下中科学研究助成金取得者研究発表

研究発表⼀覧は下記からご覧いただけます。
https://www.shimonaka.or.jp/3s-grant-contest/

魚沼丘陵〜志賀高原地域，後期中新世〜前期鮮新世 THマグマと CA マグマの成因関係－北部フォッサマグナ，中央隆起帯北東部の前期更新世火山岩類の研究を基に－
法政大学第二中・高等学校
五十嵐 聡
1．はじめに等について検討してきた。今回は，「魚沼丘

日本列島の中央部，本州弧（東北日本弧

陵〜志賀高原地域，後期中新世〜前期鮮新と西南日本弧）と伊豆・小笠原弧が交差す

世 TH マグマと CA マグマの成因関係」をる位置に存在する溝状の地質構造としてのテーマとして下中科学研究助成金に採択さフォッサマグナ（第１図 a

以下、図の説れたが，現段階で K−Ar 放射年代など測定

明は巻末参照）の成因については，日本海中であり報告する事ができないので，現在の拡大や伊豆・小笠原弧の衝突と関連づけもより広域を対象として検討している北部

られ議論される事が多い。このフォッサマ

フォッサマグナの前期更新世火山岩類の研

グナ地域は，諏訪湖付近において北部と南究を基に，テーマについて検討していく。

部に区分され，北部は日本海の拡大（2000万年前〜 1500 万年前）とその後の伊豆・２．火山岩類研究方法

小笠原弧の衝突の影響，南部は伊豆・小笠

これまで行ってきた火山岩類の研究方法

原弧の付加・衝突（丹沢地塊がおよそ 600

について，１）地質学的検討，２）顕微鏡万年前，伊豆地塊がおよそ 100 万年前に衝観察による検討，３）全岩化学組成（主成突）（松田，1961，1976；藤岡・平田，2014

分元素，微量成分元素）の検討，４）鉱物など）によって形成されたとの議論がある。

化学組成の検討，５）同位体化学組成の検

北部フォッサマグナ地域の火成活動は，討の順に，鳥甲火山（五十嵐，1992；五十漸新世から中新世（2700 万年前〜 1300 万

嵐ほか，2007），関田山脈〜志久見川地域

年前）（周藤ほか（1997）により 3 ステーの火山岩類（五十嵐ほか，2012）を例に概ジに細分されている），中期中新世（1200説する。

万年前〜 900 万年前），後期中新世〜鮮新１）地質学的検討〜鳥甲火山の例〜世（700 万年前〜 300 万年前），更新世・

野外地質調査を基に層序を組み立て，岩完新世（300 万年前以降）に区分される（竹相変化も含め火山活動史を復元する。この之内，2015）。

ことはマグマ溜まりの状態を推測する手が筆者は，長年，北部フォッサマグナ地域

かりとなる。

（第１図 b）の，とりわけ関田山脈・魚沼

鳥甲火山の火山（火成）活動は，大きく丘陵〜志賀高原地域前期更新世火山岩類を前倉ステージ，鳥甲火山ステージ１，２，

研究対象にし，さらに後期中新世から前期３に区分され（五十嵐ほか，2007），前倉

鮮新世の火山岩類および深成岩類について，ステージの K−Ar 年代として 320±12 万年

それらを形成したマグマの性質，分化作用前（3.2±0.12Ma），鳥甲火山ステージ２の- 47 -

白くら山溶岩の K−Ar 年代として 77±7 万

ステージ１の火砕流堆積物の構成と形態，

年前（0.77±0.07Ma）が報告されている（金banded lava の存在など，マグマ混合を示す

子ほか，1989）。五十嵐ほか（2007） をま岩相が認められる。

とめた地質図を第２図，地質層序を第３図に示す。この活動は，鮮新世後期の輝石安山岩質溶岩の噴出（前倉ステージ）に始まり，200 万年を超える休止期間を経て玄武岩質安山岩〜デイサイト質火砕流の噴出が起こり，噴出中心部でカルデラが形成された（島津ほか，1983）（ステージ 1）。その後，ステージ１火砕流噴出域とその周辺で安山岩質〜デイサイト質溶岩の噴出がおよそ 80 万年前まで継続し火山体を形成した（ステージ 2）。さらに休止期間を経て，鳥甲火山西部で小規模のデイサイト質マグマの噴火活動が起こった。（ステージ 3）。
鳥甲火山ステージ１以降の噴出物には，
捕獲岩類として黒雲母花崗岩（ステージ１），
輝石ハンレイ岩〜閃緑岩，玄武岩質安山岩（ステージ 2）などが認められる。また，

