火山 第 48 巻 (2003)
第 6 号 491῍497 頁

寄 書

沖小島ボ῏リングコア試料の岩相記載と FT 年代
ῌῌ姶良カルデラ南縁における先カルデラ活動史ῌῌ
古 川 邦 之῎῎齋 藤 武 士῎῎鎌 田 浩 毅῎῎檀 原徹῎῎῎味 喜 大 介῎῎῎῎石 原 和 弘῎῎῎ῐ2003 年 7 月 2 日受付ῌ 2003 年 10 月 6 日受理ῑLithofacies and Fission-track Ages of Drilling Core from Okogashima Island
ῌImplication for the Eruption History of Southern Margin of Aira Caldera ῌ
Kuniyuki FJGJ@6L6῎, Takeshi S6>ID῎, Hiroki K6B6I6῎, Tohru D6C=6G6῎῎,Daisuke M>@>῎῎῎ and Kazuhiro IH=>=6G6῎῎῎The drilling core (501.9 m in depth) has been obtained from Okogashima Island located in southern marginof the Aira caldera at northern end of Kagoshima Bay in southern Kyushu. The core reveals detailed eruption
history prior to the Aira pyroclastic eruptions about 25,000 years ago by descriptions of lithofacies and ﬁssiontrack dating. The three types of lithofacies are identiﬁed in the drilling core. They are (1) 2῍8 m in depth:
pyroxene andesite; (2) 8῍253.2 m in depth: the Okogashima rhyolite lava ﬂow; (3) 253.2῍501.9 m in depth:
pyroclastic materials. This study focuses mainly on pyroclastic materials, which have not been described yet. The
pyroclastic materials in lower levels are composed mainly of tu#aceous sand with cross lamination, containing shellfossils. They also contain pumice-concentration zone and welded tu#, indicating explosive eruption. The
pumice-concentration zone occurs in 326῍340 m (unit A), 354῍360 m (unit B), 425῍427 m (unit D), 449῍450 m(unit E), and 478῍497 m (unit F), while the welded tu# occurs in 360῍380 m (unit C). The ﬁssion-track ages ofaround 0.4 Ma from the units B and C indicate that the deposits were erupted prior to the Aira pyroclastic
eruptions. Therefore, this drilling core shows that at least sixth pyroclastic eruptions are identiﬁed in southern
margin of the caldera prior to the Aira pyroclastic eruptions.
Key words: Aira caldera, drilling core, ﬁssion track, welded tu#, Yoshino pyroclastic ﬂow

1. は じ め に

良火砕噴火の給源である (Aramaki, 1984)῍ その噴火はῌ

鹿児島湾北部に位置する姶良カルデラ (Matumoto,

大隅降下軽石にはじまりῌ 妻屋火砕流ῌ そして最後の入1943) はῌ 約 25,000 年前 ῐ松本῎他ῌ 1987ῑ の大規模な姶

戸火砕流 ῐ亀割坂角礫岩を含むῑ までの一連の活動からなり (Aramaki, 1984)ῌ 総計 400 km3 を超えるῌ 世界でも῎ ΐ606῍8501 京都市左京区吉田二本松町
京都大学大学院人間῎環境学研究科
Graduate School of Human and Environmental Studies, Kyoto University, Yoshida-Nihon-Matsu, Sakyo-ku, Kyoto 606῍8501, Japan.
῎῎ ΐ603῍8832 京都市北区大宮南田尻町 44῍4ῐ株ῑ京都フィッション῎トラック
Kyoto Fission Track Co. Ltd., 44῍4, Minamitajiri,
Omiya, Kita-ku, Kyoto 603῍8832, Japan.
῎῎῎ ΐ891῍1491 鹿児島県鹿児島郡桜島町横山
京都大学防災研究所附属火山活動研究センタ῏
Sakurajima Volcano Research Center, Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, Sakurajima, Kagoshima 891῍1491, Japan.
Corresponding author: Kuniyuki Furukawa
e-mail:furukawa@gaia.h.kyoto-u.ac.jp

