J-DESC 6

J-DESC
Vol.

Japan Drilling Earth Science ConsortiumNEWS
平成 24 年 5 月 1 日発行

ニュースレター◦連続特集（後篇）：近年の IODP 掘削航海の成果
Solid Earth Cycles and Geodynamicsー ーーーーーーーーーーーー P1 〜 4Exp. 319/332 NanTroSEIZE Stage 2 : Riser/Riserless
Observatory

ー ーーーーーーーーーーーーーーー P1（荒木英一郎／海洋研究開発機構）

Exp. 322 NanTroSEIZE Stage 2 : Subduction Inputs

ー ーーーーーーーーーーーーーーーー P2（斎藤実篤／海洋研究開発機構）

Exp. 333 NanTroSEIZE Stage 2 : Subduction Inputs
Coring 2 & Heat Flow
（金松敏也／海洋研究開発機構・ほか）

Exp. 334 Costa Rica Seismogenesis Projectー ーーーーーーーーーーーーーーーーーーー P3（氏家恒太郎／筑波大学）

Exp. 324 Shatsky Rise Formation（佐野貴司／国立科学博物館）

NEWS

日本地球掘削科学コンソーシアム

CONTENTS

第6号

2012

Exp. 330 Louisville Seamount Trailー ーーーーーーーーーーーーーーー P4（山崎俊嗣／産業技術総合研究所）

Exp. 335 Superfast Spreading Rate Crust 4（宮下純夫／新潟大学）◦アルパイン断層掘削計画（Deep Fault Drilling Project –Alpine Fault）
ーーーーーーーーーーーーーーー P5福田惇一（東北大学）、廣野哲朗（大阪大学）◦太古代中期の海洋底掘削（DXCL）
報告ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー P6
清川昌一（九州大学）◦ J-DESC 正会員・賛助会員ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー P8連続特集（後篇）： 近年の IODP 掘削航海の成果

Exp. 319/332 NanTroSEIZE Stage 2: Riser/Riserless Observatory(2009/5/10～8/31、2010/10/25～12/11、ちきゅう)

荒木 英一郎～長期孔内観測システム設置までの軌跡～

Co-chief Scientist・海洋研究開発機構

南海掘削計画では、南海トラフから沈み込むフィリピン海プレート境を繰り返し動作確認をしつつ、孔の掘削を含め27日間にわたる作業を慎界域で繰り返される巨大地震のメカニズムを理解するために、掘削孔内

重にすすめた結果、現場の強潮流にかかわらず無事設置に成功しました。

で地震や地殻変動、また地下の水理学的状態を長期間にわたって観測を

Exp332航海では、海底下約900mに設置された地震計やひずみ計の設継続できる「長期孔内観測システム」を開発し、熊野灘の東南海地震の置状態がまだ安定していないため、間隙水圧計測装置のみの動作を確認

震源域とその周囲の３ヶ所を選び、設置を進めています。南海掘削計画

しましたが、その後、無人潜水艇を使った海底観測作業を実施し、繊細での海域への長期孔内観測システムの設置は、2009年のExp.319で、な孔内広帯域地震計をはじめとするすべてのセンサーが孔内で良好に動開発した観測システムの「ちきゅう」船上での構築手順を確認し、設置作することが確認されました。そして、2012年度には、このC0002

中にシステムが黒潮の強潮流のなかでどのような影響を受けるかを調査

サイトの長期孔内観測システムを、すでに海底で稼動している海底ケーすることから始まりました。が、この航海で、システムに搭載したすべ

ブル地震津波観測システム（DONET）に接続して、プレート境界域のてのセンサーが破損するほど大きな振動が潮流によって励起される（渦地殻変動観測がリアルタイムに行えるようにする予定です。

振動）ことがわかり、その後、2010年のExp.332でのC0002サイトへの設置
まで、わずか１年あまりの間に、我々研
究グループとCDEXは、さまざまな陸上や「ちきゅう」船上での試験を通じ、システムを破壊するような振動が励起されないような設置手法を開発するとともに、すべての孔内センサーも改良し、設
置時の振動があっても耐えられるように強化する必要がありました。本番の設置を行った、Exp332では、開発した渦振動防止策をとりつつ、設置中のセンサー

C0002 長 期 孔 内 観 測 シ ス テ ム 設 置 後 の2011/8/1 JAMSTEC か い よ う KY1109
航海で無人潜水艇による孔内センサーの動作確認を実施している様子

1

6

J-DESC NEWS 2012
Exp. 322 NanTroSEIZE Stage 2: Subduction Inputs (2009/9/1～10/10、ちきゅう)～沈み込みインプット～

