アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？ －地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター－／坂本，小川25

アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？
― 地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター ―坂本正夫 ，小川勇二郎
１

２

2013年9月20日受領，2013年11月4日受理．

（要旨）アメリカ合衆国ユタ州にあるアップヒーバルドームは，インパクトクレーターとして国際登録されている．この地形は，長い間地下深くに存在する岩塩層の上昇によって形成されたと言われてきたが，その後隕石の衝突によって形成されたとの説が広まってきた．文献研究で両説の言い分を踏まえた上で現地調査を行い，関連する諸現象との比較も行った結果，この地形はインパクトによって形成されたものの，地下に岩塩層が存在することによってクレーター地形が修正されたとの結論に至った．

1. はじめにユタ州ソルトレイクシティの南方からアリゾナ州およびコロラド州の西部にかけて，コロラド高原が広がる．その中央にコロラド川が大きく蛇行しながら南西へ流れ下っている．ユタ州南部のコロラド川の中流で，支流のグリーン川が合流する．両河川に挟まれた三角地帯には，キャニオンランズ国立公園が広がっていて，その中にアップヒーバルドームがある（図 1）．キャニ
オンランズ国立公園一帯の地質は，地表付近ではトリ
アス紀上部からジュラ紀に及ぶ地層が広がり，ジュラ
紀よりも上位の地層はおそらく新生代以降の侵食で削剥されてしまっている．
ドームの中心にある中央丘には，ペルム紀最上部のホワイトリム砂岩層とトリアス紀のモエンコピ層が複図1： アップヒーバルドームの位置図．

ら，より外側では地層が徐々に緩やかに波うって平坦となる．内側のリムから 3 km 以上離れるとほとんど
水平層となる [1]（図 3）．

雑な構造をなして分布し，その周りにトリアス紀のチ

アップヒーバルドームの直径は約 9 km で乱されたンリ層が囲んでいる．これら 3 層は，逆断層を主とす

範囲は約 5 km の説と，5.5 km 以上の説と，7～8 km

る複雑な構造を呈している（図 2）．内縁の壁はそそりであるとする説があるが，インパクトクレーターの国立った断崖地形をなし，そこから外側へは最大 80 度

際登録では直径 5 km で登録されている．形成年代にに傾斜するジュラ紀のウィンゲイト砂岩層，さらに上

ついてはさまざまな考え方がある．すなわち，ジュラ

位へジュラ紀のカエンタ層とナバホ層が重なっている．

紀中期カーメル層とエントラダ層の間の堆積時の説，

これらの地層は，ドームの円形リムから外側へリング

白亜紀マンコス層の堆積時の説があり，国際登録では状に地層が窪んでできた構造（向斜構造）をつくりなが6500 万年前（白亜紀最末期）と登録されていて，推定にはかなり幅がある．このドームの直径と形成年代と1. 飯田市美術博物館
2. 元筑波大学
ic90877@city.iida.nagano.jp■2014遊星人Vol23-1.indd

25の値のそれぞれには大きな幅があるのは，様々な研究者によって地形や地質の解釈が異なっているためでも2014/03/13

15:06:18

26

日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 1, 2014

図3： アップヒーバルドームの内部，直径2kmの内縁までを連続撮影した合成写真（上図）と地質断面図（下図）．上図写真の内部は中央丘．写真はドーム南部の内縁の北から南に向けて全周を撮影．下図はKriens et al.（1997）を簡略化して編集したもので，中央丘を通ってほぼ北東―南西で切った断面を示す．矢印で示す内縁の外側に複数の大小の窪地がリング状に取り巻く．中央丘の部分には入り組んだ小断層が密に形成されていて地層の変形も激しいが，その構造の詳細は省略する．地層の模様は図2と同じ．

よって形成されたという岩塩ドーム説が McKnight によって提案された．以来，アップヒーバルドームの名
称 は， 隆 起 を 意 味 す る upheaval と い う 普 通 名 詞 がdome になって上昇してきたというこの説を踏襲した名称のまま現在のインパクトクレーターに使われている．
図2： アップヒーバルドームの地質柱状図．Kriens et al.（1997）
を簡略化して編集した図．

岩塩ドーム説によると，石炭紀後期にはすでに岩塩層がドーム状に上昇を開始し，その後，トリアス紀，ジュラ紀にかけて堆積時にも継続的に上昇した．それある．筆者らの調査によると，アップヒーバルドーム

らの時代には，まだ十分に固結していない地層を複雑

は，直径約 2 km の内縁をもつとともにその外側にドに変形させるに足る岩塩の上昇が続き，ジュラ紀になームを取り巻く向斜構造があり，さらにその外側に同ってそれが地表へ抜け出た後にピンチオフし，最後に心円状に直径 6～7 km のリングが取り巻いた多重リ

