フィッション・トラック

ニュースレター第34号 4 - 8

2021年

ジルコンU-Pb年代測定による谷川岳地域に露出する
南

中新世〜鮮新世花崗閃緑岩の貫入年代の推定

沙樹*・長田充弘**・末岡茂**・福田将眞**・梶田侑弥*

小北康弘**・横山立憲**・鏡味沙耶**・田上高広*

Estimation of intrusion ages in the Miocene-Pliocene granodioritearound the Tanigawa-dake based on zircon U-Pb dating

Saki Minami*, Mitsuhiro Nagata**, Shigeru Sueoka**,
Shoma Fukuda**, Yuya Kajita*, Yasuhiro Ogita**, Tatsunori Yokoyama**,
Saya Kagami** and Takahiro Tagami** 京都大学, Kyoto University** 日本原子力研究開発機構, Japan Atomic Energy Agency

はじめにと考えられている．しかし，全岩Rb-Sr年代さで形成される．数Maに形成された若い花崗岳地域に分布する花崗岩類を代表する年代とはは，誤差が大きく1地点のみであるため，谷川一般的に花崗岩は，地下数km〜数十kmの深言えない．また黒雲母K-Ar年代やZFT年代は冷岩が，現在地表に露出する地域では，極めて急却年代のため，貫入年代を直接示さない．そこ激な隆起・削剥が起きている可能性がある．こで，本研究では，谷川岳地域に分布する花崗岩のような若い花崗岩は，世界的にプレート収束類について，ほかの手法に比べ，より高温の情帯の各所に集中している (Harayama, 1992)．

報を得られるジルコンU-Pb年代測定を実施

特に日本国内では，北アルプスの飛騨山脈，南し，貫入年代を推定した．

部フォッサマグナ地域の丹沢山地，そして本研究の対象地域である谷川岳地域などにおいて地形・地質概略と測定手法

約5 Maより若い花崗岩が分布するとされている（原山, 2006）．北アルプスの黒部川花崗岩

谷川岳地域は，東北日本弧内の背弧側に位置

では約0.8 Ma (Ito et al., 2013), 滝谷花崗閃緑

し，この地域最高峰の谷川岳（標高1977 m，岩では約1.4 Ma (Sano et al., 2002)，オキノ耳）は，非火山性山地である．周囲には南部フォッサマグナ地域の丹沢岩体で苗場山，飯士山，武尊山といった第四紀火山が約4.0 Ma (Tani et al., 2010)，小烏岩体で約分布し，世界的にも有数の豪雪地帯である．ま3.8 Ma（Sawaki et al., 2020）のジルコンた最終氷期に形成されたとされる氷河地形が分U-Pb年代が得られている．一方で，谷川岳地布している（小疇, 2002）．

域では花崗岩の固結年代は全岩Rb-Sr年代測定
より，5.27

地質は主に，後期白亜紀〜古第三紀の花崗岩

1.27 Ma（大平・本多, 1999）

類，後期中新世〜鮮新世の花崗閃緑岩，鮮新世が得られているが，1地点の分析に留まる．ほ〜第四紀の火山岩で構成されている（佐藤，かにも比較的閉鎖温度の高い黒雲母K-Ar年代

2016；図1）．水上地域に分布する後期白亜紀

測定で約3.9 〜 3.1 Ma (川野ほか，1992；佐の花崗岩類は，水上石英閃緑岩と呼ばれ，既往

藤，2016)，ジルコンのフィッション・トラッ

研究では，70 Maの全岩K-Ar年代が得られていク（ZFT）年代測定で約3.3 〜 2.9 Ma（大る(久保ほか，2013)．谷川岳地域に広く分布す平・本多，1999）などが得られていることかる中新世〜鮮新世の花崗閃緑岩は，大きく3つら，谷川岳地域には若い花崗岩が分布しているの岩体で構成されており，西から赤湯岩体，谷4

川岩体，巻機岩体と呼ばれている（茅原ほか，た．TNG20-03,とTNG20-09は，1粒子ずつ1981）．既往研究では谷川岩体と巻機岩体にディスコ―ダントな粒子を除外し，コンコーついて，黒雲母K-Ar年代（閉鎖温度350 〜ディア年代を算出した．