斎藤 実篤

Co-chief Scientist・海洋研究開発機構

IODP 第 322 次研究航海は南海トラフ地となりました。この基盤岩の上位に積み重な

この航海が実施された時期は台風シーズン

震発生帯掘削計画（NanTroSEIZE）第２ス

る堆積物は半遠洋性泥岩を主体としますが、であったため、荒天待機により多くの日数をテージの航海の一つとして、2009 年 9 月 1

その中に火山性物質を特徴的に含む砂岩層がロスし、またコアリングや検層においていく

日から 10 月 10 日までの 40 日間にわたり２層準で回収されました。下位の砂岩層はつかの技術的な問題が発生したものの、航海

地球深部探査船「ちきゅう」により実施されま

13-15Maの西南日本から供給された砂層で、全体を通じて技術者と研究者の連携による適した。この航海の目的は南海トラフに沈み込

特に 14Ma 以降は熊野酸性岩類を起源とする切な判断とチーム

む直前のフィリピン海プレート上の堆積物おことが分かりました。上位の砂岩層は今回まワークによって、航よび基盤岩を採取し、沈み込み物質の初期状で存在が知られていなかった 7-8Ma の伊豆海を成功に導くこと態を明らかにすることでした。掘削地点は紀小笠原弧起源の火山性砂岩層です。どちらのができました。支援

伊半島南方沖、樫野崎海丘の北側斜面（Site

砂岩層も当時の供給源から数百 km も離れてしていただいたすべ

C0011）と頂上付近（Site C0012）の２地

いるにも関わらず、10m にも及ぶ厚い砂をての関係者の皆様に点です。直前に実施された第 319 次研究航供給したことは驚きに値します。間隙水やガ御礼申し上げます。

海で取得された Site C0011 の検層データスの分析でも興味深い成果が得られました。

と併せ、この航海により紀伊半島沖の南海ト

Site C0012 の基盤直上から得られた間隙

ラフ沈み込み帯のインプット物質の全貌を把水は海水とよく似た成分を持っており、基盤握することができました。Site C0011 ではからの流体拡散が示唆されます。また、13-

基盤の玄武岩に到達することができなかった

15Ma の砂層は周囲より高いメタン／エタン

ものの、Site C0012 では海底下約 540m濃度を示し、砂層を流路とする流体移動の証で堆積岩と基盤岩の境界部分の採取に成功し拠が得られました。航海後の研究は現在も継（図）、さらに 33m の基盤岩掘削に成功しま

続中で、インプット物質が地震発生帯まで持した。この玄武岩の化学組成は典型的な四国ち込まれた際にどのような水理学的・力学的

海盆ソレアイトの特徴を示すことから、海洋挙動をするのかを実験により予測し、今後の底玄武岩として噴出し、その後の断層運動に

超深度掘削につなげるのが今後の研究課題でよって樫野崎海丘が形成されたことが明らかす。

Exp. 333 NanTroSEIZE Stage 2: Subduction Inputs
Coring 2 & Heat Flow

～沈み込みインプット 2、熱流量測定および海底地すべり掘削～

図．Site C0012 で 回収された赤色泥岩と玄武 岩 層 の 境 界 部。 基 盤岩周辺の平均コア回収率は 20％程度であったが、 こ の 境 界 部 分 は 完
全 な 形 で 回 収 さ れ、 航海の成功を象徴するコ
ア と な っ た。 船 上 で は「ミラクル・コア」と呼ば
れた。

金松 敏也
Co-chief・海洋研究開発機構

Pierre Henry
Co-chief Scientist・フランス地球科学環境研究センター

MOE Kyaw Thu
Expedition Project Manager・海洋研究開発機構

Expedition 333 乗船研究者
22010 年 12 月 12 日 よ り 2011 年 1 月
10 日まで熊野沖南海トラフで Exp. 333 がすべり発生の関係が解明される事が期待され物・玄武岩の組成変化の研究、地盤力学的研る。

究、および流体循環モデルを通じ、地層が地実施された。
「地震発生帯における海底地すべさらに地震発生帯を構成する地層の初期

震発生帯物質としてどのように準備されていりの実体解明」のため C0018 で掘削し、さら状 態 を 知 る た め Exp. 322 に 引 き 続 き、 沈

るのか、第 322 次研究航海の成果と併せて検に「南海トラフインプットサイト掘削」を Exp.

み込む直前の堆積岩と玄武岩を掘削した。

証されることが期待される。

322 に引き続き行うため C0011 と C0012

C0011 において掘削した結果、変質の進行を掘削し、熱流量も同時に測定した。南海トおよび堆積物の物性変化がテフラ層の産

ラフ分岐断層の下方斜面の C0018 において出量で大きく違うことが分かり、岩相の違314m まで掘削をおこない複数の海底地すべ

いが沈み込む地層の力学的強度をコントり層を掘削し、深度 127-189m で最も厚いロールしている事が示唆され、沈み込む前

海底地すべり層を見いだした。挟在する広域にプレート境界の層準があらかじめ決めら

テフラの年代から、一連の地すべりはおよそれている事を意味している。沈み込み後プ

1Ma 以降に起こったと推定される。採取さ

レート境界は玄武岩層中に移動すると考えれた地すべり層は著しく変形しており滑動時られているが、沈み込む前の玄武岩の状の様々な変形が記録されていた。一連の地す態を知るため樫野崎海丘上の C0012 でべり層の下位にはタービダイト層のみが繰り

