フィッション・トラック

ニュースレター第35号

22 - 26 2022年

熱年代学的手法に基づく谷川岳地域の熱史・削剥史の推定
南沙樹*・末岡茂**・福田将眞**・長田充弘**・Barry P. Kohn***

横山立憲**・鏡味沙耶**・梶田侑弥*・田上高広*

Estimation of thermal/denudation histories in the Tanigawa-dake area
based on thermochronological methods

Saki Minami*, Shigeru Sueoka**, Shoma Fukuda**, Mitsuhiro Nagata**,
Barry P. Kohn***, Tatsunori Yokoyama**, Saya Kagami**,Yuya Kajita* and Takahiro Tagami** 京都大学, Kyoto University** 日本原子力研究開発機構, Japan Atomic Energy Agency*** メルボルン大学, Melbourne Universityはじめに2021）が報告されている．ほかにも先行研究

殻深部で形成される．よって，形成年代の若い

1.28 Ma; 大平・本多, 1999）や，約280〜

では，形成年代を表す全岩Rb-Sr年代（5.27

一般的に花崗岩は，地下数km〜数十kmの地400℃付近の冷却年代を表すジルコンフィッ

花崗岩が現在地表に露出する地域は，極めて急ション・トラック（ZFT）年代と黒雲母K-Ar年

速な隆起・削剥を受けている可能性がある．

代（3.9〜2.9 Ma; 川野ほか, 1992;大平・本多,

約5 Maより若い花崗岩の分布は，世界的に見1999; 佐藤, 2016），閉鎖温度が約90〜120℃ると変動帯に集中している (Harayana, 1992).のアパタイトフィッション・トラック（AFT）

変動帯に属する日本列島でも，飛騨山脈の黒部年代（約2.4川花崗岩や南部フォッサマグナ地域の丹沢トー

0.3 Ma; 大平・本多, 1999）が報告されている．東西約35km，南北約25km

ナル複合岩体などで，ジルコンU-Pb年代測定（佐藤, 2016）の大規模に露出する谷川岳花崗（閉鎖温度 > 900℃; Cherniak and Watson,岩類について，ジルコンU-Pb年代の分析地点

2000）により，それぞれ約0.8 Ma (Ito et al.,は3地点のみであり，岩体を構成する貫入年代2013)，約4.0 Ma（Tani et al., 2010）の若いデータは不十分である．また，黒雲母K-Ar年形成年代の花崗岩が報告されている．

代とZFT年代の閉鎖温度を考えると，280℃以

本研究の対象地域である谷川岳地域は，東北上の高温側の熱史は比較的制約されている．

日本弧南部の背弧側にあり，新潟―神戸ひずみ一方で，低温側についてはAFT年代が1地点で集中帯付近に位置する．この地域の地質は主報告されているのみであり，熱史は不明であに，後期白亜紀〜古第三紀の花崗岩類（例える．よって本研究では，谷川岳花崗岩類およびば，後期白亜紀水上石英閃緑岩；茅原ほか，これらに貫入される後期白亜紀水上石英閃緑岩1981）と，これらに貫入する後期中新世〜鮮について，次の2つの分析を実施した．

新世頃の谷川岳花崗岩類（赤湯岩体・谷川岩(1) Minami et al. (2021)の未分析地点につい体・巻機岩体；茅原ほか，1981）で構成さて高精度に岩体の形成年代を推定するためにジれ，周辺に苗場山・飯士山などの第四紀火山がルコンU-Pb年代測定，(2) 山地全体について，分布する（Figure 1）．筆者らのでは，谷川岳約200℃以下の低温側の熱史・削剥史を推定す