有数の大規模な噴火活動である῍ そのためῌ 地質学的῎
岩石学的な見地からさまざまな研究が行われてきた ῐ例
えば Aramakiῌ 1984; 津久井῎荒牧ῌ 1990ῑ῍ 本研究ではῌ
その姶良火砕噴火以前の火山活動をῌ 先カルデラ活動として扱う῍
その大規模噴火に関する研究と同じくῌ 先カルデラ堆
積物の岩相記載やῌ 年代を明確にすることは非常に重要である῍ それはῌ カルデラ形成を伴うような大規模噴火に至るまでのῌ 噴火様式の変遷やマグマ溜まり成長過程
を解く鍵はῌ 先カルデラ活動にあるからである῍ しかし
姶良火砕噴火に至るまでの噴火活動についての研究は少なくῌ まだ不明な点が多い῍ これには二つの理由がある῍
ひとつはῌ 姶良カルデラを含む鹿児島湾がῌ 鹿児島地溝

492

古川邦之῎齋藤武士῎鎌田浩毅῎檀原 徹῎味喜大介῎石原和弘

Fig. 1. Okogashima Island (star symbol) is located at the southern margin of the Aira caldera. Inset ﬁgure shows
the location of the studied area. The triangle is the summit of Sakurajima. The broken line indicates therim of the Aira caldera (Matumoto, 1943). The dotted area shows distribution of Yoshino pyroclastic ﬂow(modiﬁed from Sudo et al., 2000b), and cross indicates sampling point.

帯に属しているため ῒ早坂ῌ 1987ΐῌ 堆積物は時間が経つには至っていないのが現状である῍

につれて地下深部に埋没してしまう῍ そのために地表にそこで本研究においてはῌ 姶良カルデラの外側ῌ 桜島

おける露頭調査は非常に困難である῍ もうひとつはῌ 姶の南西 2 km の沖合に位置するῌ 沖小島 (Fig. 1) におけ

おこがしま

良カルデラがじょうご型カルデラ (Aramaki, 1984) であるボῐリングコア試料に着目した῍ 巽῎井上 (1993) はῌることに起因する῍ つまりῌ じょうご型カルデラにおい

同コアの上部約 250 m を占める沖小島流紋岩がῌ 20ῑ40てはῌ カルデラ床は破砕されるためῌ カルデラ形成以前

万年の KῌAr 年代を示すῌ 先姶良カルデラの噴出物であの活動記録はカルデラ縁ῌ もしくは外側に分布する堆積ることを明らかにした῍ 同コアの下部約 250 m はῌ 火砕

物に限定されてしまう῍

物からなる堆積物でありῌ カルデラ南縁における先姶良

これまでにῌ 先カルデラ活動に関する知見はῌ カルデ

カルデラ活動史を解明するにはῌ 極めて重要な試料であ

ラ縁もしくは外側に点在する堆積物に基づいた研究からる῍ しかしこれまでこの堆積物について詳細な研究はな得られてきた῍ 周藤 ῎ 他 (2000a, b) や長岡 ῎ 他 (2001)

されていない῍ そこで本稿ではῌ このボῐリングコア試では姶良火砕噴火以前の噴出物の地質調査と年代測定を料の岩相記載とフィッショントラック (FT) 年代を報告行いῌ 先カルデラ活動を以下のように推定した῍ 1) 3ῑ1

しῌ 姶良カルデラ南縁における先カルデラ火山活動史を

Ma にはカルデラ北縁および南縁において安山岩質溶岩考察する῍流がῌ 2) 1ῑ0.5 Ma にはカルデラ北縁および西縁において流紋岩から玄武岩までの溶岩流や火砕流がῌ 3) 0.5ῑ

2. 沖小島ボῌリングコア

0.1 Ma にはカルデラ南縁において牛根玄武岩と沖小島

1992 年に沖小島においてῌ 京都大学桜島火山観測所が流紋岩がῌ 4) 0.1ῑ0.025 Ma にはさまざまな降下火砕物

深さ 501.9 m ῒ坑口῏ 標高 7 mΐ の観測井掘削を行った῍

およびカルデラ北縁において岩戸火砕流が噴出した῍ こ

掘削によって得られた試料はῌ 巽῎井上 (1993) によりのようにῌ 各堆積物はその岩相や噴出年代が明らかにさ岩相から以下の 3 種に区分される῍ (1) 最上部の輝石安れつつありῌ 先姶良カルデラの噴火史を解く鍵となって山岩 ῒ深度 2ῑ8 mΐῌ (2) その下位にある沖小島流紋岩

