フィッション・トラック

ニュースレター第32号

12 - 162019年

高空間解像度の熱年代マッピングによる奥羽脊梁山地の隆起形態の推定：
アパタイトフィッション・トラック法による展開

福田 将眞*・末岡 茂**・長谷部 徳子***・田村 明弘***・森下 知晃***・田上高広*
Estimating the uplift pattern of the Ou Backbone Range from dense
thermochronometric mapping: Insight from the apatite ﬁssion-track method

Shoma Fukuda*, Shigeru Sueoka**, Noriko Hasebe***, Akihiro Tamura***,Tomoaki Morishita*** and Takahiro Tagami** 京都大学，Kyoto University** 日本原子力研究開発機構，Japan Atomic Energy Agency*** 金沢大学，Kanazawa University

はじめにン・トラック (AFT) 法を適用した．また，既本海溝に平行な地形配列を有する大山脈であ剥の分布パターンを平野 (1972) による斜面発往の2つの隆起モデルについて，予想される削東北日本弧の中央を走る奥羽脊梁山地は，日達モデルを用いてFortranで計算し，AFT年代り，火山性・非火山性の山地を胚胎し，両縁の空間分布と比較した．熱年代学の基本概念には山地側隆起の逆断層が断続的に分布すとして，削剥が速ければ若い年代が得られるる．奥羽脊梁山地に代表されるような多くのため，2つの隆起モデルに予想される削剥パ山地は，海洋プレートの沈み込みによって，ターンを，熱年代値の空間分布によって検証

東西圧縮応力場下で隆起してきたとの見方がし，より適当な隆起形態の決定を狙いとして一般的である．また，地形学的知見から奥羽いる．

脊梁山地の本格的な隆起開始時期はおよそ
3 〜 2 Ma頃 (太田ほか，2010) と見積もられ結果①： 斜面発達モデル計算ていた. 最近の熱年代学的研究 (Sueoka et al.,2017; Fukuda et al., in press) により，奥羽平野 (1972) による斜面発達モデルを用いた脊梁山地は速い所で1 mm/yrを超える削剥速数値計算の結果を，Figure 2に示す．このモデ度が検出されており，造山運動が活発な地域

ルでは，以下の移流拡散方程式を差分法で解で あ る こ と が 定 量 的 に も 明 ら か と な って きくことにより，基盤速度パターンから，タイムた．一方，奥羽脊梁山地がどのような隆起形ステップ毎の地表隆起（地形）および削剥パ態で現在の姿に至ったのかという点に関してターンを計算している；

は，地質学的研究成果によって大きく分けて2つのモデル (Hasegawa et al., 2005;!ℎNakajima, 2013) が提唱されていたが，これ!#まで検証が困難であった．
そこで本研究では，奥羽脊梁山地の隆起形態=a!2 ℎ!ℎ!'!'− ) * * + ,(', #)2

ただし，hは標高，tは時間，xは水平距離，aを制約する目的で，東北日本弧の南部においとbは地形変化に関する定数項（従順化係数おて1〜5 km間隔の稠密な熱年代マッピングをよび後退係数），uは基盤隆起速度を表し，全実施し (Fig. 1)，閉鎖温度が90 〜 120 ℃と比ての変数は平野 (1972) に則り無次元化した．

較的低温の領域にあるアパタイトフィッショ

12Figure 2を見ると，傾動隆起モデルとドーム状明瞭な地点や，火山が集中している地域（いわ隆起モデルの基盤隆起パターンは異なっている

ゆるHot ﬁnger: Tamura et al., 2002）では，のにも関わらず，地表隆起（現地形）からは両今回対象としたような断層が明瞭な地域より者は類似形となり判別が困難であることがわも既存のドーム状隆起モデルが支配的だと予かる．一方で，削剥パターンを見ると，両者想される．したがって，今回のテストケースかは明瞭に異なっており，傾動隆起モデルではら奥羽脊梁山地の多くの地域はドーム状隆起

山麓側で，ドーム状隆起モデルでは山頂に向で説明可能かもしれない．

かって削剥が大きくなる傾向が観察された．
つまり，熱年代の空間分布が，外側に向けて今後の展望若返る傾向であれば前者の隆起モデルが，中今後は，Figure 3に見られる年代プロットの心に向かって若返る傾向であれば後者が適当空白域を埋めるために，新たな測定点を追加であることが推定される．

