 の デ ー タ に基 づ け ば,新 以 前 に は,Fig.3Aに び後述 す る 改 層 中 に と り込 まれ る 示 す よ う な 初 生 的 層 序 を な して い た と推 定 さ れ る. 花 闇 岩 類:角 る.Foliationが る.岩 mgatUS群 集(石 群 集(ペ 相 当す 質 及 び 組 織 に お い て 黒 瀬 川 構 造 帯 レ ンズ 状 部 の 川 ほ か,1956)に 酷 似 す る. 灰 岩礫 岩 産化石 石 灰 岩 礫 岩 か ら は,従 の 後 さ ら に,14地 紀 型 の サ ン ゴ,コ ケ 虫,コ (磯崎,1985のTable2参 イ プ1・IIIの .cor- 炭 紀 新 世),⑤DiPlognathodus oertlii 放 散 虫=①Pseudoalbaillella lomentaria群 集(ペ sp.D群 古 世 最 末 期 ∼ 中 世 初 頭),④P.globosa群 中 世 中 葉),⑤Follicucullus scholasticus群 紀 中 世 最 末 期 ∼ 新 世 最 前 期),⑥F.falx群 紀 中 世 最 末 期?∼ 集(ペ 新 世),⑦Neoalbaillella ル 集(ペ 集(ペ ル ム紀 集(ペ ル ム紀 集(ペ 集(ペ ル ム ル ム ornithofor- ル ム 紀 新 世 後 期). ノ ド ン ト及 び 放 散 虫 群 集 の 後 に付 した 年 代 に 関 し て は,LANE&STRAKAII(1972),BENDER& 来 よ りペ ル ム 紀 新 世 紡 錘 虫 の 産 出 が 知 られ て い た(ToRIYAMA,1942;KANMERA, 1954).そ sinuatus-I ル ム 紀 古 世 末 ∼ 中 世 初 頭). な お,コ A.石 れ ま で に識 別 さ ム 紀 古 世 中 期 ∼ 後 期),②P.rhombothoracata群 mis群 産 出化 石 と年 代 の 点 よ り コ ノ ド ン ト, 稿 中).こ ル ム 紀 古 世 後 期),③Albaillella 閃 石 閃 緑 岩 な い し石 英 閃 緑 岩 か ら な 顕 著 に 発 達 し,cataclasiteに 三 滝 花 簡 岩 類(市 鎗 他,1983).そ 点 の 石 灰 岩 礫 岩 か らペ ル ム ノ ドン ト等 が 得 ら れ て い る 照).Table1に 示 す ように タ SToPPEL(1965),KozuR(1975),IGo(1981),IsHIGA etal.(1982),CARIDRoIT&DEWEvER(1984)に 基 づ く. こ れ ら の 群 集 の 中 で,単 れ た の は ①,②,③ 一 の 岩体 内で連 続 が確 認 さ の 群 集 の み で あ る(Fig.3参 照) . 礫 岩 の 礫 に は ペ ル ム紀 古 世 ∼ 中 世 の 化 石 を 含 み,年 代 の 上 限 が ペ ル ム 紀 中 世 で あ る の に対 し,タ イ プIIの 礫 岩 に は ペ ル ム 紀 新 世 化 石 が 含 まれ る.い ず れ も基 質 の 年 代 が 判 明 して い な い が,各 々Table1に 示 さ れ る 年 代 範 囲 に形 成 さ れ た と推 定 され る. C.新 改層 の年代 新 改 層 の 主 体 を な す 礫 質 泥 岩 か ら は,化 て お ら ず,直 石 が 得 られ 接 年 代 を知 る こ と は で きな い.本 最 も若 い 年 代 を示 す.ペ 層 中で ル ム紀 新世 後期 の珪 質泥 岩 お よ び ペ ル ム 紀 新 世 な い しそ れ 以 降 と さ れ る タ イ プIIの B.珪 質 岩類産 化 石 石 灰 岩 礫 岩 が と も に 外 来 性 岩 体 と して 産 す る こ と か Fig. 3. (from Columnar sections of siliceous rocks contained in the Shingai Formation Isozmu, in prep.). Summarized from individual sections (B), idealized sequence is given in (A).Note their stratigraphic change in lithology. ら,本 層 の 年 代 は ペ ル ム 紀 新 世 最 末 期 な い しそ れ 以 降 こ とが 可 能 で あ る.す と推 定 さ れ る. 