第１図 a（上右）フォッサマグナ地域の位置図

第１図 b（上）フォッサマグナ地域の位置図- 48 -

第２図

鳥甲火山の地質図
砕岩を構成する岩石について薄片を作成し，偏光顕微鏡で観察する。斑晶鉱物の組み合
わせ，斑晶鉱物の形態，斑晶鉱物中に認められる包有物，石基の構成鉱物と組織等の観察をする。さらには斑晶鉱物と石基の 2000
ポイントモード測定（各鉱物，石基の体積%を求める）などを行う事によって，それら岩石がどのようにマグマから形成されたかを大まかにつかむ事ができる。
鳥甲火山のステージ１以降の岩石薄片の顕微鏡観察から，マグマ溜まり内でのマグマの状態について推察できる事がある。例
えば第４図はステージ２の尾根山溶岩（カンラン石含有複輝石安山岩）の薄片写真であるが，カンラン石斑晶には単斜輝石の反第３図

鳥甲火山の層序関係図

応縁が認められ，さらにカンラン石斑晶周辺の石基組織とは異なる石基組織が斜長石２）顕微鏡観察による検討や輝石斑晶の周りに認められる。このよう地質層序に基づき，それぞれの溶岩・火な事から，尾根山溶岩を形成するマグマが- 49 -

ガラスビートを XRF（蛍光 X 線分析装置）で測定する。希土類元素をはじめとする微量成分元素については，岩石粉末試料を酸（一部アルカリ）分解した溶液を ICP−MS（誘導結合プラズマ質量分析装置）で測定する。
４）鉱物化学組成の検討
岩石薄片の顕微鏡観察を基に，斑晶鉱物，
石基鉱物，さらには斑晶に認められるガラス包有物など，微小部分の化学組成について EPMA（電子線マイクロアナライザー）を用いて測定する。
鉱物の化学組成を求める事により，鉱物の結晶温度，鉱物化学組成と全岩化学組成からマグマから結晶ができたときの温度・圧力などを求める事ができる。また，斑晶
鉱物の中心部から周辺部の組成変化を求める事により，その斑晶鉱物の形成過程が推察できる。第５図に関田山脈地域のカンラン石玄武岩中の斜長石斑晶の累帯構造の例
第４図を示す。大きな斑晶の中心部の An%が低く，

尾根山溶岩の顕微鏡写真

微細なガラス包有物からなる汚濁帯を隔て不均質であった事が推察できる。この事はてそれが上昇する（この場合は高温になる）

後述する EPMA に よる鉱物の微小部分の事，小さな斑晶ほど An%が高く累帯構造が化学組成の測定からも確認できる。

著しくない事から，安山岩質マグマに新た

３）全岩化学組成（主成分元素，微量成分

な玄武岩質マグマが混合した事が推察できる。

元素）の検討５）同位体化学組成の検討

火山岩類の化学組成を求める事は，その岩石試料を酸分解し，陽イオン交換カラ

火山岩類がどのように分化し形成されたのムを通して Sr，Nd を抽出したものを質量か，マグマ溜まりでのマグマ組成の変化や

87
86分 析 装 置 に よ っ て 同 位 体 比 （ Sr/ Sr，

組成構造を知る手がかりとなる。また，周143

Nd/144Nd）を測定する。
87

する事で，マグマの性質や形成過程の違い

86

放射性起源の安定同位体である Sr/ Sr，辺地域をはじめとする他の火山岩類と比較
143

Nd/144Nd は ，マグマの起源物質としてのマントル組成の違い，地殻物質の同化・混などを検討できる。
主 成 分 化 学 組 成 （ SiO2， TiO2， Al2O3，

染作用や起源の異なったマグマによる混合

Fe2O3，MnO，MgO，CaO，Na2O，K2O，P2O5）作用の影響などを検討する際に用いられる。

と一部の微量成分化学組成（Ba，Cr，Nb，Ni，

例えば業田ほか（2015）は，北部フォッサ

Pb， Rb， Sr， Th， V， Y， Zr な ど ）に つ

マグナ火山岩類について 143Nd/144Nd に 注目

いては，岩石粉末試料と融剤とで作成した

し，Nd 同位体比の低いグループと高いグ- 50 -

米山

柏崎
−千

江星
関田

妙高
斑尾

鳥甲

造線

海川

葉構

37°00’

苗場

飯縄
髙井

糸魚

聖山

20km

川−
静岡

36°20’

浅間

美ヶ原

線

構造
霧ヶ峰
138°00’第６図138°30’

北部フォッサマグナ火山岩のNd同位体比による区分とカルクアルカリ系列（以下，CA 系列と表記）火山岩類が存在する事が明らかになった。なかでも TH 系列火山岩類は北部フォッサマグナ地域では稀で，前期更新世火山岩類では本地域のほかに新潟県南魚沼市
六日町の桝形山溶岩に認められる（赤石，1997）のみである。
第５図

