博 士（ 地 球環 境科 学 ）能 條歩

学位論文題名Paleoenvironmental changeslnlateNeogenetO
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leluCidation―（ 西 南 北 海道 に おけ る 新 第三 紀 後 期か ら 第四 紀 初 頭に、 お け る 古 環 境変 遷 ―層 位 学 的・ 微 古生 物 学 的解 明 ー ）学位 論文内容の要旨

西南 北海道の 渡島半島 地域には ，日本海 形成に関係する一連の活動により堆積した新第三系 ．第四系 が広く分布する．これらは長尾・佐々（1933)により，下位から福山層・吉岡層・ 訓縫層・ 八雲層・ 黒松内層 ・瀬棚層 と命名され，今日まで標準層序としてその名称が使用 されてい る．これ らの地層 を形成し た堆積盆は ，鮮新世 後期（約 300万年前）頃から起 こ った 差 別 的な 構造運動 によって 分断・縮 小し，最 終的に中 期更新世（ 約80万年前 ）以降 には完全 に陸化し て消滅し た．した がって，この地域の地形形成の過程や環境変遷を考え る上では ，現地形 形成開始 の直前に 堆積した鮮新世後期から更新世にかけての地層が特に 重要な研 究対象の ーっとい える・
本地 域の鮮新 ―更新統 は上記の うちの黒 松内層と瀬棚層であるが，これまで両層の層位学的 関係は整 合か不整 合かが暖 味で，堆 積年代も特定されておらず，存在が予想される汎世界 的氷河性 海水準変 動に関す る報告も なされていなかった．すなわち，鮮新世以降（約500万年 前から） について は，水深 や水温あ るいは堆積 場の変化 などの古 環境変遷について具 体的な情 報が不足 していた ・北海 道周辺海 域は，現 在のよう な間氷期 であってもなお冷涼な気候下にあり，海域における 暖流系生 物の数は 非常に少 ない．し かし，これまで報告されている化石記録には断片的に 暖流系生 物化石が 報告され ている． そこで，その産出状況を時間軸に添って確認でき
れば ，暖流系 化石の産 出を環境 変動のシ グナルとして認識できる可能性が高いと考えられ
る ． この シ グ ナル を 検知 す る 上で ， 暖流 系 種 の生 息 がま れ な 北海 遭 周 辺地 域は最 適のフイ ールドと ぃえる，
そこ で本研究 では，こ のような 問題意識 から，特に黒松内層と瀬棚層について詳細な層位学 的調査を 行い，火 山岩類の 放射年代 測定や珪藻および石灰質ナンノ化石による生層序学的 検討によ り堆積年 代を特定 し，さら に有孔虫化石を主とする微古生物学的検討により古環 境変遷を 示すとと もに，瀬 棚層を特 徴づける貝殻集積層の形成機構を検討して以下の結論 を得た．