岩 礫 岩 等 の 粗 粒 砕 屑 岩 類,及 外来性 岩体 の 起源 上述 の とお り新 改層 中の 外来性 岩 体 に は互 いに異 な 緑 色 片 岩 等,そ な わ ち,砂 岩 や タ イ プIIの 石 灰 び圧砕 花 商 岩類や 高 圧型 れ 自体 が 陸 域 由 来 の 巨 礫 で あ る もの が 前 者 の グル ー プ と して,一 方 緑 色 岩 類,石 灰 岩,タ イ プ1・IIIの ャ ー ト,酸 性 凝 灰 岩,珪 質 石 灰 岩 礫 岩,チ る岩相 及 び年代 を もつ様 々な もの が含 まれ る.こ れ ら 泥 岩 等 の 陸 源 粗 粒 物 質 を 全 く含 まな い もの が 後 者 の グ の もの は粗 粒陸 源 砕屑物 質 の有 無 とい う観 点 か ら,基 ル ー プ と し て 各 々 ま とめ ら れ る. 本 的 に陸域 に近 接 した場 で形成 され た もの と,陸 か ら 離 れ た海洋 に起 源 を もつ ものの2グ ル ープ に大 別 す る 前 者 の グ ル ー プ の 砂 岩 や タ イプIIの 石 灰 岩 礫 岩 に 含 まれ る砕 屑 粒 子 に は,中 ∼酸 性 火 成 岩 ・火 砕 岩 類 が 大 Fig.4.Reconstruction ly contained 量 に 含 まれ る.特 に,黒 model for primary in the Shingai depositional Formation(from 瀬川構 造帯 レンズ状 部の構 成 要 員 で あ る 三 滝 花 醐 岩 や 溶 結 凝 灰 岩 等 に 酷 似 す る もの sites of the pelagicsediments IsozAKI ,present- ,in prep.). 大 か ら長 径20mに suppertedの 及 ぶ 種 々 の 岩 体 を い ず れ もmatrix- 状 態 で 含 ん で お り,大 規 模 な ス ラ ン ピ ン が 含 ま れ る こ と は 重 要 で あ る.ま た 圧 砕 花 簡 岩 類 及 び グ や 土 石 流 に よ る 堆 積 物 に類 似 す る.こ 高 圧 型 緑 色 片 岩 も,同 様 の もの が 黒 瀬 川 構 造 帯 レ ンズ1 搬 ・堆 積 機 構 を 発 生 し う る不 安 定 な 重 力 場 の 斜 面 を 持 状 部 に 認 め られ る こ とか ら,こ れ ら の 地 層 ・岩 石 は,い つ 点 に お い て,海 ず れ も 当時 の 黒 瀬 川 地 塊 に 起 源 を も ち,そ の 形 成 場 と して の 条 件 を満 た す(e .g.MoORE の砕 屑物 の 到 達 範 囲 内 に お い て 堆 積 な い し定 置 した もの で あ る と 考 え られ る. 溝 周 辺 ,特 に 海 溝 内 側 斜 面 は,本 層 et al., 1976). こ れ らの こ とか ら,筆 者 は 新 改 層 の 形 成 場 をペ ル ム これ ら に 対 して,後 岩 は,そ の よ う な運 者 の グ ル ー プ の 緑 色 岩 類 ・石 灰 の 岩 相 ・年 代 か ら判 断 し て 隣 接 す る"臼 層 群"UnitIの 緑 色 岩 類 ・石 灰 岩 に 対 応 す る.こ 紀 末 頃 の 黒 瀬 川 地 塊(島 弧 な い し微 小 大 陸)と,そ の 木谷 北 方 に 拡 が る海 洋 プ レ ー ト との 間 に存 在 し た収 束 域 と れ ら 推 定 して い る(Fig.5).お そ ら くFig.4に 示 す よ う な地 の 緑 色 岩 類 ・石 灰 岩 は,初 生 的 に は ペ ル ム 紀 古 世 ∼ 中 質 体 を上 に の せ た 海 洋 プ レー ト(FarallonPlateま 世(一 は 未 知 の プ レ ー ト)が黒 瀬 川 地 塊 の 下 へ 南 に 向 っ て 沈 部 石 炭 紀?)に 存 在 してい た海 山及 びそ の項部 に 発 達 した 生 物 礁 複 合 体 な い し石 灰 岩 マ ウ ン ドの 一 部 み 込 ん で い た の で あ ろ う.珪 と して 形 成 さ れ た もの で あ る と推 定 さ れ る.ま たタ イ もに よ り泥 質 に 変 化 す る こ と,ま プ1・IIIの 石 灰 岩 礫 岩,allodapic石 山 の斜 あ っ て,他 灰 岩 は,海 た 質岩類 の岩相 が年 代 とと た石 灰岩礫 岩 の 中に に 比 較 して 若 い 年 代 を もつ タ イプIIの 礫 岩 面 下 底 周 辺 に堆 積 して い た 石 灰 質 重 力流 堆 積 物 と み な に限 っ て粗 粒 陸 源 砕 屑 物 を 含 む 事 実 は,共 さ れ る.