630.5m まで掘削した。その結果、異なっ返し産出し、この海域で 1Ma に堆積物供給た変質様式の玄武岩が採取され、沈み込むシステムに劇的な変化が起こったことがうか

前の玄武岩状態を知ることができる貴重がえる。どのように海底地すべりが起こったな試料が採取できた。 他に C0012 では、のかを明らかにするため、採取されたコアのExp. 322の結果も含め、複数の崩壊が起っ

詳細な構造解析、地盤力学的研究が進められていたこと、C0012 は C0011 より高いている。これにより分岐断層の活動と海底地ヒートフローであることが分かった。堆積2

136˚40' 136˚50' 137˚00' 137˚10'

33˚10'

33˚00'

32˚50'

32˚40'

Splay Fault

C0018

gh

u
Tro
kai

n

Na

C0011
C0012
Kashinosaki
Knoll

Expedition 333 の掘削地点：C0018, C0011,C0012

6Exp. 334 Costa Rica Seismogenesis Project (CRISP) (2011/3/15～2011/4/16、JR)～コスタリカ沖沈み込み浸食縁辺域における地震発生過程の解明～

氏家 恒太郎Co-chief Scientist・筑波大学

第 334 次研究航海は、コスタリカ沈み込

タリカでは 4000m 級の山が連なる）、それいました。また、沈み込み浸食域で堆積物累み浸食縁辺域での地震発生過程解明を目指す

が浸食・運搬されたことを反映しているのか

積速度がこれほど早い（1000m 近く掘ってプロジェクト（Costa Rica Seismogenesis

もしれません。詳細については現在検討中でもまだ更新世の堆積物！）とは考えていませProject 通称 CRISP）の記念すべき最初の航すが、カリブプレートの上昇・沈降史は、下底んでした。そして、基盤岩の謎。掘削してみ海でした。コスタリカのオサ半島沖中米海溝

浸食と堆積物累積速度のバランスに左右されないと分からないものです。当初の予想と異では、海洋プレート上の地形的高まりであるていそうです。また、応力測定の結果、カリなった場合、その成因を新たに考えていくの

ココス海嶺の沈み込みと粘土鉱物脱水由来のブプレート中部斜面は圧縮応力場であるのにも掘削航海の醍醐味の１つであります。今回

水が水圧破砕を引き起こすことで陸側のカリ

対し、上部斜面は引張応力場であることが明

浮かび上がった課題は、航海後の研究を通じ

ブプレート下底部が削り込まれ、沈み込み帯

らかになりました。この劇的な応力場変化は、て解明していくと同時に更に深く掘って検討

深部へと持ち去られていると考えられていま

下底浸食の開始を示唆しています。一方、コを重ねる必要があります。次の CRISP2 航海す。第 334 次研究航海では、２地点で掘削同

コスプレート最上部は、玄武岩や珪質・石灰質（第 344 次研究航海）の成果にも期待している

時検層を実施し、その後カリブプレート上部軟泥などで構成されていることが分かりましところです。

斜面と中部斜面、沈み込むココスプレート最た。本航海最大の謎は、カリブプレー

上部の計４地点でコア試料を採取しました。

トの基盤岩は何物であるかというこ

カリブプレート上部斜面を掘削して明らかとです。当初はオサ半島に露出するになったことは、海浜砂から陸棚ないし上部

メランジュであるだろうと予想して斜面へ至る急激な沈降とそれに引き続く異常いました。掘削同時検層では、斜面

なまでに早い堆積物累積速度です。この一連堆積物から下位に向かって急激な物のプロセスは更新世以降に起こっており、堆性変化が認められ、基盤岩にヒット

積物累積速度は最大で 1035m/ 百万年に達したのではないかと考えていました。

しています（四国沖南海トラフより早い）。急

しかし、掘削コアを採取してみると、激な沈降は、カリブプレート下底部が沈み込

それは相対的に圧密が進んだ堆積岩

み浸食を受けたためであると考えられます。

（斜面堆積物基底部？）でした。

一方で、異常に早い堆積物累積速度は、ココ

当初、上部斜面は固着域直上にあス海嶺の沈み込みによって陸が隆起し（コスるので圧縮応力場であると予想して

第 343 次研究航海の掘削地点（赤丸内）

Exp. 324 Shatsky Rise Formation (2009/9/4～11/4、JR)

佐野 貴司～シャツキー海台形成モデルの検証～

Co-chief Scientist・国立科学博物館地学研究部

大規模火成区（Large Igneous Province:

掘削の結果、活動初期に形成されたタム山

ついての様々な化学分析や古地磁気測定が行

LIP）は巨大海台や大陸洪水玄武岩の総称であ塊は主に塊状のシート状溶岩から構成される

われている。今後、これらの分析データを基

り、大規模なマグマ活動が短時間に起こったのに対し、北東へ行くほどこの割合が減り、にプルームモデルの詳細な検証が行われると結果形成されたものである。LIP は地球深部