400℃；Harrison et al, 1985; Grove and
結果とその解釈

Harrison, 1996），ZFT年代（閉鎖温度測定結果を表1にまとめた．各試料と同時に2 5 0 〜 3 0 0 ℃ ； Ya m a d a e t a l . , 2 0 0 7 ;Ketcham, 2019）などが得られており，特に分析したOD-3のジルコンU-Pb同位体分析によ黒雲母K-Ar年代とZFT年代が2 sigmaの誤差範り得られた年代値は，33.4

囲でまとまりがあることから，400 〜 250℃1.8 Ma（誤差範囲は2 sigma）であり，の温度帯で，一様に冷却されたと考えられていreference age（33.0る．本研究では，谷川岩体2地点 (TNG20-03,誤差範囲で有意差はなかった．各試料の年代値

TNG20-10)，巻機岩体1地点 (TNG20-05)，水は, TNG20-03；3.19

上石英閃緑岩1地点（TNG20-09）について採TNG20-05；3.95

取を行い，ジルコンU-Pb年代測定を実施し109.3た．

Maであった（誤差範囲は2 sigma）．まず，本2.8 Ma，33.1

0.1 Ma）と2 sigmaの0.15 Ma，0.14 Ma，TNG20-09；

3.2 Ma, TNG20-10 ; 3.32

0.15

一連の測定は，日本原子力研究開発機構東濃

研究で得られたジルコンU-Pb年代と，採取地

地 科 学 セ ンタ ー に て 実 施 し た ． 測 定 前 に ，点付近の既報年代である黒雲母K-Ar年代，ZFTEPMA（FE-EPMA, JEOL JXA-8530F）を用い年代，参考までに全岩K-Ar年代を比較するてジルコンのカソード・ルミネッセンス（図2）．各測定地点では，2 sigmaの誤差範（CL）像撮影を行った．測定には，LA-ICP-囲でジルコンU-Pb年代が既報年代より有意にMS（LA: Analyte G2; Photon Machines，古いため，閉鎖温度の関係を考えると整合的なICP-MS：Neptune- Plus , Thermo Fisher

結果が得られた．水上石英閃緑岩 (TNG20-09)

Scientiﬁc）を用いた．各試料20粒子ずつのジの年代値は，谷川岳北東に分布する足尾帯にルコンについて，リム部分のU-Pb同位体分析みられる只見川花崗岩類のジルコンU-Pb年をすることで，花崗岩類の貫入年代の推定を代で最も古い年代値106.7行った．年代標準試料としてOD-3（Iwano et（Wakasugi et al., 2020）と2 sigmaの誤差範al., 2013; reference age: 33.0

0.1 Ma）を囲で有意差がない．よって水上石英閃緑岩は，測定することで，年代値の真度と精度を確かめ只見川花崗岩類と一連の岩体の可能性がある．

た．年代値は，まずコンコーディア図を描き，次に谷川岩体（TNG20-03, TNG20-10）内でコンコーディア曲線に重なるものをコンコーダ

年代値を比較すると，2 sigmaの誤差範囲で一ント，重ならないものをディスコ―ダントとし致し，3.3 〜 3.2 Maのまとまった年代を示し

表10.6 Ma

試料採取地点と測定結果の概要
Locality

U-Pb Ages (Ma)

NumberSampleLithology

Longitude

LatitudeConcordia Age± 2 sigmaof grains

TNG20-03

Granodiorite

138°47'39.93"E

36°48'28.31"N

3.19

0.15

19

TNG20-05

Granodiorite

138°57'7.45"E

36°50'27.19"N

3.95

0.14

20

TNG20-09

Quartzdiorite

138°58'34.44"E

36°47'6.50"N

109.3

3.219

TNG20-10

Granodiorite

138°52'16.74"E

36°52'5.04"N

3.32

0.15

20

OD-3

Reference age: 33.0 ± 0.1 Ma (2 sigma)

33.4

2.85OD-3

Reference age: 33.0 ± 0.1 Ma (2 sigma)

33.1

1.855

た．一方，谷川岩体と巻機岩体（TNG20-05）

657-660.の年代値を比較すると，巻機岩体が約70万年

原山 智 (2006)「世界一若い花崗岩の発見と北ほど谷川岩体より有意に古い（図3）．よってアルプスの成り立ち」,中津川鉱物博物館

谷川岳地域に分布する後期中新世-鮮新世花崗ミュージアムレクチャー.