斜長石累帯構造

ここでは，日本列島（島弧）に普通にみられる TH 系列と CA 系列安山岩について

ループに区分して，それらマグマのもとと

簡潔にまとめておく。

なったソースマントルの違いについて，日安山岩（SiO2 量 が 52−63wt.%） は，日

本海の拡大やフォッサマグナの形成に関係

本列島のようなプレートの沈み込み帯で形させて議論している（第６図）。

成され普通にみられる非アルカリ岩（第８図 a の Na2O ＋ K2O−SiO2 図 で HT，LT の３．安山岩の成因〜 TH 系列と CA 系列〜

領域の岩石）である。これらはマグマの分中央隆起帯（霧ヶ峰から志賀高原にかけ化が進行する（例えば，SiO2 含有量が多くて新第三紀花崗岩類の分布する帯状の地域）なる）にしたがって相対的に鉄に富むトレ

北東部前期更新世火山岩類について，前述ンドを示す TH 系列とそうではない CA 系

した火山岩類の研究方法によってソレアイ

列に区分される。

ト系列（以下，TH 系列と表記）火山岩類- 51 -

K 2O ，N a2O +K 2O の増加(１)玄武岩質マグマの分別結晶作用
ソレアイト
カルクアルカリアルカリ
カルクアルカリ(２)地殻下部の融解
火山前線

背弧

次のような成因説が議論されてきた。

(３)玄武岩質マグマによる地殻物質の混成作用
前弧(４)マントル内に沈み込んだ海洋地殻の部分融解(５)水の存在下における上部マントルのマントルウェッジ

ー
ェア
フ
ス
リソ

部分融解
(６)マグマ混合作用込む

TH 系列安山岩に関しては，玄武岩質マ

沈み

グマからの分別結晶作用が主な成因とされてきたが，近年，地殻下部の溶融起源のも第７図のについての報告もある（Tatsumi et al.,

島弧横断方向のマグマ系列変化

2008；Takahashi et al.,2013 な ど）。
島弧横断方向でのマグマ系列の変化につ

第８図 a，b に中央隆起帯北東部前期更いて，巽（2003）では第７図の様にまとめ

新世火山岩類，鳥甲火山噴出物（CA 系列）ている。つまり，アルカリ（Na2O ＋ K2O），と関田山脈〜志久見川の火山岩類（TH 系

カリウム（K2O）含有量は背弧側に増加す列）の例を示す。より背弧側の関田山脈〜

るが，TH 系列と CA 系列のマグマは，島志久見川の火山岩類（TH 系列）の方がア

弧横断方向で空間的に分離して産するのでルカリ含有量の高い事がわかる。

はないことを示している。
また，TH 系列と CA 系列の成因，とり４．前期更新世火山岩類の形成過程

わけ CA 系列安山岩（マグマ）に関しては

北部フォッサマグナ，中央隆起帯北東部
域の前期更新世火山岩類は，津南－松本線
8

7





7

5

6


  





6

4
3

TH

5

CA

4
3

2
50

55

60

65

70

75
2

  

1

第８図

鳥甲火山

関田山脈

鳥甲（捕獲岩）志久見川

主成分化学組成

a左

50

55

60

 

b右- 52 -

65



70

75

北側の関田山脈地域，南側の志久見川地域

めにマグマ混合のあった事を示している。

と毛無火山，さらに南の“中央隆起帯”上(２)TH 系列火山岩類の形成過程の鳥甲火山に分布する（第１図 b）。本地域

火山岩類の化学組成，鉱物の化学組成かにおける前期更新世の火山活動は，関田山ら，Putirka et al.（ 1996）を用いて輝石カ脈地域から始まり時間経過とともに志久見

ンラン石玄武岩から求めた温度・圧力条件

川・毛無火山，さらに鳥甲火山へと北西かは 1169 ℃，4.9kbar であり，Baker and Eggler

ら南東方向に移動した。関田山脈地域〜志（1987）を用いて推定した圧力条件は，斑久見川流域の火山岩類と毛無火山旧期噴出状火山岩では 5kbar（ H2O=２%），無斑晶

物（柳沢ほか，2001）が TH 系列に，毛無質岩では 2kbar（H2O=２%）前後と推定で火山新期噴出物と鳥甲火山噴出物が CA 系

きた。それらの温度・圧力条件を参考にし列に大きく区分される。これらのうち関田て Melts プログラムを用いたシミュレーシ

山脈〜志久見川流域の TH 系列火山岩類とョンを実施したところ，5 → 3kbar，1250

鳥甲火山噴出物の CA 系列火山岩類につい→ 950 ℃，QFM+1 バッファー，親マグマて，五十嵐ほか（2007，2012）を基にそれ（SiO2=53.85wt%） に H2O=0.5wt%を 添加