l． 西南 北海 道に 広く 分布 する黒 松内層は，下位の八雲層とは整合漸移関係にあり，上位の 瀬棚 層と は傾 斜不 整合 関係 にあ る． 本層 が典 型的 に露出 する今金―上八雲地域におい ては ，下 部か ら住 吉シル ト岩 部層 ・サ ック ルベ ツ火 砕岩 部層 ・奥 沢砂 岩部 層に3分さ れ る ． 奥 沢 砂 岩 部 層 は 岩相 的 に 類似 する ため 瀬棚層 に含 めら れて いた が， 本研 究で ，瀬 棚層 が奥 沢砂 岩部 層を 明瞭 な傾 斜不 整合 で覆 うこと を確認したため，奥沢砂岩部 層は 黒松 内層 に含 める べき であ るこ とが 明白 とな った． その結果，黒松内層と瀬棚層 はど の地 域で も傾 斜不 整合 関係 にあ ると 結論 され た．こ のことは，黒松内層と瀬棚層 の堆 積盆 が異 なる もの であ り， 両層 の堆 積時 期の 間には 大きなギャップが存在する
こ とを 示す ．ま た， 黒松内 層の 堆積 期間 は鮮 新世 初頭 （約 500万 年前 ）か ら前 期更 新世 （ 約 140万 年 前 ） ま で で あ り ， そ の 時 の 古 水 深 は 中 部漸 深 海 帯（ 約700m以 深） であった．
2． 北海 道の 第四 紀に おけ る最大 海進 期で ある 瀬棚 期は ，2つ の海進ステージに区分される ． 第 1ス テ ー ジ は 約 120万年 前 に 開始 した 内部 浅海帯 (0‑45m） 程度 の浅 海で ，現 在の オホ ーツ ク海 やべ ーリ ング 海に 棲む よう な軟 体動 物や海 牛類などの寒流系動物群集
で 特徴 付け られ る． 第2ステー ジは 100万年 前頃 に始 まり， 海は急速に拡大・深化し時に 水深 150mを超 えた が，60‑40万年 前に は陸 化し てこの 海進 は終 了し ，西 南北 海道 周
辺はそれ以後はほぼ現地形と同様の海陸分布となった．
3． 第2ス テー ジの 95‑85万 年前頃 の堆 積物 を7つの ユニ ットに 分けて検討し，それらが氷河 性海 水準 変動 に起 因す る海 進・ 海退 サイ クル であ ったこ とを見出した．そして，この 時の 水深 が50から 百数十 m前 後の 間で 変化 した ことや ，

古対 馬

暖流 の影 響を 受

け てい たこ とな どを 明ら かに した ．こ の時 期の サイ クルは ，海域での研究から氷河性海 水準 変動 によ ると され てお り， 国内 から は未 報告 のもの であったが，生層序学的に酸素同位体ステージ21に対比された．
4． 上述 のサ イク ル中 の貝 殻密集 層において，有孔虫の群集解析を軟体動物の群集解析と組 み 合 わ せ る こ と で ，Kidwell（ 1991） が 示 し た 4つ の 貝 殻 密 集 層 タ イ プ の う ち，
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ionの3種類の貝殻密集層が あ る こ と を 識 別 し ， 本 サイ ク ル 中 に 海 進 に 伴 う 急 速 な 深 化 によ る2回 のコ ンデ ンセ ーシ ョン （堆 積速 度の 著し い低 下現 象） があ った ことを 示した．この有孔虫化石と軟 体動 物化 石と を組 み合 わせ た解 析手 法は ，他 の貝 殻密集 層の成因の特定についても非常に有用な手法となり得る．
5． 貝 殻密 集層 中の 有孔 虫に よる 古水 深の 見積 り（ 150m前 後） と軟 体動 物に よる 見積 り（潮 下帯 一30m前 後） に見ら れる食い違いは，有孔虫の方が軟体動物に比べて解析解
像 度が 高い こと に起 因し ，そ れら の検 討か ら， 古水 深の急 激な変化に伴ってそれぞれ異 なる 水深 で堆 積し た有 孔虫 と軟 体動 物が 混在 する 貝殻密 集層があることを新たに示した．このことから，このようなタイプの貝殻密集層中には異なる生物種間でのタイム アベ レー ジン グ（ 複数 の時 期の 化石 の混 在） があ ること ，有孔虫化石の解析によりそれを時間軸に添って展開・復元できることがわかった．
西南北海道周辺の鮮新―更新世の古環境変遷に関する以上の結論は，これまで日本では報 告され てい なか った 時期の氷河性海水準変動の様子を1万年以下のオーダーで示すとともに，現在のこの地域の海陸分布の形成につながる基本的な地質学的情報を提供したもの

で ある．ま た，本研 究に用い られた微 古生物学的な手法は，今後他の地層への応用が広く期 待される ものであ り，今後 こうした 研究手法 により100万年 前以前の過去の古環境変遷に ついても より詳細 な検討が 可能とな ると考え られる．