閉じる段階で生じた不安定地形により重力崩壊が生じ，ング構造をもっていると言える．このドームの地形お側方に短縮する構造が形成されたというシナリオであよび地質を文献研究した上で現地調査し，インパクトる．この説では，現在見られる構造を形成するには，

クレーターの地形が修正されていく過程を議論して考石炭紀後期からジュラ紀まで，およそ 1 億年近くにわ察する．

たる非常に長い時間がかかったことになる．
一方，こうしたゆっくりとした構造形成説に真っ向2. 研究史2.1

両説の登場から対立する隕石による衝突説が提唱された [2]．それは，アップヒーバルドームとその周辺のすべての変形構造が，隕石ないし小惑星の衝突によって，ほとん
ど短時間に出来たとするものである．その後，詳細なアップヒーバルドームは，1930 年代に地下の岩塩地質調査にもとづいて数種類の大小の地質構造が，隕層が地層を押し分けてドーム状に上昇してくることに

石衝突によってほぼ同時に形成されたとの構造形成モ■2014遊星人Vol23-1.indd

26

2014/03/13

15:06:21

アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？ －地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター－／坂本，小川27

デルが提出された [1]．しかし，岩塩ドーム説とイン間で形成されたと推定され，インパクトによるものでパクト説の両説とも，直接的な証拠に欠けるきらいはあって，岩塩による静的なドーム状の構造で形成させあった．

るには不十分であること [8] などインパクト説を支持

2.2

岩塩ドーム説の限界

地震探査，ボーリングなどを含む地下物理探査では，地下の岩塩層は現在約 450 m もの深い位置にあって，する報告が相次いだ．以上のように ,衝突による高圧で形成される組織が発見されたことによって , アップヒーバルドームがインパクトによって形成されたことは確実となった .

浅い部分には存在しないことが判明した [3] [4]．また，岩塩層が地上に突き抜けてピンチオフする例は，現在

3. 両説の問題点の地球上では知られていないことなどからも，岩塩ドーム説は説得力に欠ける非現実的なことであると考え当初の岩塩ドーム説は，その後のインパクト説に沿られるようになった．仮に浅所まで岩塩が上昇して来ったさまざまな証拠が見出された結果 , 苦境に立つにたとしても，途中で地下水によって溶解して失われて至った．インパクト説による形成過程は，岩塩ドーム

しまう．つまり，岩塩ドームの上昇だけでは，アップ説の形成過程に比べて圧倒的に短時間である．しかし，ヒーバルドームに見られる構造は形成しにくいことがアップヒーバルドーム全体のありさまを広く考察して分かった [5]．

みると，すべての大小の地質構造がインパクトの衝撃

2.3

インパクト説の証拠の発見だけでできたものであるかの論証は，未だに不十分であるように思われる．その最大の問題は，インパクト

インパクト説の立場からはその後，ホワイトリム砂

によって形成されたクレーターであることは確実であ岩層内に , 衝撃で出来たと思われる砕屑岩脈がリムのったとしても，地下にある厚い岩塩層がインパクトに内側で発見された．砕屑岩脈は円摩された砂粒子から関わって何も影響を与えなかったのかということであなる砂で構成されている事例がある中で，この岩脈内る．そこで，以下に問題点を整理して，インパクトク

では角張っている砂粒子であることから，衝撃によっ

レーター地形の修正過程を提案する．

て短時間で岩脈が形成されたものであると考えられた．
また，重要なショックの指標としてのシャッターコー

3.1

地形分類から見た隕石クレーターンや衝撃変成石英に形成された planar deformation

地球上の隕石クレーターは，地形的に大きく 3 種類

features（PDFs）（以下「面状変形組織」と記述）が，中に分類される [9]．クレーターの形成条件によっても央丘や内側のリムの地層から報告された [1]．さらに，サイズが異なるが，概ね直径 4 km 未満までのクレー

地層の変形が著しい中央丘では，衝突時に水圧破砕がターは単純型クレーターで，お椀状の地形である．そ生じ帯水層の基底部に衝撃波が走って生じた構造が示

れより大きな直径で概ね 100 km までのクレーターはされた [6]，リムでのウインゲート砂岩層内での岩脈複合型クレーターで，円形クレーターの内部に中央丘構造や破砕して流動する構造，岩石の流動構造などのが形成されたものである．これより大きな直径のクレマクロからマイクロな構造観察とそれに伴う実験的なーターは多重リング型クレーターで，円形構造の周囲データから，それらのすべてはインパクトで形成されにリング状の地形が複数取り巻く [10]．それぞれの直たと解釈できるとされた [7]．しかし，石英の高圧相径に対する分類は，地球上の大まかな傾向を示したもの多くが侵食によって失われてしまっていること及び，ので，クレーターの形成される地質の違いや衝突する