ぞれの形成過程についてまとめる。

し設定した場合，主成分元素におけるトレ１）関田山脈〜志久見川流域地域，TH 系

ンドをほぼ再現できた（第９図）。

列火山岩類の形成過程

以上の事から，本地域 TH 系列火山岩類(１)火山活動・火山岩類

は，後期ステージのはじめにマグマ混合作

関田山脈〜志久見川流域の火山（火成）用が認められるものの主には分別結晶作用

活動は，200 万年前（2Ma）前後の関田山で形成された。

脈北側の貫入岩類の形成に始まり，より南

２）鳥甲火山，CA 系列火山岩類の形成過程

東方向の関田山脈地域の火山岩類，千曲川 −鳥甲火山の火山活動・火山岩類に関して

信濃川周辺の火山岩類さらに志久見川流域

は，2．1）地質学的検討の項で記した。この火山岩類を形成する（志久見川団体研究

こでは CA 系列火山岩類の形成過程についグループ，1991 ほか）。これら火山岩類は，て記す。

輝石カンラン石玄武岩，カンラン石輝石玄火山岩類の化学組成，鉱物の化学組成の

武岩質安山岩，輝石安山岩からデイサイト

検討から次のようにまとめる事ができる。

を主体とし，志久見川流域火山岩類の無斑火山岩の岩相上の不均質さ，斜長石の形

晶質安山岩・無斑晶質デイサイトには鉄輝態と斜長石・輝石化学組成幅がステージ２

石・鉄カンラン石の微斑晶も認められる。

以降で拡大する事，ステージ２以降で輝石

また，これら火山岩類は岩石学的に大きく

斑晶化学組成から求めた温度が斑晶の周辺

２つのステージ（関田山脈地域火山岩類と部で上昇する事から，鳥甲火山ステージで

志久見川流域火山岩類）に区分でき，後期はマグマ混合が作用した。一方で前倉ステステージ（主に志久見川流域火山岩類）のージ火山岩類，鳥甲火山ステージ火山岩類

初期に噴出したカンラン石玄武岩には，斜と捕獲岩類の Sr-，Nd-同位体比に変化がな

長石斑晶に微細なガラス包有物からなる汚い事（第10図）から，同源のマグマから形

濁帯や逆累帯構造が認められ（第５図），輝成されたことがわかる。また，これらは全石温度計が示す温度も中心部より周辺部の岩主成分・微量成分元素のハーカー図上で方が 30 〜 40 ℃高く，後期ステージのはじのトレンドから，内部混合作用を含む主に- 53 -

2

 
XH H H H HH HHH JO
X
X
OO J
X
H O
C
O
H
OJOJ X XOX
X
O
H
X
CC
OHJXXXX
X
O
XXOX
C
OXOX
C
X
C
X
X
CC
CC
CCC
C
C
C
CCC
C
C
X
C
CC O
HX
CJ O
X

1

6



C
CC

C

H

2
  C C CC
CCCCC
CC
C
C
C
C
C CCC C
C
C C C
C C
O
C X
C
X
C
X
X
OH
X
O OOJ O
CJ O
X
X
O
H HJ
O
O
HX
O
O OO
X
X
X XX
C XOO
J
H
J

20
15

H

H

H

H

H

H

10

H
H



0
12

O

4

5
20

  
H
H



H
H

XH
X

5

 

4

HH H
OJ H
O
H
H C
OJ
CC
H
H
O
O
H
H
OJ O
CC

2
3

X

55

60
 

65


70

75



HO

H
OJ


J
O OOJ
OO
HO X
H
O
OO
H
X
C
J
OH
XXX X
O
H H O XCXXXXOH OJ HC
X
X
C
H J C
X
H
H
X
OJ C
H
CHCC
OX
H
H
X
C
C
C
C
X
C
CC
O
C
CX
X
C
CC O
X
X
X
C
X
C
C
CCCX
C
C

2

0
50

J

H

C
O
J
OO
OXX
OO
C C CC XCXXXXXX
X
XXXXX
C
C
H
C
C
C
X
X
X
C
X
C
X
X
X
O
X
C
X
CCCX
C C O HO
C
CC

3

X
H H
X
H
X
CC
X
H
X
O
HH
X
OJJ X
C
X
H
CX
O C OO
C C
C
O
JX X
C
C
CCCC
C CCC C O
OO J
O
O
XOX
CC
J
C
OO
C
H
C
XXOX
OHJ
CC
C
XXX HO
C
C
XXX

10



H

0
5

H

15

CCCC CCC
CCC
OCCCCC
CC
C
X
CC C
CX
C
X
X
C
X
X
O HO
OO CXC CXXXHXJ OJXO
C
H J
X
HXXX
OC
O
H
O XXXXXXXXXOO
H HO
H H OJ
OHJ
JO
H
H
HO
H

8

H
XXJXX
XXXX
XXX



H
C
H
X
H
X
CX
X
X
C
X
H
X
HC
H
X
H
O
O
X
CC C C C
CJ OJ
X OJO
HH
CC
C
C C C X XOX
C C
C
OX
C
C CC C OCOOOOJXJXOXHJXXX
C OX
C
XX
XX
H
C
HO
C O

O

0
25



H
H

CC

4

H

1



0
C

斑状岩

H

斑状岩石基

O

無斑晶質岩

J

無斑晶質岩石基第９図

X Melts calculation

50

55

60
 

65


70

75

TH 系列火山岩類のハーカ図

分別結晶作用によって形成された。それら

組成などからまとめる。

を形成したマグマ溜まりの深さは，Putirka et１）Sr-，Nd- 同位体化学組成al.（1996），Baker and Eggler（ 1987）を第10図で示したように，両系列火山岩類