最も若いシルショフ山塊は大部分が枕状溶岩考えている。

から上昇してきた巨大プルームの先端が大規からなるという結果が得られた。こ模に溶けたマグマによりつくられたと提案さの事実は最初に巨大なマグマ活動

れているが、この成因モデルは詳細に検証さが起こり、次第に弱化していった

れていない。LIP 活動は多量の揮発性成分をというモデルと調和的である。ま

る。

21

M

16

M

オリ山塊
U1349

塊）が生成されたことが分かっている。そこでから採取されたため、これらが溶岩

11

M

M

19
16

8

M2

1

1213

M

M

20

M2

M2

2

156˚E

14

17

18

2

3

M

M

M

M2
M2

15

M

M1

32˚

30˚

M8

な種類の火砕物が多くの掘削地点

U1347

タム山塊

1

17

M

15

ら北東に向かってタム、オリ、シルショフ山

M

0

M2

M

高かったと考えられる。なお、様々

U1348

9

M1

12
M

に沿って形成され、主に 3 つの山塊（南西か10付近）での熱水流量は山腹に比べてM縞模様を基に、海嶺の 3 重会合点のトレース

8

M1
6.0

15
M

高かったため、噴火後の火道（山頂11

一方、シャツキー海台に関しては、地磁気のM岩や火砕物の方が変質の度合いが1714

細なプルームモデルの検証は困難であった。

34˚

M

M1

M

また山腹よりも山頂で採取した溶

6

M1

7

M1

7

16

上昇が起こっていたと推定される。

時の海嶺との位置関係が不明であるため、詳

M16

U1350
M

が行われたが、これら海台の形成過程や形成

5.0

36˚

3.0

M13

U1346

M13

160°

2.0

4.0

現在は、採取してきた火山岩にM12

シルショフ山塊

M11

水深 (km)性が高く、ダイナミックな地殻のことが分かった。

17

30°

14

M12

150°

山頂部は火山島となっていた可能

掘削を行った
（図 1）
。

21

M11

M

M

5

38˚

M8

M10

台
M

これまでにオントンジャワ海台とケルゲレ流と共に海台上部を構成している

0

M1
25

ン海台という 2 つの LIP は系統的な掘削研究の 5 つのサイト（U1346-U1350）においてM17Mた。このため、マグマの噴出時にIODP Expedition 324 は、シャツキー海台

シャ
ツ
キ
ー
海

日本

M17

M8

M2

たものであることが明らかになっ

M14

40°

15
M

火砕物は浅海または陸上で噴火しイベントとの関連性においても注目されてい

M7

10
M

起こした可能性があり、生物大量絶滅などの1

た、海台の高地を形成する溶岩や

40˚
N

M

Papanin Ridge
M

地表へ排出したため、急激な環境変動を引き

200 km 9

M1

0

M1

20

160˚

164˚

図１．シャツキー海台の地形図と古地磁気縞模様（赤線）。IODP
Expedition 324 掘削サイト（赤丸）と ODP Site 1213（青丸）が示されている。左上の図は日本とシャツキー海台の位置関係を示している。

3

J-DESC NEWS 2012
Exp. 330 Louisville Seamount Trail (2010/12/13～2011/2/12、JR)～ルイビル海山列掘削：ホットスポット移動仮説の検証と山崎 俊嗣

地球化学的進化の解明～

Co-chief Scientist・産業技術総合研究所

り 実 施 さ れ た。 事 前 の 計 画 で は、 約 50 〜

し得るだけの試料が得られた。本稿執筆の時80Ma の間の４つの海山を各々 350m 掘削

点でもうすぐ航海後１年になり、今年９月にマントル底部起源のプルームにより形成されする予定であった。350m という掘削長は、予定されているポストクルーズ・ミーティンたとされる代表的なホットスポット軌跡であ

これまでの ODP/IODP での経験から、地磁グに向けて、各乗船研究者により試料の測定・る。ODP Leg 197 により、ハワイ・ホット

気永年変化を平均化できるだけの枚数（30 〜

分析等が進められているところであるが、船スポットが 50 〜 80Ma の間に約 15 度南下

40 枚）の溶岩を掘削するために必要な深さと上の古地磁気測定データの解析といくつかのしたことが明らかとなり、過去のプレート運して設定された。実際には、５つの海山の８

新たな 40Ar-39Ar 年代測定結果に基づいて、動復元の基準として用いられてきた、ホットサイトで掘削を行い（図）、総掘削長 1114m、

ルイビル・ホットスポットの古緯度を速報すスポットがマントルに固定された座標系で総 コ ア 長 806m、 平 均 回 収 率 72％ で あ っる論文がNature Geoscienceに投稿された。