花崗岩類の巻機岩体や谷川岩体で若いジルコンるためにジルコンとアパタイトの(U-Th)/He年

U-Pb年代（約4.0〜3.2 Ma; Minami et al.,22

代測定（ZHe年代：閉鎖温度160〜200℃,年代の閉鎖温度 (約900℃) からZHe年代の閉鎖

AHe年代：閉鎖温度55〜80, Reiners，温度 (約180℃) までのパスは初期冷却を反映し2005）．

たと考えられる (Figure 2)．よって，最近の山地形成に関連した削剥を最も反映したと期待さ測定手法

れる，AHe年代の閉鎖温度から地表温度

ン成長構造に相当するカソード・ルミネッセン線の東側に位置する巻機岩体(TNG20-05,(10℃) の平均冷却速度を計算すると，山頂稜

ジルコンU-Pb年代測定について，まずジルコ06)と水上石英閃緑岩 (貫入年代109.4 Maス（CL）像を撮影するために，日本原子力研(TNG20-09); Minami et al., 2021) で究開発機構（JAEA）の電子プローブマイクロ13〜36℃/Ma，稜線西側の谷川岩体の1地点アナライザ（JEOL JXA-8530F）と京都大学岩(TNG20-10)で36〜60℃/Maと推定された．さ石学研究室所有の電子プローブマイクロアナラらに稜線東側では，AHe年代が約3〜2 Ma頃にイザ（JEOL JXA-8105）を用いてジルコンの集中しており (Figure 2)，この時期に古い岩体CL像撮影を行った．U-Pb同位体分析には，と若い岩体が一様に急速に削剥されたことが示

JAEAのLA-ICP-MS（LA: Analyte G2; Photon

唆される．地温勾配が時空間変化せず一定であMachines，ICP-MS：Neptune-Plus, Thermo

ること (約40〜50℃; Tanaka et al., 2004) をFisher Scientiﬁc）を用いた．各試料20〜30粒仮定し，AHe年代から得られた削剥速度につい子ずつのジルコンについて，CL像で同定されて，飛騨山脈（Spencer et al., 2019）や丹沢たリム部分のU-Pb同位体分析をすることで，山地（Yamada & Tagami, 2008）や東北日本花崗岩類の貫入年代の推定を行った．また年代弧（Sueoka et al., 2017）と同じ計算方法で値は，コンコーディア年代を採用した．ZHe,比較すると，谷川岳地域の削剥速度は約0.5〜

AHe年代測定は，メルボルン大学に分析を依頼

1.1 mm/yrが得られ，島弧-島弧衝突帯の丹沢した．ZHe, AHe年代測定は，メルボルン大学

山地や，歪の集中で知られる奥羽脊梁山地のよで定量分析をおこなった．HeはPrisma QMS

うな地殻変動が活発な地域に匹敵することが示200で定量し，U, Th, SmはCoherent Quattro

唆された (Figure 3)．

FAP 820nmダイオードレーザーとICP-MS（Agilent 7700X）を組合わせたLA-ICP質量結論分析法にて定量した．年代値は，各試料3〜6粒子の単粒子年代の加重平均年代を採用した．

谷川岳地域の鮮新世谷川岳花崗岩類と，後期白亜紀水上石英閃緑岩について，ジルコンU結果とその解釈

Pb，ZHe, AHe年代測定を実施した．その結川岩体最西部（TNG20-02，01），谷川岩体

崗岩類は，少なくとも3回の貫入で形成され果，次のことが明らかになった；1) 谷川岳花ジルコンU-Pb年代測定より，赤湯岩体と谷た， 2) 谷川岳の稜線東側は，約3〜2 Ma頃に中央部（TNG20-03, 10），巻機岩体南部

古い岩体と若い岩体が一様に削剥された，3)（TNG20-04, 05, 06）の年代値は，それぞれ谷川岳地域は，地殻変動が活発な丹沢山地や東2σの誤差範囲で有意差が認められない

北日本弧の奥羽脊梁山脈に匹敵する削剥速度で(Figure 2)．よって谷川岳花崗岩類は，赤湯岩あった．

体と谷川岩体最西部が約6.0〜5.5 Ma, 巻機岩体南部が約4 Ma, 約3.3〜3.2 Ma，の少なくと謝辞も3回の貫入で形成されたことが明らかになっ本研究は経済産業省資源エネルギー庁委託事た．ジルコンU-Pb年代，ZHe, AHe年代の温業「令和3年度高レベル放射性廃棄物等の地層度-年代パスをプロットすると，ジルコンU-Pb23

処分に関する技術開発事業（地質環境長期安定Te c h n i q u e s , I n t e r p r e t a t i o n s , a n d性評価技術高度化開発）（JPJ007597）」の成Applications. Mineralogical Society of果の一部である．本研究は文科省科研費

America.