いる῍ しかしῌ これらの研究は地表に点在する限られたῒ深度 8ῑ253.2 mΐῌ (3) そしてそれ以下の火砕物であ

露頭に基づいているためῌ 詳細な先カルデラ活動の復元

る῍ さらに最上部の輝石安山岩はῌ その岩石学的特徴か

沖小島ボ῎リングコア試料の岩相記載と FT 年代ῌ姶良カルデラ南縁における先カルデラ活動史ῌ

493

またこの堆積物中にはῌ 非常に特徴的な 5 枚の軽石濃集層と 1 枚の溶結凝灰岩が挟まれる (Fig. 2)῍ それらを以下に記載する῍(1) 軽石濃集層

軽石濃集層はῌ 326῏340 m (unit A), 354῏360 m (unitB), 425῏427 m (unit D), 449῏450 m (unit E), 478῏497
m (unit F) の 5 カ所に確認される (Fig. 2)῍ これらはῌ 直

径ῐ5 cm の軽石がクラストサポ῎トしておりῌ マトリ
クス部分はῌ 黄色く変質した粉状の軽石とῌ 少量の岩片からなる (Fig. 3A)῍ これはῌ 軽石を大量に生産するようなῌ 爆発的な噴火イベントを示していると考えられる῍
これらの堆積物の主な構成鉱物はῌ 斜長石ῌ 斜方輝石ῌ
単斜輝石ῌ 鉄 - チタン酸化鉱物でῌ unit D, E においてはῌ
緑色角閃石が卓越する῍ 含まれる火山ガラスはῌ 軽石型ῌもしくはバブルウォ῎ル型でῌ すべて無色透明である῍unit E においてはῌ 前後の層準からは確認されないカミ

ングトン閃石を含むことやῌ 火山ガラスの屈折率がῌ1.4968῏1.4997 の範囲を示すものが 70% でῌ 1.5025῏
1.5050 の範囲を示すものが 30% でありῌ 完全に 2 系統に分離することができることから (Fig. 4)ῌ unit E がῌ 混合した不均質なマグマによる噴火であったことを強く示唆している῍
(2) 溶結凝灰岩

深さ 360῏380 m (unit C) にはῌ 溶結凝灰岩が確認される (Fig῍ 2)῍ 下部の 5 m は比較的溶結度が高くῌ 軽石
はガラス質レンズ状であるがῌ 内部には気泡を残している (Fig. 3B)῍ 上部はῌ 弱溶結で脆い῍ また軽石の量は下部に比べ少なくῌ 大きさも直径 2 cm 程度と小さい῍ ボ῎Fig. 2. Schematic section through the Okogashimaboring core. The six eruption units (unit A
to F) are recognized in the drill core below
the Okogashima rhyolite. The ﬁssion-trackages are shown beside the schematic section.
The ﬁssion-track ages with asterisk areregarded as anomalous age data (Refer to thetext for details).

リングコア試料はῌ 溶結度や固結度によって回収率はさ
まざまであるのでῌ これが何枚のフロ῎ユニットから構成されているかは確認できない῍
主な構成鉱物はῌ 斜長石ῌ 斜方輝石ῌ 鉄῍チタン酸化鉱物ῌ 単斜輝石でῌ 微量のアパタイトῌ 緑色角閃石を含む῍
火山ガラスはῌ 軽石型ῌ もしくはバブルウォ῎ル型でῌすべて濃い褐色を呈する῍らῌ 桜島火山の噴出物である可能性は小さいことῌ 沖小

3. FT 年代測定と測定結果

島流紋岩についてはῌ 20῏40 万年の K῍Ar 年代を示すこ

今回はῌ units B, C, E, F の FT 年代測定とその結果をととῌ その岩石学的特徴からῌ 先姶良カルデラ噴出物であることが明らかにされた῍
沖小島流紋岩以深の火砕岩はῌ 主に半固結状態の凝灰