基に 3kbar 以浅と推定できた。それらの温の Sr-，Nd-同位体比は，それぞれ SiO2 含度・圧力条件を参考にして Melts プログラ

有量の増加に対してほとんど変化しない。

ムを用いたシミュレーションを実施したとに H2O=1.2wt%を 添加し設定した場合，主成分元素におけるトレンドをほぼ再現でき







バッファー，親マグマ（SiO2=55.25wt%）

0.513

た（第11図）。

0.51280.7045 

以上の事から，鳥甲火山ステージ以降のCA 系列火山岩類は，マグマ混合作用と分

0.704



別結晶作用により形成された。

0.5129

ころ，3000bar，1150 → 850 ℃，QFM+1

５．前期更新世 TH 系列・CA 系列マグマ

0.703550の成因関係
関田山脈〜志久見川流域の TH 系列マグ60
 

鳥甲火山

マと鳥甲火山の CA 系列マグマの成因関係について，同位体化学組成，微量成分化学55

鳥甲火山（捕獲岩）

65

70

75


関田山脈〜志久見川

第10図 143Nd/144Nd87、Sr/86Sr と SiO2 含有量- 54 -

1 

6



0.5

4

0

2
  



0
12

18

10







8
14

6
4
2

10
15

  

0
4



3
10
2
 





1
4

5

3

0
50

55

60

65

 

第11図

70

75

80

2



1

火山岩

石基化学組成0

捕獲岩類

Melts calculation

50

55

60
65
  

70

75

80

CA 系列火山岩類のハーカー図

この事はマグマ分化の過程で同位対比の異次に，SiO2 含有量で規格化した Rb 含有なるマグマとの混合，地殻物質の同化・混量を横軸に，縦軸に Rb 含有量を各元素含

染などの影響はなかったと考えられる。ま有量で割ったプロセス判定図（吉田ほか，

た，両岩系の Sr-，Nd-

同位体比が誤差の1988，1995）にプロットした（第13図）。TH

範囲で一致している事は，各系列のマグマ系列（関田山脈，志久見川の火山岩類）と CA

起源物質が同様である事を示している。つ系列（鳥甲火山噴出物）が一連の傾向にの

まり，同じ親マグマから TH 系列，CA 系

ることから，両系列のマグマ起源物質は同列マグマが分化したと考えられる。

様である事がわかる。また，CA 系列に対

２）微量元素化学組成

して TH 系列の方が原点に近い位置にプロ

微量元素含有量を，横軸に液相（マグマ）ットされる事から，TH 系列マグマの方が濃集度の順に並べた元素，縦軸にマントル

マントル物質の溶融度の大きな事が推定で組成に対する相対濃度をとって線で結んだきる。

スパイダーグラム（第12図）を TH 系列，CA３）TH 系列・CA 系列マグマの成因関係

系列に区分し示した。両者に大きな違いは同位体化学組成，微量元素化学組成から，認められないが，CA 系列では Zr−Hf のパ

両系列のマグマ起源物質は同様であり，溶ターンに差の拡大が認められる。これは，融度が TH 系列の方が大きい事がわかる。

鳥甲火山噴出物で認められるマグマ混合のさらにアルカリ含有量から推定したマグマ影響であると考えられる。

分離深度（吉田ほか，1995）は，TH 系列- 55 -

1000

関田山脈～志久見川の火山岩類

Primordial Mantleに対する相対濃度

100

10

1
玄武岩

10

1
玄武岩

安山岩

玄武岩質安山岩

デイサイト

流紋岩

0.1

Rb
Ba
Th
U
Nb
Ta
La
Ce
Pb
Pr
Sr
Nd
Sm
Zr
Hf
Eu
Gd
Tb
Dy
Li
Y
Ho
Er
Tm
Yb
Lu

第12図

100

デイサイト

玄武岩質安山岩

0.1

流紋岩

安山岩

鳥甲火山噴出物

Rb
Ba
Th
U
Nb
Ta
La
Ce
Pb
Pr
Sr
Nd
Sm
Zr
Hf
Eu
Gd
Tb
Dy
Li
Y
Ho
Er
Tm
Yb
Lu

Primordial Mantleに対する相対濃度1000

微量成分元素 Primordial Mantle に対する相対濃度スパイダーグラムが示したおよそ 5kbar における石英・角閃

0.16

3

0.14

2.5

石・黒雲母の晶出順序による H2O 量の推定法に基づけば 2wt%± と 考えられる。これ

2

0.1
Rb/Y

Rb/Sr

0.12

0.08
0.06

1.5

らを基に Melts プログラムを用いたシミュ

1

レーション結果は，前述のとおりである。

0.5

以上をまとめると第14図のようになる。

0.04
0.02

0

0
1.2

0

10

20 30 40
Rb (ppm)

