フィッション・トラック

ニュースレター第30号

7 - 102017年

低温領域の熱年代学的手法を用いた
東北日本弧における隆起・削剥史の解明

福田将眞*・末岡 茂**・長谷部徳子***・田村明弘***・荒井章司***・田上高広*

Elucidating uplift/denudation history of the NE Japan Arcby using low-temperature thermochronology

Shoma Fukuda*, Shigeru Sueoka**, Noriko Hasebe***, Akihiro Tamura***,Shoji Arai*** 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

はじめに法，FT法)を用いて，東北日本弧の長期的な本研究では，島弧の形成史の解明を目的

タイムスケールでの熱史および削剥史を推に，典型的な島弧として知られる東北日本定した．研究地点はSueoka et al. (2017)に弧の山地形成史に焦点を当てた．近年は，よってアパタイトおよびジルコンHe年代(順GPS観測や水準測量などの測地学的手法にに，AHe・ZHe年代)が報告されている阿武よって短期間の歪速度は精密に求められて

隈山地(前弧側)〜奥羽脊梁山地〜朝日山地いる．しかし，これらの手法から求めた歪(背弧側)を対象とし，アパタイトFT法(AFT速度は，山地形成にあたる長期的なスケー法)による年代測定とFT長の測定および，こルでの変動にはそのまま外挿できない．それらに基づいた熱史逆解析を実施した．の一方で，長期的なスケールでの歪速度地形・地質は，地形・地質学的手法によって求めることが可能である．本研究では，東北日本弧

東北日本弧の山地は，日本海溝に対してにおける鉛直方向の長期的な歪速度を求め平行方向に分布しており，主にプレート沈るために，熱年代学的手法を適用した．

み込みによる圧縮応力場で形成されたこと

近年，低温領域の熱年代学の発展は著しが示唆される．このような山地の形成にく，日本列島の比較的若く小規模な山地には，3 Ma以降の強い東西圧縮応力が寄与しおいても隆起・削剥史を推定することが可たと考えられている(Sato, 1994; Nakajima,能となってきた(e.g., Yamada & Tagami,2013)．また，本研究地域の地質は中新世の2008; Sueoka et al., 2012)．熱年代学の詳

グリーンタフ堆積物や，白亜紀〜古第三紀

細や最近の発展に関しては，Tagami (2012)の花崗岩類等から成っている．筆者らは，や末岡ほか (2015)，Sueoka et al. (2016)を島弧の構成単元における隆起形態や山地形参照のこと．今回は，熱年代学的手法の中成時期には系統的な違いがあると考え，島でも閉鎖温度が低温側にある(U-Th)/He法お

弧横断方向に約20地点にて花崗岩試料を採よびフィッション・トラック法(順に，He取した．これらの試料から，アパタイトを7

Table. 1 南測線におけるAFTデータおよび年代値
Locality

GrainsArea𝛒𝛒𝒔𝒔

238U

Tpooled ± 1𝛔𝛔P(𝛘𝛘𝟐𝟐 )(/µm2)(106/cm2)

(ppm)

(Ma)

(%)

SampleE-lon.

N-lat.

(zero track

Nscode(deg.)(deg.)

grains)ST01

140.49637.71922 (0)

274

7000

0.42

12.3

66.0 ± 4.4

12.4

ST03

140.81437.78114 (0)

109

2400

0.48

11.8

79.5 ± 8.0

58.5

ST04

140.374

37.79718 (8)

1522800.07

4.6

29.8 ± 7.7

94.5

ST05

140.11037.80018 (0)

3538500.10

32.8

5.8 ± 1.0

95.0

ST06

140.340

37.96432 (24)

1788800.02

7.3

5.5 ± 1.5

11.3

ST08

140.07938.10210 (1)

1837100.05

7.5

13.4 ± 3.4

59.1

ST07139.926

38.12217 (1)

7768600.12

12.2

19.1 ± 2.4

91.3

ST13139.624

38.338

3 (0)

3350

0.10

8.5

21.0 ± 12.2

61.8

ST15139.468

38.3695 (0)1712200.15

16.4

17.6 ± 6.6

25.4

Table. 1 南測線における AFT データおよび年代値．青は前弧側，赤は脊梁山地，緑は背青は前弧側，赤は脊梁山地，緑は背弧側を表す．左から，サンプルコード，位置情報，計測粒子数（括弧内はゼロトラック粒子数），計測した自発トラック数，自発トラック計測領域のグリッド数，自発トラック密度，ウラ弧側を表す．左から，サンプルコード，位置情報，計測粒子数（括弧内はゼロトラック粒
ン238濃度，AFT年代値とその誤差，カイ二乗検定の確率．ST13の年代値は，計測トラック数が少なく年代の子数），計測した自発トラック数，自発トラック計測領域のグリッド数，自発トラック密度，誤差範囲が大きいため，議論には用いない．
ウラン 238 濃度，AFT 年代値とその誤差，カイ二乗検定の確率．ST13 の年代値は，計測トラック数が少なく年代の誤差範囲が大きいため，議論には用いない．