報告する῍
測定試料はῌ 洗浄ῌ 粉砕後ῌ 60 メッシュサイズ以下の試料について椀かけを行いῌ 磁性分離および重液分離処

質砂岩よりなっておりῌ 直径ῐ3 cm のよく円磨された理をしてジルコン結晶を精選した῍ 表面に付着した微細軽石やῌ 直径 1 cm ほどのスコリアをしばしば含む῍ まなガラスῌ 鉱物を除くために 30% HF 液を加え一晩放置たῌ 部分的に貝化石が含まれることやῌ 斜交層理が認めしῌ 中和後乾燥してほぼ純度 100% のジルコンを抽出しられることからῌ これらは水中堆積物であると考えられた῍る῍

FT 年代測定はῌ 結晶外部面を測定面とした外部検出494

古川邦之῎齋藤武士῎鎌田浩毅῎檀原 徹῎味喜大介῎石原和弘

Fig. 3. Representative core samples. (A) Pumice concentration layer of unit B. This part is almost composed of
pumices withῒ3 cm in diameter. The matrix part is composed of altered yellow pumices and rockfragments. (B) Welded tu# of unit C. This deposit shows eutaxitic texture originated from glassy pumicelenses.

器 法 (ED 2 法 : Gleadowῌ 1981) を 用 いῌ IUGS 勧 告る値であろう῍ unit E はῌ 複数のテフラが混合している(Hurfordῌ 1990) に準拠したゼ῏タ較正 (Danhara et al῍ῌ

可能性が高くῌ このためῌ 得られた年代値が真の年代値

1991) を行った῍ また測定手順の詳細は檀原 (1995) に記を表していないかもしれない῍ unit F についてはῌ ジル

述されている῍

コンの結晶サイズが小さくῌ 測定することが困難であっ今回得られた年代値はῌ unit B, C, E, F においてそれたためῌ 正確な年代値を表しているとはいえない῍

ぞれῌ 0.37ῑ0.08 Maῌ 0.33ῑ0.17 Maῌ 0.80ῑ0.19 Maῌ
0.25ῑ0.14 Ma である (Table 1)῍ 巽῎井上 (1993) ではῌ

4. 議

沖小島流紋岩から 0.2ῐ0.4 Ma の KῌAr 年代を得ている

4ῌ1 姶良カルデラ南縁における先カルデラ火山活動ためῌ その層序関係から unit B, C については信頼でき

沖小島における噴火活動の変遷はῌ 岩相記載と FT 年

論

沖小島ボ῏リングコア試料の岩相記載と FT 年代ῌ姶良カルデラ南縁における先カルデラ活動史ῌ

495

Fig. 4. Histogram of refractive index of volcanic glass and orthopyroxene and volume ratios of heavy minerals in
the unit A to F from the Okogashima drill core and Yoshino pyroclastic ﬂow. Opx: orthopyroxene, Cpx:
clinopyroxene, GHb: green hornblende, Opq: opaque mineral, Cum: cummingtonite, Zr: zircon, Bt: biotite,
Ap: apatite.
Table 1. Fission-track data of zircons from the okogashima drill core and Yoshino pyroclastic ﬂow

代測定よりῌ 以下のように解釈できる῍

4ῌ2 沖小島噴火活動の地質学的対比

沖小島ボ῏リングコア試料はῌ 貝化石を含むことῌ 斜

これまで姶良カルデラ周辺にはῌ さまざまな年代ῌ 組

交層理を示すことῌ 沖小島流紋岩に水冷破砕部が確認で成の先姶良カルデラ噴出物が報告されている ῐ例えばきる ῐ巽῎井上ῌ 1993ῑ ことからῌ 約 0.2 Ma 以前の沖小Nagaokaῌ 1988; 周藤῎他ῌ 2000a, b; 長岡῎他ῌ 2001ῑ῍