学位論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査

学位論文題

教授

大場忠道教授南川雅男

助教授

長谷JI
I 四郎

教授

山口義 寛 （ 北 海道 教 育 大 学 岩 見沢 校 ）名Paleoenvironmental changeslnlateNeogenetO
earlyQuaternarylnSOuthWeSternHOkkaidO， Japan―AStrat
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CaleluCidation―（西南北海道における新第三紀後期から第四紀初頭における古環境変遷―層位学的・微古生物学的解明―）
西南北 海道の渡 島半島地 域には， 日本海形 成に関係する一連の活動により堆積した新第三系
一第四 系が広く 分布する ．これら は長尾・ 佐々(1933)により，下位から福山層・吉岡層・訓縫層・八 雲層・黒 松内層・ 瀬棚層と 命名され ，今日まで標準層序としてその名称が使用され続けている ．これら の地層の 堆積盆は ，鮮新世 後期（約300万 年前）頃 から起こった差別的な構造運動に よって分 断・縮小 し，最終 的に中期 更新世（約80万年前）以降には完全に陸化して消滅した． したがっ て，この 地域の地 形形成の 過程や環境変遷を考える上では，現地形形成の直前に 堆積 し た 鮮新 世 後期 か ら 更新 世 にか け て の地 層 が 特に 重 要な 研 究対 象のーっ といえる．
本地域 の鮮新ー 更新統は 上記のう ちの黒松 内層と瀬棚層であるが，これまで両層の層位学的関係は 整合か不 整合かが 曖昧で， 堆積年代 も特定されておらず，存在が予想される汎世界的氷河性海 水準変動 に関する 報告もな されてい なかった． したがっ で，鮮新 世以降（約500万年前から） について は，水深 や水温あ るいは堆 積場の変化などの古環境変遷について具体的な情報が不足 していた ．
北海道 周辺海域 は，現在 のような 間氷期で あってもなお冷涼な気候下にあり，海域における暖流系 生物の数 は非常に 少ない． しかし， これまで報告されている化石記録には断片的に暖流系生物 化石が報 告されて いるため ，その産 出状況を時間軸に添って確認できれば暖流系化石の産出を 環境変動 のシグナ ルとして 認識でき る可能性が高い．このシグナルを検知するには，暖流系種 の生息が まれであ る地域が 望ましい ため，北海道周辺はこれに最適のフイールドといえる．
申請者 は，この ような問 題意識か ら，特に 黒松内層と瀬棚層について詳細な層位学的な調査を行い ，火山岩 類の放射 年代値や 珪藻化石 や石灰質ナンノ化石の生層序学的検討により堆積年代を特 定し，有 孔虫化石 を主とす る微古生 物学的な検討や酸素同位体比などの検討により古環暁変遷を示すとともに，瀬棚層を特徴づける貝殻集積層の形成機構を検討して以下の結論を得
セ．
1．西南北海道に広く分布する黒松内層は，下位の八雲層とは整合漸移関係にあり，典型的に露出する今金―上八雲地域においては，下部から住吉シルト岩部層・サックルベツ火砕岩部層・奥沢砂岩部層に3分され，上位の瀬棚層とは傾斜不整合関係にある．岩相的に類似するた
め奥沢砂岩部層が瀬棚層と認識されていた地域では，両層の関係が整合関係であるとされていたが，本研究でその奥沢砂岩部層の上を傾斜不整合関係で瀬棚層が覆っていることを確認したため，奥沢砂岩部層は黒松内層に含めるべきであることが明白となった．したがって，黒松内層と瀬棚層はどの地域でも傾斜不整合関係にあるといえる．このことは，黒松内層と瀬棚層の堆積盆が異なるものであり，両層の堆積期間には大きなギャップが存在することを示す．また，黒松内層の堆積期間は鮮新世初頭（約500万年前）から前期更新世（約140万年前）まで