あるとする仮定が、疑われることになった。

た。ドリルパイプのスタックやビット

Expedition 330 は、ルイビル・ホットスポッ

交換／リエントリーのための自由落下

トがハワイと同様に南下した（並行移動した）式ファネルの設置失敗等のトラブルにのか、それとも独立に運動している（あるいはも見舞われたものの、Site 1374 では運動していない）のかを、古地磁気から明らか88% という火山岩としては驚異的な平にすることを第一の目的とした。また、ホッ均回収率で深度 522m まで掘削するな

トスポット起源の火山の形成史やマントルのど、全体として掘削は成功裏に終了し地球化学的進化を明らかにすることを、掘削た。新鮮な火山ガラスやオリビンを含の第二の目的とした。ルイビル海山列からはむ火山岩が豊富に得られたこと、船上ドレッジではアルカリ岩しか採取されておらの古地磁気測定により掘削時二次磁化ず、ソレアイトを主体とするハワイ・天皇海山の影響をほとんど受けていないことが列とは異なっていることが知られていた。

判明したこと、古海洋研究のための藻類石灰岩も得られたことなど、航海後の研究により初期の目的をすべて達成

EC
TREN

U1372

~75-77 Ma

U1373+U1374~73 Ma

30°S

KER
MA
D

30°S

U1375

ARP

~64 Ma

WISH
BONE
SC

35°S

U1376
58.5 Ma

169°W
BEND

35°S

U1377

40°S

50.1 Ma

40°S

Louisville
33

34

32

33

CHATHAM RISE

HE

EZ

31
30

159°W
BEND

29
28

掘削航海は 2010 年 12 月 13 日〜 2011年 ２ 月 12 日 に、JOIDES Resolution に よCH

南太平洋に位置するルイビル海山列（図）は、北太平洋のハワイ・天皇海山列とともに、

170°W

EN

45°S

30

AR

P

160°W

Exp. 335 Superfast Spreading Rate Crust 4 (2011/4/13～6/3、JR)～ガブロへの道は遠かった！～

TH

150°W

宮下 純夫

Figure-330-Introduction-A-F1

Igneous Petrologist・新潟大学

海洋地殻の主要部を構成しているガブロやて、ジャンクバスケットに通常の掘削では決か４本、それも回収率が悪かったため、サイマントルかんらん岩に関しては、深部の岩石して得られないような大きなサンプルが大量

トレポートの大部分は「ドレッジ」サンプルにが上昇・露出している特異な場において掘削に得られたことである。その最大のものは径ついての記載が占めている！

されているが、その大部分は低速拡大地殻で、25cm、重さが 5kg 近くにも達している（写このように、今回の Exp.335 は大変特異

高速拡大地殻に関しては情報量が極めて限定真参照）。これらはその特徴などから大部分な航海となってしまったが、乗船研究者は、されていた。

がダイクスクリーン２由来と推定されている

和気あいあいとした雰囲気で、各乗船研究者

Exp.335 は ODP Leg 206, Exp.309/

が、少量のガブロも含まれていた。ダイクスの研究発表なども、作業が少なかったために312 に引き続く Hole 1256 Ｄでの 4 回目のクリーン２は極度にリカバリーが悪く、コア（？）、活発に回数が重ねられた。ガブロへの掘削で、Exp.312 では最上部の溶岩層からも小さなものが多い中で、大きな岩塊が多数

道の困難さを思い知るとともに、本ホールでガブロ層までの掘削に初めて成功した。しか得られたことにより、その解明が進むものとの再挑戦を誓って航海は終了した。

し、ガブロ層は上部 50m のガブロ１、下位思われる。

20m のガブロ２が得られたものの、最深部コアが上がってこなかったため、積み込の 1507mbsf はダイクスクリーン２で終了

まれていた Exp.312 のコアの再鑑定・記載していた。今回の掘削ではさらに深部のガブを行い、かんらん石の濃集層（層状構造）を新

ロ層本体を目指していた。

たに見いだした。また、掘削孔底からの「ド結論的にいうと、今回の結果は惨憺たるレッジ」サンプルについても記載・観察を行っ結果であったが、思いもかけなかった大きなた。本航海の最終盤になって掘削が再開し、サンプルが得られるなど、特異な航海となっ1521.6m までの最後のコアを得て、掘削はた。溶岩層下部付近の孔壁安定化作業に２終了した。

週間を費したのち、待望の掘削が始まった

サンプリングバーティーは、大小さまざが、1520.2m まで掘り下げて３本のコアをまな「ドレッジ」サンプルを主要な対象として得た以降は、ビットを落としてしまうなどの行われたが、一見するととても IODP の掘削トラブルが相次ぎ、それ以降のほぼ３週間は航海とは思えない光景であった。ただ、サンビットの回収や孔底のクリーニング作業が続

プル数が非常に多かったので、サンプリングいた。特筆すべきは、その作業の行程においパーティー自体は平穏に進行した。コアは僅

4

6

アルパイン断層掘削計画（Deep Fault Drilling Project –Alpine Fault）の概要とシンポジウム参加報告福田 惇一
東北大学・日本学術振興会特別研究員 PD