岩類は，巻機岩体が貫入した約70万年後に谷Ito, H. et al. (2013) Earthʼs youngest

川岩体が貫入した可能性がある．

exposed granite and its tectonic
implications: the 10‒0.8 Ma結論Kurobegawa Granite. Scientiﬁc Reports.

谷川岳地域に分布する後期中新世−鮮新世花3:1306.

崗岩類（谷川岩体と巻機岩体）と後期白亜紀にSano, Y. et al. (2002) Ion microprobe U-Pb

形成された水上石英閃緑岩についてジルコン

dating of Quaternary zircon: implication

U-Pb年代測定を実施した．水上石英閃緑岩

for magma cooling and residence time.

（TNG20-09）は109.3

J. Volcanol. Geotherm. Res., 117, 285-

川岩体は，3.19
3.32

3.2 Maであり，谷0.15 Ma（TNG20-03），296.

0.15 Ma（TNG20-10），巻機岩体

Tani, K. et al. (2010); Syncollisional rapid

0.14 Ma（TNG20-05）の年代値

granitic magma formation in an arc-arcを得た（誤差の範囲は2 sigma）．水上石英閃

collision zone: Evidence from the

緑岩は北東に分布する只見川花崗岩の最も古いTanzawa plutonic complex, Japan.

年代と2 sigmaの誤差範囲で有意差がないこと

Geology, 38, 215-218.

は，3.95より，足尾帯の基盤岩に相当する可能性があ

Sawaki, Y. et al. (2020) U‒Pb ages ofる．また，若い花崗岩類については，巻機岩体

granitoids around the Kofu basin:が約400万年前に貫入し，その約70万年後に谷Implications for the Neogene

川岩体が貫入した可能性があり，一連の岩体をgeotectonic evolution of the South Fossa

ジルコンU-Pb年代によって細分化することがMagna region, central Japan. Island

できた．

Arc, e12361.
川野 良信ほか (1992) 谷川岳深成岩体のK-Ar

謝辞

年代，岩鉱，87, 221-225.

本研究は，経済産業省資源エネルギー庁委託

佐藤 興平 (2016) 谷川岳花崗岩体の年代と事業「令和3年度高レベル放射性廃棄物の地層フォッサマグナ地域における新第三紀の珪処分に関する技術開発事業（JPJ007597）（地長質火成活動, 群馬県立自然史博物館研究

質環境長期安定性評価技術高度化開発）」の成報告, 20, 85-104.

果の一部である．（株）京都フィッション・ト

大平 寛人・本多 照幸 (1999) 北部フォッサマ

ラックの岩野英樹博士と檀原徹博士には，鉱物グナ谷川岳深成岩体のフィッション・ト分離を実施していただいた．炭素蒸着では，京ラック年代とジルコンのTh/U比, FTNL,都大学の山崎あゆ氏にご助力いただいた．

12, 61-63.
小疇 尚 (2002) 越後山地の氷河作用に関する研

引用文献

究,Harayama, S. (1992) Youngest exposed

明治大学人文科学研究所紀要, 50,

163-175.

granitoid pluton on Earth: Cooling and久保 誠二ほか (2013) 谷川岳南東麓域の地質とrapid uplift of the Pliocene-Quaternary

みなかみ花崗閃緑岩およびマチガ沢花崗斑

Takidani Granodiorite in the Japan

岩のK-Ar年代, 群馬県立自然史博物館研究

Alps, central Japan. Geology, 20,

報告, 17, 119-130.

6

茅原 一也ほか (1981) 「越後湯沢地域の地質」

to thermal history modeling. in Fission-

地域地質研究報告 5万分の1図幅 新潟 (7)Track Thermochronology and its

第75号.