島付近の地表面はῌ 水面下にあったと考えられる῍ そし

その中でῌ 非常に特徴的なガラス質レンズ構造を示すて当時の通常の火山活動はῌ あまり爆発的なものではな

unit C の溶結凝灰岩とῌ 地質学的に対比される可能性のくῌ 現在の桜島のようにῌ 断続的に降下火山灰ῌ 火山礫

ある火砕流噴出物を考察した῍を放出する活動であった῍ しかし沖小島流紋岩噴出以前

主要分布域ῌ 岩相ῌ そして FT 年代から考えるとῌ カにはῌ 爆発的な噴火を示唆するῌ 5 枚の軽石濃集層とῌ 1

ルデラ西縁部の吉野台地域に露出する吉野火砕流 ῐ大

枚の溶結凝灰岩が確認される῍ つまりῌ 最低 6 回の爆発

木῎早坂ῌ 1970ῑ が挙げられる῍ 吉野火砕流はῌ ユ῏タ

的な噴火活動があったと解釈できる῍

キシティック構造の発達する強溶結火砕流堆積物でῌ古川邦之῎齋藤武士῎鎌田浩毅῎檀原 徹῎味喜大介῎石原和弘

496

unit C の岩相に類似する῍ またその年代はῌ 鹿児島市清博士ῌ 山下透氏にお世話になった῍ 巽好幸博士ῌ 1 名の匿

水町の多賀山公園から採取した試料を測定した結果ῌ

名査読者および編集委員の宮縁育夫氏のご意見はῌ 本論

0.52῔0.20 Ma であった (Table 1)῍ 先行研究において文改善のために非常に有益であった῍ これらの方῏に深はῌ 0.46῔0.10 Ma ῒ井村῎他ῌ 2001ΐῌ 0.41῔0.02 Maῌく感謝いたします῍ῒ編集担当 宮縁育夫ΐ

0.44῔0.02 Ma ῒ周藤῎他ῌ 2001ΐ などが報告されている῍

これらは unit C の年代ῌ 0.33῔0.17 Ma と誤差の範囲で一致している῍ さらに unit C はῌ ジルコンのウラン濃度が 70 ppm とῌ 非常に低いという特徴がある῍ これは吉野火砕流から測定されたジルコンのウラン濃度 60 ppmとよい一致を示す (Table 1)῍
また今回はῌ unit C の溶結凝灰岩と吉野火砕流においてῌ 鉱物量比とῌ 鉱物屈折率を用いた対比を行った῍ その結果ῌ 構成鉱物は両者ともにῌ 斜長石ῌ 斜方輝石ῌ 単斜輝石ῌ 鉄῍チタン酸化鉱物ῌ 少量のアパタイトと緑色角閃石でありῌ それらの量比においても両堆積物を区別することはできなかった (Fig. 4)῍ 吉野火砕流からは新鮮な火山ガラスが検出されなかったためῌ 斜方輝石を用いた屈折率対比を行った῍ その結果ῌ 両者ともにῌ 屈折率のピῐクは 1.706ῑ1.707 を示しῌ 有意な差は認められなかった (Fig. 4)῍
以上のことはῌ unit C の溶結火砕流堆積物がῌ カルデ
ラ西縁に分布する吉野火砕流に対比される可能性がある
ことを示している῍
5. 結論

今回行った沖小島ボῐリングコア試料の岩相記載とFT 年代測定よりῌ 以下のことが結論される῍(1) コア試料のうちῌ 沖小島流紋岩以前の岩相はῌ 凝灰質砂岩が主体でῌ その中にῌ 5 枚の軽石濃集層と 1 枚の溶結凝灰岩が確認できる῍ つまりῌ この時期の活動
はῌ 火山灰放出が主体でありῌ その間にもῌ 軽石を放出するような爆発的噴火や火砕流を噴出する活動が
あった῍
(2)

FT 年代測定からῌ unit B, C についてῌ 沖小島流紋岩との層準の関係から整合的な年代値であるῌ 0.4 Ma
前後が得られた῍(3)unit C の火砕流はῌ 姶良カルデラ西縁の吉野火砕流とῌ 岩相ῌ FT 年代測定ῌ 鉱物量比ῌ 鉱物屈折率において極めて類似点が多くῌ 地質学的に対比される可能
性がある῍
謝

辞

本論文作成にあたりῌ 産業技術総合研究所の宇都浩三
博士には研究当初に有益な助言をいただいた῍ 京都大学の宇野康司博士には草稿を手直ししていただいた῍ FT年代測定ではῒ株ΐ京都フィッショントラックの岩野英樹