廣野 哲朗
大阪大学

アルパイン断層はニュージーランド南島西

大きな目的としており、具体的には、(1) 断田と奥平氏が参加した。このシンポジウムで部、オーストラリア - 太平洋プレート境界に発層およびその近傍での応力、流体圧、透水性

は、測地学、地震学、変形・変成岩石学、鉱物

達する右横ずれ逆断層である。この断層の活や温度、(2) 歪の局所化とその変形機構、( ３)

学など、多岐に渡る分野の研究者が一堂に会

動により東側（太平洋プレート）が大きく隆起

センチメートルからキロメートルスケールでし、掘削の進捗状況や今後の計画、アルパイ

しており、この隆起速度は年間 6-9mm に達の地震波速度構造、(4) 各鉱物の変形機構、(5)ン断層に関する詳細など、お互いの情報交換する。そのため、後退変成作用の影響が比較

変成流体の寄与、(6) スリップゾーンやそののため、格好の機会であった。特に、DFDP

的少ない状態での地下 20-30km に相当する

周囲のダメージゾーンの厚み、(7) ゆっくり

ステージ 1 では、カタクレーサイトからマイ

地殻断面が地上に露出しており、古くから研滑りや低周波微動の可能性、(8) シュードタ

ロナイト（ウルトラマイロナイトも）までの一究されている断層である。さらに、この断層

キライトの発達と元素移動、などについての連の変形岩が得られており、脆性 - 塑性遷移

では、200 年から 400 年の再来周期で巨大研究が展開されつつある。さらに、近年の地領域での変形機構に関する研究の展開が盛ん

地震が発生し、最近では 1717 年に Mw7.9

震波トモグラフィーによる構造探査によっである印象を受けた。筆者らも、DFDPステーの地震が起きている。

て、アルパイン断層の深部での地震波低速度

ジ 1 で採取された石英質マイロナイトと層2011 年 1 月 よ り、 こ の 断 層 を 掘 削 す

帯と流体の分布との空間的対応関係が示唆さ状ケイ酸塩に富むマイロナイトの共存関係にる 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト (Deep Fault Drilling

れている。これらの対応は、流体と鉱物間で着目し、層状ケイ酸塩鉱物からの脱水過程とProject – Alpine Fault; DFDP-AF) が 開 始の反応によるウィークフェーズの形成や流体

この脱水が変形機構に与える影響について調された。2011 年 2 月には深度 150m まで

自身による塑性変形促進をもたらし、断層上べつつある。また、同大学の一室には、掘削掘削する DFDP ステージ 1 が終了、2012 年

部への応力集中と地震の発生過程にも強く影

コア試料が丁寧な記載とともに展示されてお4 月現在、DFDP ステージ 2 での掘削（アル響を与えているであろう。このような断層帯

り、直接観察する貴重な機会でもあった。今

パイン断層まで到達する 1500m 級の掘削）での岩石の変形と流体との関係についても、

後、我々日本の研究チームでは、現在進行中が進行中である（DFDP ステージ 2 からは国掘削研究を通して新しい知見を得ることがでである DFDP ステージ 2 で回収されるコア試際陸上科学掘削計画（ICDP）の一環として実きると期待される。

料もリクエストし、微細組織観察や分光分析、施されている。日本からも、筆者らに加え、また、2011 年 11 月 23 日と 24 日には、

化学分析などを実施、活動的な断層内部で起東京大学地震研究所の佐藤比呂志氏や大阪市

ニュージーランド、ダニーデンにあるオタゴ

こっている変形のメカニズム機構やそこでの立大学の奥平敬元氏が参加）。この科学掘削で大学にて、本掘削研究に関するシンポジウム

流体の存在形態や量、岩石−流体相互作用なは、造山運動の発達機構と脆性 - 塑性遷移領域が開催され、日本からは日本地球掘削科学コ

どについて研究を展開していく予定である。

での変形機構、および地震発生過程の理解を

ンソーシアムの旅費支援を受けて、筆者の福オダゴ大学でのシンポジウムの会場の様子

シンポジウムにて展示されていた掘削コア試料

5J-DESC NEWS 2012
太古代中期の海洋底掘削（DXCL）報告
清川 昌一
九州大学

近年、年代測定技術の進歩や詳細な地質調が繰り返す海洋性島弧層序を持ち、下位より

査の結果、太古代の地球環境やテクトニクス

ラグーン層群、ラグーン枕状溶岩、デキソンが明らかになっている。太古代の研究では、

アイランド層、デキソン枕状溶岩、クリバー

陸上掘削は連続的な層序を維持し、信頼性のビル（スナッパービーチ）層からなる（図 2）。

高い分析が可能な未風化の岩石試料が得られ

特に、デキソンアイランド層とクリバービル

るために、各地で行われるようになり、今や層では、黒色チャート、赤色チャート、縞状

掘削試料からの未風化の岩石のみが化学・同鉄鉱層が海岸線に露出し、連続した層序を復位体分析を行うに値するという状況になりつ

元できる。

つある。
我々は、太古代中期の海底環境の復元を目指し、Dixon Island-Cleaverville Formations

回収後の処理（コアライブラリー）
掘削後に現地で簡潔なホールコアの記載を行ったのち、オーストラリア地質調査所のコ
アライブラリー（Core Library）に運び入れた（図5）。コアライブラリーはセキュリティー
が厳しく、入り口で安全に関するテストに合格してはじめて入ることができる。ライブラ
リー内は 20m ほどに積み上げられた西オーストラリア中の掘削コアを保存しており、そ掘削地点