抽出して，FT分析を行った．

Ma以降徐冷の冷却パターンが得られた．こ

結果・解釈の結果は，Sueoka et al. (2017)によりAHe

AFT年代測定の結果として，前弧側で年代から求められた白亜紀後期以降の平均79.5〜66.0 Ma，奥羽脊梁山地で29.8〜削剥速度（<0.1 mm/yr）と整合的である．

5.5 Ma，背弧側で21.0〜17.6 Maの年代値

これらのことより，新生代を通じて安定的が得られ(Table 1)，各構成単元において年な削剥環境であることが推定された．つま代の傾向が異なることが推定されたり前弧側では，25 Maから始まる日本海拡(Fig. 1)．これらのAFT年代値は，先行研究

大以降のテクトニクスの影響は比較的少なのAFT年代値(後藤 2001; Ohtani et al.,かったことが推測される．その一方で，2004)と整合的な値を示している．また，熱＜10万年スケールの削剥速度や隆起速度

史逆解析では，前弧で80 Ma以降徐冷のパ(e.g., Suzuki, 1989; Regalla et al., 2013)

ターン，奥羽脊梁山地で約1 Ma以降の急冷は約一桁大きいことから，第四紀後期に隆パターン，背弧で6〜5 Ma以降の急冷パ起・削剥が加速した可能性が示唆される．

ターンが得られた．この結果をもとに，東奥羽脊梁山脈では，中心部で約6 Maの北日本弧の既知の構造史(e.g., Sato, 1994;AFT年代が得られた．この結果は，約2 Ma

Nakajima, 2013)との比較検討を行った．のAHe年代（Sueoka et al., 2017）と合わ

前弧側では，>50 Maの古い年代値と60せて，6 Ma頃から始まる東西方向の圧縮や8

Fig. 1 南測線における低温領域の熱年代値の経度プロファイル．垂直の白い破線によって，Fig. 1 南測線における低温領域の熱年代値の経度プロファイル．垂直の白い破線によって，各構成各構成単元を分けている．右側が前弧側，中央が脊梁山地，左側が背弧側にあたる．灰色単元を分けている．右側が前弧側，中央が脊梁山地，左側が背弧側にあたる．灰色のボックスは，のボックスは，守屋ほか(2008)および Nakajima (2013)による脊梁・背弧側の隆起イベント
守屋ほか(2008)およびNakajima (2013)による脊梁・背弧側の隆起イベントに従って，~3 Ma , ~6に従って，~3 Ma , ~6 Ma, ~10 Ma を示している．
Ma, ~10 Maを示している．

3〜2 Ma頃から始まる強圧縮に対応してい宮内ほか, 2004）とほぼ一致している．

ると解釈できる．一方，山脈縁辺部ではそ一 方 で , 脊 梁 山 地 や 背 弧 側 で はれよりも古いおよそ30〜13 MaのAFT年代＞20〜30Ma を示す古い年代も一部で得が得られた．奥羽脊梁山脈での削剥速度はられている．これらの古い年代の解釈とし0.1〜1.0 mm/yrという値が得られておりては，日本海拡大以前の熱史を反映してい（Sueoka et al., 2017），山地の中心部にる可能性のほか，日本海拡大期のグリーン向かって削剥速度が大きくなる傾向が見ら

タフ変動に伴う火成活動や海進等の影響にれた．この結果から，穏やかな削剥環境がよる沈降，拡大終了以降の火成活動による推定された前弧側とは対照的に，脊梁山脈Partial Resetの可能性が考えられる．さらでは最近のテクトニクスを反映したと思わなる議論のためには今後の追加測定が望まれる数Ma以降の激しい隆起・削剥が推定される．

れた．
背弧側では，6〜5 Ma以降の急冷パター

謝辞ンが得られた．また，全てのAHe年代が本研究は，平成26年〜30年科学研究費補10 Maを切っており（Sueoka et al.,助金助成事業（新学術領域研究 地殻ダイナ2017），日本海拡大以降の東西圧縮によるミクス A02：変形班 異なる時空間スケール影響で隆起を開始したと考えるのが妥当でにおける日本列島の変形場の解明 代表：鷺ある．削剥速度は，0.1〜0.3 mm/yr谷 威）の助成を受けた．また，（株）京都（Sueoka et al., 2017）であり，段丘面のフィッション・トラックには，鉱物分離を分布高度から求められた隆起速度実施していただいた．Melbourne大学の（~0.5 mm/yr）（e.g., 伊倉 太田, 2003;

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