その面状変形組織を結晶構造レベルでは未確認である

隕石の種類，速度，角度などによって異なる．

ことがインパクト説の説得力を高められない原因にな

アップヒーバルドームの場合，直径約 2 km の内縁をもち，その外側に直径約 5 km のリング状の地形をっていた．
近年，面状変形組織が TEM で明瞭に確認され隕石

もち，さらにその外側にも直径 6～7 km に同様な地形

衝突説が決定的となった [7]．見出された石英中の圧が形成されている．また，円形地形の中心には中央丘

縮変形バンドは，平均圧力が 0.7 GPa と 4.6 GPa とのが形成されている．アップヒーバルドームは地球上の■2014遊星人Vol23-1.indd

27

2014/03/13

15:06:21

28

日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 1, 2014

図4： 水系図．二本線はコロラド川とグリーン川，黒太線は主な支流を示す．アップヒーバルドームから北西に流れる流系
を黒丸点で，また分水嶺を破線で示す．

図6： ドーム内縁の南縁における割れ目の写真．細長いクリノ
メーターの方向に発達した割れ目で，左の方向がドームの中心．写真の垂直方向はナバホ砂岩層の地層面．

図5： アップヒーバルドームの直線的な排水地形．奥正面に切れた部分が唯一の排水路．写真はドーム内縁の南東から北西に向けて撮影．

図7： カナダホートンクレーター（直径23km）の構造図．黒い線
は，放射状と同心円状の断層．Osinski et al.（2005）の図を簡略化し，断層線のみを表す．

クレーターサイズで見ると単純型クレーターに近いが，侵食地形の違いを，現地の地形観察と 62500 分の 1 地

中央丘をもつために複合型クレーターになっていて，

形図とを合わせて考察した．コロラド川は大きく蛇行

しかもより外側のリングを含めると多重リング型に分しているが，全体的な流れの向きは北東から南西であ類される形態をもっている．

る．その主な支流は概ね北西―南東方向の渓谷をなし

この形態は，衝突した大地の地質と地質構造が関係ている．これに対して，グリーン川も大きく蛇行してしているものと思われる．すなわち，地下に厚い岩塩はいるが，全体的な流れの方向は北西から南東に向い層が存在し，インパクトによって岩塩層に刺激を与えている．その主な支流は概ね北東―南西方向の渓谷をた可能性がある．

なしている．つまり，それぞれの本流と支流はほぼ直3.2水系から見たアップヒーバルドームの意義

交する河谷の侵食を行っている（図 4）．コロラド川水系とグリーン川水系との境にある分水嶺は，広大な平アップヒーバルドームを中心として，その東西両側

原の中にあって視覚的には分水嶺と認識できにくいが，に広がるコロラド川水系とグリーン川水系との河谷の地形図では確実に分水嶺が存在し，アップヒーバルド■2014遊星人Vol23-1.indd

28

2014/03/13

15:06:33

アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？ －地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター－／坂本，小川29

図8： アップヒーバルドームの褶曲．内縁の壁に見られる砂岩層の褶曲．内縁の南部から撮影．

図9： アップヒーバルドームの内縁の外斜面．外斜面の下部（写真下部）から内縁（写真上部）を見上げた写真．図9に見られる100 ～ 150mの波長の褶曲は，小刻みに波打った形状に換わっている．

ームはグリーン川水系に位置していることが分かる

ームの中心に向かって形成されている割れ目が顕著で（図 4）．分水嶺からアップヒーバルドームを含んでグあるが，砂岩の走向方向にできたドームの中心から同

リーン川までを直線距離で結ぶルートの高低差を測っ心円状に形成された割れ目も不明瞭ながら観察できる．

た結果，傾斜角は約 2 度である．視覚的に捉えることこうした割れ目は内縁の一部に明瞭に発達していて ,のできないほどの緩やかな傾斜で，グリーン川方向へ

インパクトによって形成される現象であることを示す．

傾いているといえる．これと同様の現象は，分水嶺か放射状と同心円状の 2 成分の割れ目は，規模の小さいらコロラド川の斜面にも同じように生じ，分水嶺から

御池山隕石クレーターでも報告されている [11]．

コロラド川に緩やかな傾斜で傾いている．以上のよう

アップヒーバルドームの断層は，大きく 2 領域に分に，アップヒーバルドームから発する排水路としてのけられて形成されている．一つは，ドームの中心にあ

河谷は 1 本であって , 北西から南東に向かって形成さる中央丘にのみ逆断層が密に発達している．そのためれている（図 5）．

同一地層が高角度に傾斜して繰り返す構造が形成されこのことは，1 方向に天水が集中する作用によって形成されてきたものと考えられる．地下から岩塩層がている．この断層群は中央丘の部分にのみ形成され，ドームの周囲にはつながっていない [1]．