で あ り ， そ の 時 の 古 水 深 は 中 部 漸 深 海 帯 （ 約 700m以 深 ） で あ っ た ．
2．北海道の第四紀における最大の海進期である瀬棚期は，2つの海進ステージに区分される．第1ステージは約120万年前に開始した内部浅海帯（O―45m)程度の浅海で，現在のオホーツク海やべーリング海に棲むような軟体動物や海牛類などの寒流系動物群集で特徴付けられる．第2ステージは100万年前頃に始まり，海は急速に拡大・深化し時に水深150mを超えたが，60−40万年前には陸化してこの海進は終了し，西南北海道周辺はそれ以後はほぼ現地形と同様の海陸分布となった．
3．第2ステージの95−85万年前頃の堆積物を7つのユニットに分けて検討し，氷河性海水準変動に起因する海進・海退サイクルがあったことを見出した．そして，この時水深が50から百数十m前後の間で変化したことや，表層水温が約15−20℃，海底水温が5−8℃前後で変動したことを酸素同位体比の変動などから復元し，浮遊性有孔虫の産出状況などをも考慮して 古対馬 暖流の影響を受けていたことを明らかにした．このサイクルは，これまで日本では氷河性海水準変動が未報告の時代であり，生層序学的に決定された年代に基づいて酸素同位体ステージ21に対比された．
4．上述のサイクル中の貝殻密集層において，有孔虫の群集解析を軟体動物の群集解析と組
み合 わ せ る こ とで， Kidwell（1991)が示 した 4つ の貝 殻密 集層 夕イプ のう ち， event‑concentration，condensed concentration，lag―concentrationの3種類の貝殻密集層があることを識別し，本サイクル中に海進に伴う急速な深化による2回のコンデンセーション（堆積速度の著しい低下現象）があったことを示した．この有孔虫化石と軟体動物化石とを組み合わせた解析手法は，他の貝殻密集層の成因の特定についても非常に有用な手法となり得る．
5．貝殻密集層中の有孔虫による古水深の見積り(150m前後）と軟体動物による見積り（潮下帯―30m前後）に見られる食い違いは，有孔虫の方が軟体動物に比べて解析解像度が高いことに起因し，それらの検討から，古水深の急激な変化に伴ってそれぞれ異なる水深で堆積した有孔虫と軟体動物が混在する貝殻密集層があることを新たに示した．このことから，このようなタイプの貝殻密集層中には異なる生物種間でのタイムアベレージング（複数の時期の化石の混在）があること，有孔虫化石の解析によりそれを時間軸に添って展開・復元できることがわかった．
以上のように示された西南北海道周辺の鮮新一更新世の古環境変遷は，これまで日本では報告されていなかった時期の氷河性海水準変動の様子を1万年以下のオーダーで示すとともに，現在のこの地域の海陸分布の形成にっながる基本的な地質学的情報を提供したものである．また ， 申請者 が提示し た微古生物 学的な手 法は，他 の地層へ の応用が 広く期待 されるもの であり， 今後こう した研究 手法によ り100万年前以 上の過去 の古環境 変遷についてもより詳細な検討が 可能とな ることが 示された ・申請 者が本論 文をまと めるにあ たっておこなった精力的かつ広範囲にわたる野外調査や，それに より得ら れた多く のデータ の解析および古生物学的な研究手法の開発などは高く評価できるも のである ．また， 得られた データの公表にも積極的であり，これまでも多くの学会発表や論文 の執筆に 取り組ん でおり， 独立した研究者として今後も高い能カを発揮することが期待されて いる．審 査員一同 は，これ らの成果とその研究姿勢を高く評価し，大学院課程における研鑽や 取得単位 等ともあ わせ，申 請者が博士（地球環境科学）の学位を受けるのに十分な資格を有す るものと 判断した ．