い ず れ も粗 粒 陸 源 物 質 を含 ま な い こ とか ら,遠 場 の 環 境 が 遠 洋 性 条 件 か ら陸 域 の 影 響 を こ う む る状 況 洋 性 環 境 の 堆 積 物 と推 定 さ れ る.一 に 変 化 した こ と を示 して お り,陸 縁 に お け る海 洋 プ レ 方,珪 い て も,粗 粒 物 質 を 含 ま な い こ と,ま 質岩類 につ にその 形成 た お よそ1000年 毎 に 数mmと 算 定 さ れ る低 い 堆 積 速 度 を もつ こ と か ら, 遠 洋 性 の 深 海 底 堆 積 物 とみ な さ れ,上 述 の 石 灰 岩 ・石 灰 岩 礫 岩 とは 同 時 異 相 ・側 方 移 化 関 係 に あ っ た と推 定 され る.こ れ ら の 各 種 遠 津 性堆 積 物 の 初 生 的 形 成 場 の 位 置 関 係 を復 元 した モ デ ル をFig.4に 示 す. 新 改層 の 形成 以 上 の こ と か ら,新 改 層 中 に は,ペ ル ム 紀 当時 の 黒 瀬 川 地 塊 近 辺 で 形 成 さ れ た 岩 石 ・地 層 と陸 域 か ら離 れ た 海 洋 中 で 形 成 さ れ た 岩 石 ・地 層 が,各 々外 来性 岩体 と して 混 在 す る こ とが 明 ら か に な っ た .こ の よ う な,本 来 互 い に 異 な る場 で 形 成 され た グ ル ー プ の 岩 石 ・地 層 が,水 平 方 向 に 著 し く接 近 し,混 在 化 し う る場 を,プ レー ト収 束 域(海 え ら れ る.ま 溝)以 外 に 求 め る こ と は難 しい と考 た 新 改 層 の 主 体 を な す 礫 質 泥 岩 は,小 礫 Fig.5.Schematic model position of seamount sand mass in Late showing relative ancient"Shirakidani" the Kurosegawa Permian. land- 209 一 トの 収 束 を反 映 し た現 象 と して 理 解 され る. 新 改 層 と同 様 な い し類 似 の 特 徴 を もつ 地 層 群 は 四 国 各 地 の 秩 父 累 帯 北 帯 南 縁 及 び 中 帯 と さ れ た 地 帯 に認 め られ る(e.g.市 ノ瀬 層 群,檜 曽根 層 群,土 分 布 す る ジ ュ ラ紀 の 収 束 域 産 物(e.g.上 層 群)と は,岩 され る.ま 磯 崎 行 雄,1978:四 居 層 群).こ れ ら の ペ ル ム 紀 末 の 収 束 域 産 物 は,現 在,よ り北 方 に 八 川 層,剣 こ れ らの 地 層 群 の 形 成 は 遅 く と も ト リア ス 紀 中 世 に は 完 了 し て い た と考 え られ る.そ の 後,ジ ュ ラ紀 に 北 部 秩 父 海 盆 が 最 終 的 に 閉 塞 す る 造 構 過 程(勘 米 良,1980; 市 川,1982:丸 山 ・古 谷,1983)が ユ ー ラ シア大 陸南 縁 部 で進 行 し,黒 瀬 川 地 塊 が ユ ー ラ シ ア 大 陸 に 衝 突 ・ 付 加 す る 時 点 で,上 述 の'ペ ル ム 紀 末"の 地 層 群 も同 様 に 大 陸 縁 に 付 加 ・合 体 した と推 定 され る. 謝 辞 本 研 究 を進 め る に あ た り,大 阪 市 立 大 学 市 川 浩 一 郎 教 授 か らは 有 益 な 御 助 言 を た ま わ っ た.ま 昭 氏,松 煕 教 授,富 田 哲 夫 氏,前 島 渉 氏,高 た同大 学 八 知大 学波 田 重 山 大 学 丸 山 茂 徳 氏 か ら は貴 重 な 御 意 見 を い だ だ い た.以 上 の 方 々 に 対 し記 して 感 謝 の 意 を 表 す る. な お研 究 費 の 一 部 と して 文 部 省 科 学 研 究 費 補 助 金 (No.59340051)を 使 用 した. 文 献 BENDER, H. and STOPPEL, D., 1965: Perm-Conodoten. 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