上昇してきて円形構造を形成する場合は，円形構造のこれに対して，内縁の周囲には放射状と同心円状の中心から全方向へ対象的な排水地形が作られるはずで逆断層がともに形成されている．放射状と同心円状のある . 天水が 1 方向へ集中して 1 方向だけの河谷を形

断層は，規模の大きな隕石クレーターに形成されるこ成することからも，アップヒーバルドームの形成の仕とが多く，ホートンクレーター（Haughton crater, 直

方は , まずインパクトによって導かれた可能性が高い．

径 39 km，カナダ）に典型的に現れている
（図 7）
．また，

3.3

岩石の割れ目と断層，褶曲の形成

規 模 の 小 さ な タ ブ ン・ カ ハ ラ・ オ ボ ク レ ー タ ー（Tabun-Khara-Obo crater，直径 1.3 km，モンゴル）

アップヒーバルドームの最も内側の直径約 2 km のにも両方向の断層が報告されている．規模が大きいク

内縁には岩石の割れ目，断層，褶曲が発達している．

レーターに形成される典型的な放射状と同心円状の断内縁では，三畳紀のカエンタ層に数 cm 間隔で割れた層はクレーターの全域に形成される傾向がある．一方，砂岩層が露出している．緩やかに傾斜した砂岩層の走アップヒーバルドームの場合，これら 2 方向の断層は向方向に対してそれに直交するような高角度で割れ目内縁の付近に留まっている．特に放射状の断層は内縁が密に形成され，割れ目に沿って剥げやすくなっていに短く形成されているのみである．この現象はこれらるために剥げた部分の凹凸が明瞭に見える（図 6）．ドの断層がドーム全体に及ぶ形成機構によって形成され■2014遊星人Vol23-1.indd

29

2014/03/13

15:06:41

30

日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 1, 2014

たものではないことを示唆している．

ていている礫が含まれ，衝撃角礫岩と呼ばれる．一般

さらに，褶曲構造に注目すると，アップヒーバルド

的に，隕石クレーターには衝撃角礫岩が存在し，そのームでの地層の褶曲は，ドームの内縁の付近に際だっ中に含まれる衝撃変成石英や溶融ガラスなどによってていて，内縁のほぼ全周で内縁に沿って褶曲を観察す

インパクトで形成されたことが証拠だてられる．

ることができる．この褶曲はドームの中心から放射状

ロックエルム隕石クレーター（Rock Elm meteoriteの褶曲軸をもち，1 波長が 100 m ～150 m 程度でくり

impact structure，直径 6.5 km，U.S.A.）
では，4 億 500返す（図 8）．フリルのついたスカートのように内縁の万年から 4 億年の間の形成年代が推定され深く侵食さ部分で放射状の褶曲になっているだけであり，縁かられているが，衝撃角礫岩層がおよそ 100 m の厚さで残離れると急激に褶曲が弱くなっていく．そのため内縁っている . その中の石英からは，鉱物顕微鏡によっての外斜面では褶曲が弱まり緩やかな波打った地形に変面状変形組織が確認され，衝撃圧縮力は 5～10 GPa とわっている（図 9）．つまりこの褶曲の形態は，アップ推定されている [14]．このように，アップヒーバルよヒーバルドーム全体に及ぶ作用で形成されるものではりかなり古い年代で深く侵食されたクレーターであっないことを示唆している．また，この内縁の褶曲されても，衝撃角礫岩が存在し面状変形組織が確認できるた部分では放射状の短い断層が粗い間隔で形成されて場合もある．

いることから，これらの断層と褶曲は一連の形成機構で形成されたことを示唆している．

アップヒーバルドームでは現在までに多くの研究が行われ報告されているが，衝撃角礫岩が発見されたとクレーターに形成された褶曲の事例として，クロッの報告はない．アップヒーバルドームがインパクトでクドクリーククレーター（Crooked Creek impact crat-

形成された時には，当然大量の衝撃角礫岩が形成され

er, 直径 7 km, U.S.A.）ではクレーター形成時にクレーたことは疑う余地のないことである．それにも関わらター壁が重力による崩壊によって中心へ押し出す時にず衝撃角礫岩は現存しないようだ．その理由は，以下センチメートル以下の褶曲がクレーター内に広く形成のように考えられる．