50

60

0.8
Rb/Zr

この図については完成されたものではなく，
今後もこれをたたき台として検討していく

1

0.6
0.4
0.2
0
0

10

第13図

20 30 40
Rb (ppm)50

関田・志久見

西田尻

大島

鳥甲

北八ヶ岳

足柄

毛無

八ヶ岳

妙高

江星山

箱根

黒姫

米山

富士

飯縄

高井火山岩

浅間

ものである。簡単にまとめると次のようになる。
・マントルダイアピル内での変化：同じマ
ントルダイアピルから，TH 系列を形60成するマグマは，CA 系列を形成する

プロセス判定図

マグマより部分溶融度の大きな段階で，より深い部分から地殻マグマ溜まりへで 19.3kbar，CA 系列で 17.5kbar であり，上昇した。（同様の同位体比と微量元素

北西から南東方向に向かって時代経過ととパターン，マグマ分離深度の違いなど）

もに浅くなる。

・関田山脈〜志久見川の火山岩類（TH 系

一方，それぞれの系列のマグマ溜まりの列）の形成過程：200 万〜 130 万年前

深さ（結晶分化作用の圧力条件）は，THの間，関田山脈から南東方向にマグマ

系列で 5 〜 2kbar，CA 系列で 3 〜 kbar で活動（マグマの供給位置とマグマ溜まある。また，マグマ溜まりにおける温度はりの位置）が移動した。5 〜 2 kbar のCA 系列の方が TH 系列より低温であり，マグマ溜まりで主に分別結晶作用で，かつ全岩 SiO2 含有量に対する輝石温度計

一部マグマ混合作用で形成された。マから求めた温度減少傾向が大きい。さらにグマ溜まりの形態などには，津南－松マグマ溜まり内での最終的な H2O 含有量は，

本線とそれに関連したテクトニクスのCA 系列が高く，CA 系列デイサイトマグマ

影響があるのではと考えている。

における H2O 含有量は，Sakuyama（ 1979）

・鳥甲火山噴出物（CA 系列）：3kbar 以浅- 56 -

volcano

NW

S ekita m ou n tain s

S h iku m ig aw a /K en ash ivolcan o

N akajog aw a m .N iten o m .

kb0Torikab u to volcan oSE

M aeko m .

m agm acham ber

Enrichm ent ofH 2O
by m agm a m ixing

H 2 O su p p lied b y

Tertiary G ran ite

5

hb dacite m agm a

H 2O supplied by
Tertiary G ranite
py andesite m agm am ag m a

同位対比の検討が必要

granitegabbro〜diolite

10

M aekura stage

olpy andesite m agm aStage Ⅰ〜

15
su rface of m antle d iap ir

20m ag m a m ixin g

in creasin g H 2 O

同位対比に相違がない

in m an tle d iap ir

25

ive m ov

p ro g re ss

em en

tle d
t of m aniap irSE

NW

A : ap h yric d acite～rh yolite m ag m a

B : ap h yric an d esite～d acite m agm a2 .5 kb ar

p yroxen e+ Fe‑T i oxid ep lag ioclase

1 2 km

1 2 km
5 kb arC : ap h yric an d esite～d acite m ag m aw ith a larg e am ou n t of P l‑p h en ocrysts

D : b asaltic an d esite m ag m a w ith P l.,P y.
an d Fe‑T ioxid e p h en ocrysts

第14図関田山脈～鳥甲火山地域のマグマ分化モデルのマグマ溜まり内で，前倉ステージ（320

岩類の年代に関しては前述したように，現万年前）以降分化したマグマ（液相濃在 K−Ar 年代を求めている段階なので，現集元素と H2O の濃集したマグマ）と，段階までの全岩化学組成，同位体化学組成

90 ～ 70 万年前の新たに供給されたマなどからみた課題についてまとめる。

グマとの混合作用，分別結晶作用によ全岩主成分化学組成（第16図）では，いずれも LT（低アルカリソレアイト）の領り形成された。

域にプロットされ，前期更新世火山岩類よ６．後期中新世〜前期鮮新世 TH マグマとりアルカリ含有量が低い。一方で MgO は

CA マグマの成因関係〜課題〜

CA 系列，Na2O は TH 系列が高い傾向を示

本地域には前期更新世火山岩類のほかに，す。マグマ分離深度は前期更新世火山岩類

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類について

より全般的に浅いが，TH 系列が CA 系列

も TH 系列，CA 系列火山岩類が認められより深いという点では前期更新世火山岩類る。それらは，鳥甲火山・苗場火山の北方と一致している。

に分布する西田尻層火山岩類と鳥甲火山南微量成分化学組成においても前期更新世

方から志賀高原に分布する高井火山岩類で火山岩類と同様の傾向を示す。一方，同位ある。

体化学組成（第17図）では， 高井火山岩類

西 田 尻 層 火 山 岩 類 は 650 万 年 前 前 後（CA 系列）は前期更新世のものと同様で（ 6.3±0.6Ma， 6.8±0.3Ma） の K−Ar 年 代