Application to Geology edited by Malsà,Harrison, T.M. et al. (1985) Diﬀusion ofM.G. and Fitzgelard, P.G., Springer

40Ar in biotite. Temperature, pressure

Textbooks in Earth Sciences, Geography

and compositional eﬀects. Geochim.

and Environment.

Cosmochim. Acta, 49, 2461‒2468.

Wakasugi, Y. et al. (2020) A chronological

Grove, M. and Harrison, T.M. (1996) 40Ar*

and geochemical study of thediﬀusion in Fe-rich biotite, American

Tadamigawa older-stage granites:

Mineralogist (1996) 81 (7-8): 940‒951.

Igneous activity in the west of theYamada, R. et al. (2007) Statistical

Tanakura Tectonic Line (TTL) ofmodelling of annealing kinetics ofnortheastern Japan. Geochem. Jour.,ﬁssion tracks in zircon; Reassessment of54, 203- 220.

laboratory experiments, Chemical

末岡 茂・田上 高広 (2019) 低温領域の熱年代

Geology, 236, 75-91.

学の原理と地殻浅部のテクトニクスへの応

Ketcham, R.A. (2019): Fission-track

用, 地学雑誌 128, 5, 707-730.

annealing: From geologic observations

N
Kiyotsu River
Uono River

Study area

Shinano River
Kiyotsu Gorge

Mt. Iiji

Makihata body

Nakatsu River

試料採取地点と ZrU-Pb 年代値

Tsuchitatu

TNG20-10

Mt. Naeba

TNG20-05

3.32 Ma

Tanigawa body

TNG20-03
Akayu bodyYubiso River

3.19Ma3.95 Ma

Tanigawa-dake

Akaya River
5 km

第四紀火山岩類
後期中新世ー鮮新世花崗閃緑岩（赤湯岩体・谷川岩体・巻機岩体）
Mt. Hotaka
後期中新世ー鮮新世火山岩類

TNG20-09
109.3 Ma

谷川岳山頂（オキノ耳・トマの耳）
第四紀堆積物( 段丘・扇状地・河川 )Minakami

Tone River

中期中新世ごろ？
石英閃緑ひん岩など
前期中新世ー中期鮮新世
火山岩累・堆積岩類
先新第三紀基盤岩類（上越帯の変成岩類・蛇紋岩および白亜紀−古第三紀花崗岩類）
第四紀火山

河川
山路を登りながら

図1．地質概略図と試料採取地点
佐藤(2016)と産総研のシームレス地質図V2を引用した(https://www.gsj.jp/license/license.html).
〇が試料採取地点を示し，年代値は本研究で得られたジルコンU-Pb年代である．

7

error bar : 2 sigma

error bar : 2 sigma
ジルコン U-Pb (> ~900℃)
黒雲母 K-Ar (350~400℃)
全岩K-Ar (150℃~400℃?)
ZFT (250-300℃)

図2．谷川岳地域に分布する花崗岩類のジルコンU-Pb年代と既報年代との対比
本研究で得られたジルコンU-Pb年代（●）と，その付近の既報年代を地点ごとに比較した．左図は全地点の年代データについて比較したものであり，右図は後期中新世−鮮新世花崗岩類のみを取り
出 し た デー タ を 比 較 し た も の で あ る （ 黒 雲 母 K- A r 年 代 （ △ ） ； 川 野 ほ か （ 1 9 9 2 ） ， 佐 藤（2016），全岩K-Ar年代（▲）；久保ほか（2013），ZFT年代（□）；大平・本多（1999））．
全 岩 K- A r 年 代 は 一 般 的 に 閉 鎖 温 度 を 定 義 す る こ と は で き な い が ， 含 ま れて い る 鉱 物 と K- A r（Ar-Ar）年代測定の組み合わせ（末岡・田上，2019） より，閉鎖温度を150-400℃として参考までにプロットした．

error bar : 2 sigma

巻機岩体

谷川岩体

図3．谷川岩体と巻磯岩体のジルコンU-Pb年代の比較

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