されることが知られている [12]．アラグアイナインパ

アップヒーバルドームが形成された年代は，かなりクト構造（Araguainha impact structure，直径 40 km，

粗い形成年代の推定しかなされていないが，すでに述ブラジル）ではクレーター縁から中央丘に向かって最べたように，およそ 1 億 7000 万年～6500 万年までの上部の地層が横倒しになって広く褶曲している [13]．

間とされている．この期間はジュラ紀中期から白亜紀

いずれもこれらはクレーターの形成時に内部の地層が末にかけての大きな幅のある年代であるが，アップヒ

広く褶曲を受けたものでクレーターの内縁に沿って限

ーバルドームの周辺には現在それに相当する地層は，定して形成されているものではない．

侵食によって失われ存在していない．現在は，ジュラ

以上のことから，アップヒーバルドームの断層と褶紀下部と推定されているナバホ砂岩層が最上部層であ曲は，内縁に沿った局地的に限定的な作用で形成される．したがって，推定されているインパクトの年代のたものであり，インパクトクレーターの特徴としては

地層は，現在は存在していないことになる．衝撃角礫

異例なものと言える．

岩がどこかに発見されるかは今後の課題となるが，地3.4

衝撃角礫岩の存在

インパクトによって隕石クレーターが形成される時，地表面が衝撃圧縮を受けその圧縮力の規模に応じて地表から地下にかけての岩石類が角礫化して空中に吹き層の残存がないこと，および幅の大きなインパクトの推定年代との関係からは衝撃角礫岩を発見することは，
現時点ではかなり難しい状況にあると言える．

3.5

衝撃を受けた基盤岩

飛ばされる．その角礫化した岩石類のあった空間がク

地表の岩石が衝撃を受けてできた角礫岩とは別に，

レーターとなる．次の瞬間からはクレーターの外にも衝撃を受けた基盤岩の中に含まれる石英が面状変形組

fall out して角礫化した土石が少し積もるが，多くは織を形成する事例もある．アリゾナ州のメテオールク

そのクレーター内に fall back してクレーター内を埋レーター（Meteor crater, 直径 1250 m）では，ココニ

積する [10]．この角礫化した土石には強い衝撃を受け

ノ砂岩層に石英の面状変形組織や高圧相としてのコー■2014遊星人Vol23-1.indd30

2014/03/13

15:06:41

アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？ －地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター－／坂本，小川

31

サイトやスティショバイトが報告されている．御池山

アップヒーバルドームでは北西への一方向のみを直線

隕石クレーター（直径 900 m）では，チャートの基盤岩

的に深く彫り込んだ排水路が存在することは，地下のにある石英脈に最高 2 方向の面状変形組織が確認され， 岩塩層が上昇してくることでは説明ができにくい．ア
そこからの衝撃圧縮力は 8～10 GPa と推定されている．

ップヒーバルドームの衝突現象の推定では，中央丘をフォルシュ構造（Foelsche structure, 直径 6 km, オー構成する地層にできた多くのスラストの運動方向から，

ストラリア）では，クレーター内部を構成するブカラ

北西方向から南東方向への斜め衝突が議論されている

ラ砂岩層の最下部層に含まれる石英粒の 2～10% に面[15]．斜め衝突によってクレーターが形成された場合，状変形組織が確認され，最高 5 方向の変形が報告されクレーターは円形に近い地形ができても放出された衝ている．ヤーラブッバインパクト構造（Yarrabubba

撃角礫岩の分布はかなり偏ることが知られている [16]．

impact structure，直径 30 km，オーストラリア）
では，

すなわち，斜め衝突をした場合，斜めに進入してきた

後期始生代のヤーラブッバ花崗岩の中に少なくとも 3

隕石の衝突した向きに最も多くの厚い衝撃角礫岩が積

方 向 の 面 状 変 形 組 織 が 確 認 さ れ， 強 い 衝 撃 を 示 すもり，逆に進入してきた方角には最も少なく積もる．

（1013）の結晶面に集中していると報告されている．フ

ほぼ平坦な面に形成されたクレーターでのその後の天レダフォートドーム（Vredefort dome，直径 300 km，

水は，最も薄い衝撃角礫岩の分布域から排水すること

南アフリカ）では，基盤岩の始生代のペグマタイトかになり 1 方向の排水路が形成される．

らの石英に 2 方向の面状変形組織が確認され，その内（0001）の結晶面に集中していると報告されている．

ドライアイス球体を使った地層中の上昇実験ではドーム状の隆起が生じ，ドームの中心付近には多方向のアップヒーバルドームでは，カエンタ層の砂岩とホ開口割れ目が形成される [17]．地下からの上昇によっ