あるが，西田尻層火山岩類は Sr 同位体比

（島津・立石，1993）を示し TH 系列であが高く Nd 同位体比が低い傾向が認められるのに対し，高井火山岩類はより若い年代る。これは，海川・荒倉山火山岩類などにを示し CA 系列である（第15図）。高井火山

認められる下部地殻物質とされるハンレイ- 57 -

8ある。また，北部フォッサマグナ地域では

西田尻

7

特異なソレアイト系列マグマの活動とテク高井

6

トニクスとの関連についても検討していか

貫入岩

なくてはならないと考える。

TH

5
4

CA

謝辞
本研究を進めるにあたり，横浜国立大学

3

有馬眞教授（現，名誉教授）にはご指導・

2

ご援助を頂いた。島根大学木村純一教授

1
0（現，JAMSTEC），新潟大学周藤賢治教授（現，名誉教授）には化学分析・同位体分
45

50

55

60

65

70

75

80

析などで便宜をはかって頂くとともに，研SiO2 (wt%)

第15図

究内容についてご意見を頂いた。国立極地

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類研究所白石和行教授，本吉洋一教授，新潟

FeO*／ MgO と SiO2 含有量大学志村俊昭助教授（現，山口大学），新潟大学高橋俊郎准教授には，機器分析などで岩質捕獲岩類（Shuto et al.,1988） の傾向

便宜をはかって頂いた。また，島津光夫新に似ている。

潟大学名誉教授には，長年にわたりご支援

現在のデータからは，後期中新世〜前期

頂いた。

鮮新世 TH マグマと CA マグマの成因関係

今回，公益財団法人下中記念財団から科が前期更新世のそれらの成因とは異なると

学研究助成金，報告する機会を頂いた。

考えられる。高井火山岩類の K−Ar 年代，

以上の方々に厚く謝意を表する次第です。

下部地殻物質との関係，新第三紀花崗岩類

6

10
5

3
2
1

45

50

55

60

65

70

75

80

Na2O+K2O (wt%)

5

1

LK

0.4
0.2
0
9

50

55

60

65

70

SiO2 (wt%)

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類のハーカー図- 58 -

75

80

AL

7

HT

5
LT

3
1

45

SiO2 (wt%)

第16図

MK

HK

2

0

0
4

10
Na2O (wt%)

Fe2O3 (wt%)

2

P2O5 (wt%)

15
10
15

MnO (wt%)

4

0
15

20

0
0.3
0.2
0.1
0

3
K2O (wt%)

MgO (wt%)

1.5
1
0.5
0
25

CaO (wt%)

Al2O3 (wt%)

TiO2 (wt%)との関係など，詳細に検討していく必要が

45

50

55

60

65

70

75

SiO2 (wt%)
西田尻

高井

貫入岩

80

0.706

0.5131

0.705

0.513

0.704

0.5129

0.703
0.513

米山層
関田・志久見川

0.5128

鳥甲火山
毛無火山

0.5127

海川gabbrom

0.5129antle

0.5126

荒倉山andesiteray0.51280.51250.703

0.5127
45

50

55

60

65

70

75

0.704

80

0.705

0.706

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr

SiO2 （wt%）

第17図

荒倉山gabbroar¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd

高井火山岩
貫入岩類

¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr

西田尻層

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類の 143Nd/144Nd，87Sr/86Sr 同位体＜図のキャプション＞
フォッサマグナ地域の位置図