Drilling Project (DXCL)を開始し、2007 年、

DXCL で は 2007 年 8 月、2011 年とオーストラリアピルバラグリーン

2011 年 11 月 の 2 回 の 掘

ストーン帯にて掘削を行った。このプロジェ

削 で、 層 序 的 下 位 か ら DX、

クトは、表層環境・生物活動・火山—熱水活動・

CL2、CL1、CL3 の計 4 本をテクトニクスを解明し、宇宙塵の落下頻度な取得した（図 2、3）。地層はほど宇宙からの情報も加味しつつ、大陸地殻がぼ垂直に立っているため、52

徐々に形成されている時代における、総合的度の傾斜で斜め掘りを行った。

な地球表層環境の復元を目標としている。

掘削機器は、起伏に乏しい盾状地を移動できるよう、4WD

掘削地域の地質の大型トラックに備えられており、事前に新たに道路を作っ

太古代、特に 30 億年以前の低変成堆積岩て掘削地に移動する。最新鋭が残っている地域は、南アフリカ・バーバートの掘削機器は到着して半日もン帯と西オーストラリア・ピルバラクラトン

あれば掘削を開始できる。広の 2 カ所であり、この時代の表層環境を復元

大で乾燥しきった内陸を主なするために欠かせない地域となっている。今活動の場としているドリラー

回の掘削はピルバラクラトンの北西に位置すたちは、DXCL 掘削サイトのるピルバラ海岸グリーンストーン帯といわれ風光明媚な海岸線を心底喜んる場所で、ピルバラクラトンでも唯一海岸線でいた。

にグリーンストーン帯が露出する地域である

掘削は 2 回とも 10 日ほど（図 1）。デキソンアイランド・クリバービル層

かかり、総合計 400m のコア

は緑色片岩相以下の低変成作用しか受けておを取得できた（図 3、4）。本

らず、上下や側方に連続した海底層序が残る地域では表層約 50m の風化希な地質帯である。

帯があり、それまではパーカッ

掘削地域は枕状溶岩・コマチアイト溶岩・流ションで掘り抜き、それ以深紋岩などの火山岩類とその上位の化学的沈殿

はダイアモンドコアで掘削し、岩（黒色チャート、赤色チャート、縞状鉄鉱層）

試料を回収した。

図 1．手前がターゲットの縞状鉄鉱層、右奥に見える島がデキソン
アイランド

6

図 2．デキソンアイランド・クリバービル層の総合柱状図と掘削サイトの
層序的位置

6

図 3．掘削地域の模式的断面図および掘削地点の遠景 デキソンアイランド層は北傾斜、クリバー
ビル層は南傾斜の掘削を 行 っ て い る。CL3 が2011 年、CL1・ CL2・
DX は 2007 年 に 掘 削 を行った。

れらの試料についての諸作業ができるよう、コアが楽に転がせる全長 30m のローラー付
きテーブルが 9 レーン揃っており、長いコ
ア試料を広げての処理・記載・観察が可能である。当初からの契約で、半割したコア試料の半分をコアライブラリーに保存、残りを日本に運んでいる。現在、送られたコアは高知コ
アセンターに保管され、記載・分析処理が進んでいる。

太古代の陸上掘削
ピルバラ地域では表層 50m を掘ることで、未風化の岩石が採取でき、陸上露頭では見られなかった岩相の観察、初生的な化学・同位体組成の復元などが可能となる。海外での掘削は、カウンターパートの現地研究者やコン
サルタント探し、鉱区など土地所有権やネイ
ティブタイトル（原住民所有権）の許可取得、掘削会社との日程調整など非常にややこしい
手続きがあり、代金支払い時にも為替レート

掘削コア
掘削コアでは、陸上では全く観察されなか っ た 特 徴 の あ る 岩 石 が 取 得 さ れ た。DX
サイトは熱水系直上の層状チャート層からなり、有機物に富むチャートと黄鉄鉱層が1mm 以下の薄いラミナとして繰り返す地層がみられる。CL2、CL1 は厚い黒色頁岩層からなり、層厚 20cm ほどのシルトサイズの
有機物に富む頁岩が、上方粗粒化しながら重なる。陸上露頭でみられないクロスラミナな
どの堆積構造もきちんと残っている。CL3 では、黒色頁岩層から厚い層状チャート層を挟んで主に磁鉄鉱からなる縞状鉄鉱層が採取された。現在、主成分・微量元素分析、炭素・硫
黄・窒素・酸素などの同位体分析などを積極展開中である。