ワイトリム砂岩層とに含まれる石英から面状変形組織てドームが形成された場合は，地表では円形かそれにが報告されている [3]．ホワイトリム砂岩層からの石近い形状で上昇・隆起すると見られることから，排水英の約 1% に面状変形組織が結晶面に対して平行から路は放射状に形成されるか少なくとも複数の排水路が準平行に 1 方向で形成されている．アップヒーバルド形成されるであろう．しかし実際はアップヒーバルド

ームでの衝撃圧縮力は面状変形組織の形成状況からームの中心から北西方向へ排水路が直線的に 1 本しか10 GPa 以下との報告があるが [7]，この衝撃圧縮力は形成されていないので，地下の岩塩層の関与は副次的

直径 5 km のアップヒーバルドームでの石英に及ぼしなものであると考えられる．なお，斜め衝突が北西かた圧縮力としては弱いレベルである．また，後期始生

ら南西へ起きたことと排水路が北西方向にできている代のヤーラブッバ花崗岩に形成されたヤーラブッバイ

こととの関連は不明であるが，斜め衝突による衝突のンパクト構造や始生代のペグマタイトに形成されたフ方向と大きく異なる方向に排水路が 1 本だけ形成されレダフォートドームのように，20 億年以上の長い地ている事例がある [18]．また，直径 39 km もあるホー質時代を経ても面状変形組織が保存され消滅すること

トンクレーターでも，アップヒーバルドームとよく似はない．古く見積もっても 1 億年足らずのアップヒー

た排水系をつくり最終的に 1 本の河川によってクレー

バルドームに形成されている面状変形組織が，弱いレ

ターから排水している．斜め衝突によるインパクトがベルの衝撃圧縮力が保存されていると見てよい．した

主原因で 1 本だけの排水路が形成された可能性が高い．

がって，アップヒーバルドームではインパクトによって形成されたものの大規模なリング構造を造るほどの衝撃圧縮力があったわけでないと推測される．

4.2

放射状の褶曲と断層の形成について

ドームの内縁に限ってドームの中心から放射状の小規模な褶曲と，その間に同じく放射状の断層が内縁に

4. 議 論4.1

地形および大構造の形成について

キャニオンランズ国立公園一帯の水系から見た時，■2014遊星人Vol23-1.indd

31

沿った領域にのみ形成されている．この褶曲と断層もやはり通常のクレーターでは認めがたい現象である．
放射状の褶曲が生じた原因を，半固結の地層か柔らかい地層であったためにインパクトに伴う衝撃に際して流動して生じたとする報告もあるが [1][3]，クレータ

2014/03/13

15:06:41

32

日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 1, 2014

直径 1250 m のメテオールクレーターでは，ココニノ砂岩層などの堆積岩層の中にクレーターが形成されているために典型的な形状が現れている [9]．
インパクトによってクレーターの内部から外部に放射状の断層が同心円状の成分と同時に形成されている事例は多く，ホートンクレーターに典型的に表れている．しかし，インパクトだけの作用でクレー
ターの縁に沿って褶曲が形成されている事例は無い．
こうした点からも，インパクト現象以外に別の要因
が構造形成に働いたことが考えられる．それは岩塩層の存在と挙動によるものと思われる．

4.3

インパクトクレーターが修正される過程

アップヒーバルドームは，一般的なインパクトク
レーターの分類から見ると，小規模なクレーター地形にも関わらず大規模なクレーターに相当する多重リング構造を持っている．その形成過程は，衝突による跳ね返りで中央丘ができ，それに伴ったクレー
ター壁の中心への崩壊が引き起こされることによって，周辺に多重リングが形成されたとの説がある
図10：アップヒーバルドームの形成モデル図．黒矢印：圧力と大きさと向き．破線矢印：地層の上昇下降の方向．網目模様：（岩塩層＝パラドックス蒸発岩）．A：宇宙からのインパクトによる衝撃圧縮力（下向きの最も太い黒矢印）による
クレーターの形成，次いでその圧縮力が地下の岩塩層へ伝
播（下向きの黒矢印）し，密度の低い岩塩層を刺激する．B：
圧力を加えられた部分の岩塩層を中心に少し上昇する．岩塩層の上昇は，それより上部の地層を押し上げる．地表付
近ではクレーター縁を拡大させて直径を広げるとともに中央丘を形成する．C：密度が低く流体的に振る舞う岩塩層
は，一定の高さまで上昇した後，重力によって下降に転じる．それに伴って地層も下降していくために，最大に拡大したクレーター縁は地層が下降する分だけ収縮する．そのためクレーター縁に沿った部分に褶曲が生じ，褶曲で賄うことができない量は断層ができる．