引用文献
Aramaki, S. (1984) Formation of the Aira caldera, southern Kyushu, ῑ22,000 years ago. J. Geophys. Res., 89,
8485῍8501.
檀原 徹 (1995) 第四紀テフラの高精度フィッション῎
トラック (FT) 年代測定ῌジルコンとガラスを用いた測定法の確立に向けてῌ῍ 第四紀研究ῌ 34, 221῍237.
Danhara, T., Kasuya, M., Iwano, H. and Yamashita, T.
(1991) Fission-Track age calibration using internal andexternal surfaces of zircon. J. Geol. Soc. Japan, 97, 977῍
985.
Galbraith, R. F. (1981) On statistical models for ﬁssion
track counts. J. Math. Geol., 13, 471῍478.
Gleadow, A. J. W. (1981) Fission track dating methods:
what are the real alternatives. Nucl. Tracks., 5, 3῍14῍
早坂祥三 (1987) 鹿児島湾の地質構造῍ 地団研専報ῌ 33,
225῍233.
Hurford, A. J. (1990) Standardization of ﬁssion track
dating calibration: Recommendation by the Fission
Track Working Group of the I῍ U῍ G῍ S῍ Subcommision on Geochronology. chem. Geol., 80; 171῍178.
井村隆介῎奥村晃史῎須貝俊彦῎檀原 徹 (2001) 南九州火砕流堆積物のフィッション῎トラック年代῍ 日本
第四紀学会講演要旨集ῌ 31, 118῍119.
Matumoto, T. (1943) The four gigantic caldera volcanoesof Kyushu. Japan. J. Geol. Geogr., 19, 1῍57.
松本英二῎前田保夫῎竹村恵二῎西田史郎 (1987) 姶良
Tn 火山灰 (AT) の 14C 年代῍ 第四紀研究ῌ 26, 79῍83.
Nagaoka, S. (1988) The late Quaternary tephra layers fromthe caldera volcanoes in and around Kagoshima bay,southern Kyushu, Japan. Geogr. Rep. Tokyo Metropolitan
Univ., 23, 49῍122.
長岡信治 ῎ 奥野 充 ῎ 新井房夫 (2001)10 万 ῑ3 万年前の姶良カルデラ火山のテフラ層序と噴火史῍ 地質雑ῌ107, 432῍450.
大木公彦῎早坂祥三 (1970) 鹿児島県北部地域における第四系の層序῍ 鹿児島大理学部紀要 ῒ地学῎生物学ΐῌ
No. 3, 67῍92.
周藤正史῎石原和弘῎巽 好幸 (2000a) 姶良カルデラ地
域の先カルデラ火山活動史ῌカルデラ北縁部加治木ῌ
国分地域及び南縁部牛根地域の溶岩流試料の K῍Ar 年
代測定ῌ῍ 火山ῌ 45, 1῍12.
周藤正史῎ 宇都浩三῎ 味喜大介῎ 石原和弘῎ 巽 好幸
(2000b) 姶良カルデラ周縁部に分布する火山岩の K῍Ar 年代測定ῌ爆発的な姶良火砕噴火以前の火山活動史ῌ῍ 京都大学防災研究所年報ῌ 43B-1, 15῍35.
周藤正史῎宇都浩三῎味喜大介῎石原和弘 (2001) 姶良
カルデラ周縁部に分布する火山岩類の K῍Ar 年代測定
ῒ続報ΐ ῌカルデラ西縁ῌ 北西縁部ῌ 及び桜島火山の活動史ῌ῍ 京都大学防災研究所年報ῌ 44B-1, 305῍316.

沖小島ボ῏リングコア試料の岩相記載と FT 年代ῌ姶良カルデラ南縁における先カルデラ活動史ῌ巽 好幸῎井上 央 (1993) 桜島῎沖小島流紋岩ῌK῍Ar
年代および岩石学的特徴ῌ῍ 京都大学防災研究所年報ῌ 36B-1, 1῍6.

497

津久井雅志῎荒牧重雄 (1990) 姶良火砕噴火のマグマ溜まり῍ 火山ῌ 35, 231῍248.