21K03730によって助成された．CL像の撮影

佐藤 興平 (2016) 谷川岳花崗岩体の年代とは，JAEAの小北康弘氏，京都大学の鈴木康太

フォッサマグナ地域における新第三紀の珪氏にご助力いただいた．

長質火成活動. 群馬県立自然史博物館研究報告, 20, 85-104.
Spencer, C. et al. (2019) Rapid Exhumation

引用文献

Cherniak, D.J., Watson, E.B. (2000) Pbof Earth's Youngest Exposed Granites:

diﬀusion in zircon. Chem. Geol., 172, 5‒

Driven by Subduction of an Oceanic24.

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茅原一也ほか (1981) 「越後湯沢地域の地質」

Sueoka, S. et al. (2017) First report of (U‒地域地質研究報告 5万分の1図幅 新潟 (7)Th)/He thermochronometric data across

第75号.

Northeast Japan Arc: implications forthe long-term inelastic deformation.

Harayama, S. (1992) Youngest exposed

EPS, 69:79.

granitoid pluton on Earth: Cooling andrapid uplift of the Pliocene-Quaternary

Tanaka, A. et al (1999) Complication of

Takidani Granodiorite in the Japanthermal gradient data in Japan on theAlps, central Japan. Geology, 20,

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Ito, H. et al. (2013) Earthʼs youngest
exposed granite and its tectonic

Tanaka, A. et al. (2004) Geothermal

implications: the 10‒0.8 Ma

gradient data in and around Japan,

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

川野 良信ほか (1992) 谷川岳深成岩体のK-Ar

granitic magma formation in an arc-arc

年代．岩鉱，87, 221-225.
Minami, S. et al. (2021) Two pulse intrusive

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granites revealed from zircon U‒PbGeology, 38, 215-218.
Ya m a d a , K . & T a g a m i , T. ( 2 0 0 8 )dating. EPS, 73:231.
大平 寛人・本多 照幸 (1999) 北部フォッサマ

Postcollisional exhumation history of

グナ谷川岳深成岩体のフィッション・ト

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ラック年代とジルコンのTh/U比, FTNL,

from (U-Th)/He thermochronology and12, 61-63.

ﬁssion track analysis. Jour. Geophys.
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Reiners, P.W. & Ehlers, T.A. eds. (2005)
Low-Temperature Thermochronology:

24

Figure 1

Quaternary volcanoes

Figure 1．地質概略図と試料採取地点
佐 藤 （ 2 0 1 6 ） と 産 総 研 の シ ー ム レス 地 質 図 V 2 を 引 用 し た ( h t t p s : / / w w w. g s j . j p / l i c e n s e /Figure
2license.html).
〇が試料採取地点を示す．

He年代：95％ confidence interval，ジルコンU-Pb年代：2sigma

Zircon U-Pb

水上初期
冷却？

赤湯
谷川

巻機

ZHe
AHe

隆起・削剥による冷却？

Figure 2．谷川岳地域の温度−年代パス縦軸が各測定手法の閉鎖温度で，横軸が年代値を表す．但し，TNG20-03, 05, 09 , 10のジルコ
ンU-Pb年代は，Minami et al. (2021)から引用した．

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Figure 3

飛騨山脈

谷川岳地域

東北日本弧（南側線）（背弧～脊梁～前弧）SFM（丹沢岩体）

脊梁

背弧側100506

前弧側

09 K1035 K1037 JP-06 JP-04 ST15 ST12 ST07 ST05 ST06 ST01 ST02 ST03

Figure 3．他の地域との平均削剥速度の比較
AHe年代と各地域の地温勾配を用い，同一の計算方法で平均削剥速度を算出した．AHe年代と地温勾配の引用は次の通り：飛騨山脈（Spencer et al., 2019; Tanaka et al., 2004），丹沢山地（Yamada & Tagami, 2008; Tanaka et al., 1999），東北日本弧南測線（Sueoka et al., 2017;
Tanaka et al., 2004）．

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