[19]．しかし，そうした考え方だけでは小規模なクレーター地形にどうして多重リングが形成されるのか，一般的な地球上のインパクトクレーターの特徴
からは説明できない．アップヒーバルドームの形成
は , インパクトの証拠が出されてインパクトクレー
ターによって形成されたものであるとしても，地下の岩塩層の挙動がクレーターの地形を修正していくことに関与していると考えられる．
まず，アップヒーバルドームがインパクトによって形成された時，最初の衝撃圧縮力によって形成されたクレーターは現在よりいくらか規模が小さかったであろう．その理由は，最初の衝突で地表面にクーの内縁部分のみに形成されていることを説明するこレーターを形成するだけではクレーター縁に褶曲はとはできにくい．特にクレーターの内縁に沿って放射生じず，実際に褶曲している撓みの空間分だけ少な状の軸をもつ褶曲が取り巻くことは，インパクトだけいクレーターの直径であったはずである．その衝突では説明し難い現象である．

の圧縮力は減衰しながらも地下へ進んで行く．もし一般に，単純型クレーターも複合型クレーターもク

地下に岩塩層が無く，コロラド高原を構成する砂岩

レーターが形成される時，衝突の中心から外側向かっを中心にした地層だけでできていた場合は，地下にて衝撃圧縮力が広がっていくために，基盤岩はクレー

進んだ衝撃圧縮力はある所で反転して上昇に転じ，

ターの外側に向かって押し上げられ，クレーターの外クレーターの中心の地層を引き上げて中央丘を形成

縁で傾斜がきつくなる [9]．基盤岩が地層の場合はクするだけで終わったはずである．

レーター縁に沿ってロート状に広がった形状になる．

■2014遊星人Vol23-1.indd

32

しかし，アップヒーバルドームの地下約 1300 m

2014/03/13

15:06:42

アップヒーバルドーム（U.S.A，ユタ州）はいかにできたか？ －地下の岩塩層によって修正されたインパクトクレーター－／坂本，小川33（現在の地表に対する相対的な深さ）には厚さ 400 m

ない排水路を説明することができ，内縁の付近だけにもなる岩塩層が存在している [3]．インパクトのにできた褶曲や断層をも説明することができる．こ

衝撃圧縮力は地下の岩塩層まで達してそれを刺激しうしたシナリオでは，インパクトの発生直後には内たと思われる（図 10A）．岩塩の密度は約 2.2 と比較

縁までのクレーター地形と中央丘が形成されたと見的軽い物質であり，わずかな差応力で流動を起こす

られるが，その後の岩塩層の伸縮やクレーターの直[20]．この厚くて軽く柔らかい岩塩層の上昇はクレ径拡大と縮小は徐々に時間をかけて進められていっーター内縁の変形と併せ，それより外側でも同心円たと考える．

状に地層をゆがませる効果をもち，リング状のクレ

なお，放出物としての衝撃角礫岩が現存しないこーターを形成させたものと思われる．サイズの小さととインパクトが生じた時の地表面や地層が現存しな複合型クレーターにリング状の地形が形成されたていないことで，本当のクレーター地形の全体像がめには，地下に厚い岩塩層があって流体的に振る舞見えない．そのために，クレーター地形を含めた広うことで生じるものと考える．

い範囲でどのような形状ができあがったかを正確にさらに，岩塩層はコロラド高原を構成する砂岩層把握してシナリオを組み立てることは困難である．

よりはるかに柔らかい物性をもっているために，ア以上，従来の研究と我々の調査にもとづいてアップップヒーバルドームの中心で地層が引き上げられてヒーバルドームのインパクト説に岩塩上昇説を加味くると同時に岩塩層も引き上げられる．柔らかい岩

した新しい考察を行った．

塩層はその上を覆う地層より流体的に振る舞うため

今後，周辺の可能な地層群の地質調査を行うことに，岩塩層は中央丘の付近を中心に岩塩が厚くなりによって，上記の困難を克服できるかも知れないがながら上昇していく．流動性のある岩塩層は上昇の最も重要な点の一つは，いつの時代に天体衝突が起勢いに乗って中央丘の隆起をわずかではあるが過剰こりその後どのような構造が形成されていったかのに押し上げる．それによってクレーターの直径を最その関係を明らかにすることである．

初よりわずかに大きくする（図 10B）．極端な例では，個体と液体とを同時に動かした場合，停止する時の5. まとめ慣性力の働きに差が出て液体の方が遅くまで流動することになる．

（1）地球上の隕石クレーターの地形分類では，概ね上昇の段階で中心に向かって流体的に振る舞って直径 4 km までが単純型，それ以上で直径 100 km

上昇した岩塩層は，その反動でわずかではあるが過までが複合型，それより大きなサイズでは多重リ剰に隆起した分だけ沈降する方向に押し下げようとング型となる．アップヒーバルドームでは，直径動く．その結果，わずかに膨らみ過ぎた岩塩層が下5 km 程度にも関わらず多重リングの形状をもち，がるのに伴ってその上の地層も少し下げられること