ン分析結果を示している。斜長石は，灰a：フォッサマグナ地域の概略。赤色破線

長石（CaAl2Si2O8）と曹長石（NaAlSi3O8）

第１図で連続固溶体をつくっていて，An%は斜は主な構造線を表している。

長石の灰長石成分を示している。

b：20万分の 1 地質図幅「高田」を基に作成した地質概略図。

第６図
第２図

北部フォッサマグナ火山岩のNd同位体比による区分

鳥甲火山の地質図

業田ほか（2015）Fig.6 を簡略化。

五十嵐ほか（2007）を基に作成。鳥甲火143

Nd/144Nd=0.51285 を 基準により同位対山の地質の概略をまとめた。

比の高い火山を▲，低い火山を△で示し第３図ている。灰色部分は

鳥甲火山の層序関係図

143

144

Nd/ Nd が 高い地域を示している。

五十嵐ほか（2007）を基に作成。→は累重関係を示している。

第７図
第４図

巽（2003）に加筆し作成。

尾根山溶岩の顕微鏡写真

上：オープンニコル

島弧横断方向のマグマ系列変化

下：クロスニコル
第８図

写真の長辺は6mm。

主成分化学組成a：アルカリ（Na2O ＋ K2O）含有量と第５図

SiO2 含有量

斜長石累帯構造

五十嵐ほか（2012）Fig.9 に加筆。輝石 −鳥甲火山噴出物が低アルカリソレアイ

カンラン石玄武岩中の斜長石斑晶のライ

ト系列，関田山脈〜志久見川の火山岩類が低アルカリソレアイト系列と高ア- 59 -

ルカリソレアイト系列の境界付近にプれたと考えた。

ロットされる。
AL：アルカリ系列，HT：高アルカリ第15図

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類

ソレアイト系列，LT：低アルカリソレ

FeO*／ MgO と SiO2 含有量

アイト系列，各境界線は，Kuno（1968）

西田尻層火山岩類（TH 系列）と高井火による。

山岩類（CA 系列）に分かれ，新第三紀
貫入岩類は高井火山岩類とともに CA 系

b：FeO*／ MgO と SiO2 含有量
TH 系列と CA 系列の境界は Miyashiro

列の分化トレンドを示す。

（1974）による。
第16図
第９図

TH系列火山岩類のハーカー図

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類のハーカー図（各酸化物含有量とSiO2含有量）

西田尻層火山岩類（TH 系列）と高井火山岩類（CA 系列）ともに低アルカリソ

第10図

143

144

87

86

Nd/ Nd， Sr/ Sr，と SiO2 含

レアイトの領域にプロットされる。MgO，
Na2O で それぞれのトレンドに若干の違有量いが認められる。
第11図

CA 系列火山岩類のハーカー図
第17図

第12図 微量成分元素の Primordial Mantle
に対する相対濃度スパイダーグラム
a：関田山脈〜志久見川の火山岩類（TH

後期中新世〜前期鮮新世火山岩類の 143Nd/144Nd， 87Sr/86Sr 同 位体

高井火山岩類の143

144

位体比は，前期更新世のものと同様だが，と比較して 143Nd/144Nd で 低く，87Sr/86Srb：鳥甲火山噴出物（CA 系列）

で高い傾向が認められる。
プロセス判定図（吉田ほか，1988，1995）
Rb，Sr，Y，Zr についてのみ示した。
第14図

86

西田尻層火山岩類では前期更新世のもの

系列）

第13図

87

Nd/ Nd， Sr/ Sr 同

関田山脈〜鳥甲火山地域のマグマ
分化モデル

五十嵐ほか（2007，2012）とその後のデータを含めて現在検討している段階のモデル。北西方向から南東方向に侵入したマントルダイアピルから，マグマが分離
・上昇して地殻内部にマグマ溜まりをつくり，それぞれのマグマの分化が起こった。その際，鳥甲火山（CA 系列）は，前の時代（前倉ステージ）のマグマ溜まりに新たなマグマが入る事により形成さ- 60 -

596−600．

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＜略歴＞
1960年

新潟県上越市生まれ

1983年

新潟大学理学部地質鉱物学科卒業

同

学校法人加茂暁星高等学校勤務（非柳沢幸夫・金子隆之・赤羽貞幸・粟田泰夫
・釜井俊孝・土谷信之（2001）飯山地域の地質．地域地質研究報告（5 万分の１

常勤講師）
1986年

地質図幅），地質調査所，144p．

新潟大学大学院理学研究科修士課
程地質鉱物学専攻修了

吉田武義・青木謙一郎（1988）東北本州弧

同

第四紀火山岩類へのプロセス判定図の適用．東北大学核理研研究報告，第 21 巻，301−318．

法政大学第二中・高等学校勤務
現在に至る

2005年

横浜国立大学大学院環境情報学府
博士後期課程環境生命学専攻修了

吉田武義・大口健志・阿部智彦（1995）新- 62 -

＜研究歴＞〔研究論文〕
五十嵐聡，1992：北部フォッサ・マグナ，
志賀高原〜津南町周辺の鮮新世〜更新世
火山岩類，その１：鳥甲火山の火山岩類．
地球科学，46，325-338．
五十嵐聡・有馬眞・木村純一・周藤賢治，

2007：北部フォッサマグナ、鳥甲火山噴出物の岩石学−カルクアルカリ系列火山岩
類の形成過程−．地質学雑誌，113，565-584
五十嵐聡・有馬眞・木村純一・周藤賢治，

2012：北部フォッサマグナ，関田山脈−
志久見川流域に分布する前期更新世火山
岩類の岩石学的特徴−ソレアイト系列火
山岩類の形成過程−．岩石鉱物科学，41，
103-121．
Shimazu,M.,Kawano,Y.,Kaji,K. and Igarashi,S.
(1991),Chemical compositions and Sr, Nd
isotope ratios of gabbroic xenoliths incalk-alkali

andesites

of

Naeba

and

Torikabuto volcanoes, North Fossa Magna,Central Japan. J. Japan. Assoc. Min. Petr.
Econ. Geol.,86,53-64.

＜勤務校＞
法政大学第二中・高等学校〒211-0031

神奈川県川崎市中原区木月大町6-1
電話044-711-4321- 63 -