することが喫緊の課題である．また，AFT年代だけでなく，アパタイトの(U-Th)/He法など

結果②：AFT年代測定の更に低温の閉鎖温度を持つ熱年代計を導入

本研究地域におけるAFT年代測定の結果を，し，より浅部での熱史/削剥史の復元も検討しFigure 3に示す．年代値は 29.8 ~ 4.7 Maの値ている．加えて，奥羽脊梁山地の地点におけが得られ，中央にデータのない空白域は見らる隆起形態の違いを検討するために，奥羽脊れるものの，全体の結果としては山地両縁で梁山地内での他の地域にも同様のアプローチ

古く，山地中央に向かって若返る傾向が見らを適用することも予定している．また，現在れた．

は北上山地〜奥羽脊梁山地〜太平山地を通る
東北日本弧北部側での東西測線における熱年

考察：奥羽脊梁山地の隆起モデル

代学的研究が進行中である．これまでの南部は傾動隆起モデルよりも，ドーム状隆起モデル

剥史の傾向を検討し，テクトニクスモデルやの研究成果と併せて，島弧平行方向の熱史/削結果①,②より，本地域における隆起モデル

隆起モデルの詳細な推定に貢献したい．の方が尤もらしいことが明らかとなった．これらのモデルは，隆起の駆動力として東西圧縮

謝辞応力場を仮定している点では共通だが，奥羽本研究は，平成26年〜30年科学研究費補助

脊梁山地の変形応答が異なっており，前者で金助成事業「異なる時空間スケールにおけるは脆性的なブロック状の隆起が卓越するのに日本列島の変形場の解明」（代表：鷺谷 威，対して，後者では地下の高温領域における塑課題番号26109003）および金沢大学環日本海性変形の伝播が支配的である．結果として，域環境研究センター（若手研究者育成共同研

本研究は塑性変形が卓越する可能性を示唆し究プログラム，課題番号18041）の助成を受ている．

け た ． ま た ， （ 株 ） 京 都 フィ ッ シ ョ ン ・ ト

また，貝塚・鎮西（1986）で逆断層地塊に

ラ ッ ク に は ， 鉱 物 分 離 を 実 施 して い た だ い

分類される地域では，山地の隆起の主要因はた．

断 層 運 動 と 結 びつ け て 考 えら れ る こ と が 多かった（例えば，小池ほか，2005）が，今回引用文献の熱年代学的検討は断層によるポップアップ隆起を支持しない結果となった．ただし，冒Hasegawa, A., Nakajima, J., Umino, N.,

頭でも述べた通り，奥羽脊梁山地は南北に長Miura, S., 2005. Deep structure of theい山地であり，隆起形態が地点によって異な

northeastern Japan arc and its

る可能性は否定できない．しかし，断層が不implications for crustal deformation and13shallow seismic activity. Tectonophysics

Development in Northeast Japan.

403,

INTECH 153‒189.

59‒75.

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Nakajima, T., 2013. Late Cenozoic Tectonic
Events and Intra-Arc Basin14



LegendElevation (m asl.)(m)

Horizontal distance (km)Figure 1: Index map and the cross-section of the Ou Backbone Range (OBR)
Cross-section was drawn along the blue lines in the upper map. Red box indicates our focused study area shown in Fig. 3.

15

Doming（Hasegawa et al. 2005）

Tilted pop-up（Nakajima 2013）

Upliftmodel

Bedrock
uplift rate

Surface
upliftDenudation

1.0

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0.8

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0.6

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t=0.4
t=0.2

Figure 2: Results of the topographic development modeling
All valuables were normalized by the method of Hirano (1972). The x-axis shows a horizontal distance.

Figure 2: Results of the topographic development modeling.
All valuables were normalized by the method of Hirano (1972). The x-axis shows a horizontal distance.

Log. Age(Ma)110

140.05140.20E’-lon.(°)

Figure 3: AFT age plot along the E-W traverse

140.35140.50Figure3: localities
AFT wereageprojected
plotontoalong
theE-Wtraverse.
profilein Fig. 1.
All error bars show 1 sigma.
The samplingthe 2 blue
The sampling localities were projected onto the 2nd blue profile in Fig. 1. All error bars show 1 sigma.
nd16