や国際間のお金のやりとりなど、科学とは違うところでの労力がかかる。我々のケースで

図 4．掘削コアの風景 掘削は浅い柔らかい部分はPQ サイズのコア、深くなるに従い、HQ、NQ のサイズに変更している。

は、カウンターパートや大学事務の方々、掘削メンバーの協力により、科研費内でどうにか掘削が行うことができた。実は、ピルバ
ラ地域における鉄鉱床探査では、一年間で、500m の連続コアを 200 本ぐらい掘削したのちに一つの鉱山として登録すると聞いた。
科学掘削と資源掘削をうまく組み合わせて研究ができるとお金のロスが少ないのにとつくづく感じた。
DXCL は、現時点でデータの乏しい太古代
中期の海洋環境に焦点を絞ったものであり、詳細な層序記載・化学分析により当時の環境が鮮明になりつつある。

図 5．西オーストラリア地質調査所 コアライブラ
リーの内部風景。9 列のローラー付きサンプル台があり、奥に数十ｍの巨大なサンプル棚が広がる。

プロジェクトメンバー：伊藤孝（茨城大学）、池原実（高知大学）、山口耕生（東邦大学）、菅沼裕介（国立極地研究所）、尾上哲治（鹿児島大学）、堀江憲治（国立極地研究所）7

J-DESC NEWS 2012

6

J-DESC 正会員（33 大学、6 機関）
京都大学
大学院理学研究科地球惑星科学専攻
大学院工学研究科社会基盤工学専攻
大学院理学研究科附属地球熱学
研究施設
大学院人間・環境学研究科地球環境
動態論 ( 地球環境物質学 ) 分野
防災研究所
大阪市立大学
大学院理学研究科生物地球系専攻
神戸大学
理学研究科地球惑星科学専攻／
人間発達環境学研究科人間環境学専攻
同志社大学
理工学部環境システム学科
岡山大学
理学部地球科学科
岡山理科大学
島根大学
総合理工学部地球資源環境学科
広島大学
大学院理学研究科地球惑星システム学専攻
九州大学
大学院理学研究院
大学院比較社会文化研究院地球変動講座
熊本大学
理学部
鹿児島大学
大学院理工学研究科
地球環境科学専攻／
総合研究博物館
琉球大学
理学部

北海道大学
大学院理学研究院
北見工業大学
未利用エネルギー研究センター

秋田大学
工学資源学部地球資源学科
応用地球科学教室
東北大学
大学院理学研究科
大学院環境科学研究科
山形大学
理学部地球環境学科

愛媛大学
理学部生物地球圏科学科 /沿岸環境科学研究センター /地球深部ダイナミクスセンター
高知大学
海洋コア総合研究センター
海洋研究開発機構
高知コア研究所

新潟大学
理学部 / 大学院自然科学研究科
信州大学
理学部
富山大学
大学院理工学研究部
金沢大学
自然システム学類地球学
教室 / 自然科学研究科
東海大学
海洋学部
静岡大学
理学部地球科学教室
名古屋大学
大学院環境学研究科
地球環境学専攻関連講座

筑波大学
大学院生命環境科学研究科
茨城大学
産業技術総合研究所
地質情報研究部門
地圏資源環境研究部門
活断層・地震研究センター
電力中央研究所
防災科学技術研究所
宇都宮大学
農学部地質学研究室 / 教育学部
地学教室 / 工学部岩盤工学研究室
国立科学博物館
東京大学
大学院理学系研究科
大気海洋研究所
地震研究所
東京工業大学
地球惑星科学専攻
国立極地研究所
地圏研究グループ
千葉大学
大学院理学研究科
地球生命圏科学専攻
横浜国立大学
大学院環境情報研究院
海洋研究開発機構
地球内部ダイナミクス領域
海洋・極限環境生物圏領域
地球環境変動領域
物質循環研究プログラム
古海洋環境研究チーム
地震津波・防災研究プロジェクト
海底資源研究プロジェクト

J-DESC 賛助会員（15企業）

エスケイエンジニアリング株式会社

日本マントルクエスト株式会社

住鉱資源開発株式会社

株式会社クリステンセン・マイカイ

ハリバートン・オーバーシィーズ・リミテッド

株式会社テルナイト

シュルンベルジェ株式会社

株式会社マリン・ワーク・ジャパン

日本海洋掘削株式会社

帝石削井工業株式会社

株式会社エヌエルシー

日本郵船株式会社

日鉄鉱コンサルタント株式会社

ＪＸ日鉱日石探開株式会社

株式会社物理計測コンサルタント

J-DESC Newsletter■ 発行：日本地球掘削科学コンソーシアム ■ 編集：日本地球掘削科学コンソーシアムサポート〒 236-0001 神奈川県横浜市金沢区昭和町 3173-25 海洋研究開発機構 地球深部探査センター内
Tel：045-778-5271 Fax：045-778-5704 e-mail：info@j-desc.org