通常のインパクト現象では説明できにくい．

になり，クレーターの直径はいくらか小さくなる．

（2）コロラド川の水系と支流の水系の分布では，ア

その動きによってクレーターを構成する地層も全体

ップヒーバルドームとその周辺だけ支流の河谷の的にわずかに下降する．すると，一端できた最初の形成方向が異なっている．1 方向だけの河谷の形

クレーター縁は，延ばしたゴムが縮むように弛みが成はインパクトによる形成の方が理解しやすい．

生じて地層が褶曲する（図 10 C）．つまり内縁の付近（3）アップヒーバルドームの岩石の割れ目は，放射にのみ生じた褶曲は，クレーターサイズが小さくな状と同心円状に形成され，インパクトで形成されって撓んだ地層が造りだしたものである．そして褶る現象と同じである．しかし，クレーター内縁に曲だけではまかない切れない分の歪みは放射状の断限って断層と褶曲が形成されている現象は，イン層によって解消したものと考えられる．

パクトによって岩塩層が刺激され，比較的ゆっく

この仮説は，小規模な複合型クレーターの地形にりと上昇したためと考えられる．

できたリング状の地形を説明することができるばか（4）衝撃角礫岩は，アップヒーバルドームとその周りか，斜め衝突による放出物の分布差から 1 本しか辺では，インパクトが発生した年代の地層が削剥■2014遊星人Vol23-1.indd

33

2014/03/13

15:06:42

34

日本惑星科学会誌 Vol. 23, No. 1, 2014

されて残存しない可能性が高い．ドーム内の基盤岩[13] Lana, C. et al., 2006, Geology 34, 9.

からは弱い面状変形組織は確認されている．これは， [14] French, B.M. et al., 2004, Geological Society of
インパクト以外の原因でドームの大小の構造形成がなされたことを示唆する．
（5）アップヒーバルドームは，最初にインパクトが発America Bulletin 116, 200.
[15] Scherler, D. et al., 2006, Earth Planet. Sci. Lett. 248,43.

生したことが諸現象から説明できる．しかし，地下[16] Poelchau, M.H. et al., 2009, J. Geophys. Res. 114, 39.

に厚い岩塩層が存在したために，衝撃圧縮力が岩塩[17] Komuro, H., 1987, J. Volcanologycal. Geothermal.

層を刺激してそれを過剰に上昇させ，内縁のクレー
ターの直径を広げた．その後，流動する岩塩が下降に転じたために内縁の直径が縮み，内縁に沿って地層の弛みができて褶曲と断層が形成された．

Res. 31, 139.
[18] Kenkmann, T. and Poelchau, M.H., 2009, Geology 37,459.
[19] Huntoon, P.W., 2000, Utah Geological Association
Publication, 28, 1.
[20] 狩野謙一・村田明広 2002, 朝倉書店.

謝 辞[21] Osinski, G.R. et al., 2005, Meteorit. Planet. Sci. 40,
隕石クレーターの形成に関する全体的な指導をして1789.

下さった岡山理科大学の西戸裕嗣教授，構造地質学の観点から指導して下さった静岡大学の狩野謙一特認教授に感謝申し上げます．また，匿名の査読者には有益な指摘をしていただき内容が大きく改善でき感謝申し
上げます．

参考文献
[1] Kriens, B.J. et al., 1999, J. Geophys. Res. 104, 18867.
[2] Shoemaker, E. and Herkenhoff, K., 1984, Lunar Planet.
Sci. 15, 778.
[3] Kenkmann, T. et al., 2005, Geological Society ofAmerica Special Paper 384, 85.
[4] Louie, J.N. et al., 1995, EOS (Transactions, American
Geophysical Union) 76, 337p.
[5] Fillmore, R., 2011, The University of Utah Press. 88.
[6] Huntoon, P.W. and Shoemaker, E.M., 1995, Earth
Sciences 33, 561.
[7] Buchner, E. and Kenkmann, T., 2008, Geology 36, 227.
[8] Okubo, C.H. and Schultz, R.A., 2007, Earth Planet.
Sci. Lett. 256, 169.
[9] French, B.M., 1998, Lunar and Planetary InstituteContribution 954, P.120.
[10] Grieve, R.A.F., 1992, Tectonophysics 216. 1.
[11] Sakamoto, M. et al., 2010, Meteoriti. Planet. Sci. 45,
32.
[12] Kenkmann, T., 2002, Geology 30, 231.

■2014遊星人Vol23-1.indd34

2014/03/13

15:06:42