日立古生層中のカンブリア系と石炭系境界の 1.5 億年の不整合露頭
田切美智雄・小池 渉

Outcrops of the Unconformity between the Cambrian and Carboniferous
Formations with 150 My Gap in the Hitachi Paleozoic TerraneMichio TAGIRI and Wataru KOIKE

茨城県自然博物館研究報告

第 14 号別刷

平成 23 年 11 月発行

Reprinted from Bulletin of Ibaraki Nature Museum No.14
November, 2011

茨城県自然博物館研究報告 Bull. Ibaraki Nat. Mus.,（14）: 1-13, pls. 1-4（2011）1

日立古生層中のカンブリア系と石炭系境界の 1.5 億年の不整合露頭＊＊＊

田切美智雄 ・小池 渉（2011 年 11 月 13 日受理）

Outcrops of the Unconformity between the Cambrian and Carboniferous
Formations with 150 My Gap in the Hitachi Paleozoic Terrane＊Michio TAGIRI and Wataru KOIKE＊＊（Accepted November 13, 2011）

Abstract
The unconformity between the Cambrian Akazawa Formation and the Carboniferous Daioin Formationis traced from the northeast to the southwest in the Hitachi Paleozoic Terrane. We newly describe thegeological features of the unconformity in four outcrops. Basal conglomerates occur above the unconformity
in the northeastern part, but not in the southwestern part. In the latter part, blocks of volcanic rock of theAkazawa Formation and pebbles of meta-granitoids are intercalated in the Daioin Formation.
Key words: Hitachi Paleozoic Terrane, Cambrian, Carboniferous, unconformity, basal conglomerate, GreatHiatus.

上位の礫岩との境界部で確認された（図版 1A）．このはじめに礫岩は石炭系大雄院層の最下部の基底礫岩で，花崗岩

日立地方の多賀山地にはカンブリア紀，石炭紀〜ペ質巨礫の円礫が礫支持を呈する（図版 1B）．この礫のルム紀の日立古生層が広く露出する（田切ほか，SHRIMP 年代は 500 Ma で（Tagiri et al., 2011），基質は2010; Tagiri et al., 2011）（図 1）．カンブリア紀の地層中粒砂岩からなるが，基質の多い部分では細礫から中にしどうひらたまだれ

あかざわ

は西堂平層，玉簾層，赤沢層の 3 層に区分されている礫が含まれている（図版 1C）．カンブリア系花崗岩とが，これらは互いに断層で接し，累重関係は不明であ

石炭系礫岩は，ともに白亜紀に緑色片岩相の変成作用

たいおういんる（図 2）．田切ほか（2010）では，石炭紀の大雄院を受け（Tagiri, 1973），礫岩の基質部は黒雲母片岩に層が赤沢層を不整合で覆っていることを示す露頭 1 カなっている（田切ほか，2010）．

所を見いだして記載した．本論では，さらに 4 カ所の不整合露頭について記述し，この不整合が広く追跡されることを報告する．
田切ほか（2010）が報告した露頭は，日立市北部，不整合が確認された露頭の記載
不整合はカンブリア系赤沢層と石炭系大雄院層の境とうれん つ

東連津川上流にあり，不整合関係はカンブリア紀の固界で確認される．この境界部を広く精査した結果，新結年代を示す花崗岩（Sakashima et al., 2003）とそのたに 4 カ所の露頭で不整合を見いだし（図 1，3），不─────────────────*日立市郷土博物館 〒 317-0055 茨城県日立市宮田町 5-2-22（Hitachi City Museum, 5-2-22 Miyata-cho, Hitachi, Ibaraki317-0055, Japan）.
**ミュージアムパーク茨城県自然博物館 〒 306-0622 茨城県坂東市大崎 700（Ibaraki Nature Museum, 700 Osaki, Bando,Ibaraki 306-0622, Japan）.

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田切美智雄・小池 渉

整合関係が北東−南西方向に連続していることを確認に広く露出している．

した（図 1）．以下にこの 4 カ所を北から順に記述す

露頭②:

る．

この露頭は宮田川の不動滝にある（図版 3A）．滝を露頭①:挟んで北側に下位の赤沢層の変成流紋岩が露出し，直この露頭は宮田川沿いの大雄院にあり，大雄院橋の線的な不整合境界で下流側の大雄院層の千枚岩と接し南側駐車場の南西側の山腹に露出する（図 4）．露頭ている．千枚岩の走向・傾斜は N40゜
E，90゜で，不整の上部には変成花崗岩が露出する（図版 2）．この変合境界部には礫質部を欠くが，1 〜 2 m 離れた層準でおぎ

つ成花崗岩は北方の小木津町方面から連続する変成花崗は礫質となり，花崗岩質の中礫を含むが，変形により岩南部岩体に属し，田切ほか（2010）が報告した不整円磨度は判定できない（図版 3B）．また，千枚岩の泥合の基盤を構成する花崗岩体の延長部である．この岩質部には花崗岩質砂岩層が介在し，互層する場合もあ体に接して境界部には弱い片状構造を示す片岩が挟まる．

れ，変成礫岩が見掛け上，その下位にある．この両者の露頭③:
たきだいら境界が不整合面で，その走向・傾斜はおよそ N40゜W，

この露頭は鮎川の上流部，滝平 奥の道路脇にある55 ゜E で，礫岩層は逆転している．礫岩は花崗岩質巨（図版 3C）．上流側には下位の赤沢層の火山岩起源の礫の円礫からなり，基質部が少ない礫支持で，層厚は角閃岩が露出し，その片理面の走向・傾斜は N40゜E，

2 〜 3 m である．その低位側には層厚約 20 m の千枚岩

70゜E である．不整合面の走向・傾斜は東西で直立であが露出し，さらにその低位側に厚い結晶質石灰岩が宮るが，全体は緩く湾曲している．この不整合面の上位

田川河床まで露出する．この石灰岩の走向・傾斜はには大雄院層の千枚岩が重なり，その片理面は N35 ゜E，やまがたN50゜W，30゜
N で，主要地方道日立−山方 線の道路脇

図 1．日立古生層の地質図と地質年代．
Fig. 1. Geological map of the Hitachi Paleozoic Terrane andgeologic ages.

90゜で，赤沢層とわずかに斜交する．この千枚岩には図 2．日立古生層の層序区分．
Fig. 2. Stratigraphical divisions of the Hitachi
Paleozoic Terrane.

日立古生層中のカンブリア系と石炭系境界の 1.5 億年の不整合露頭

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図 3．不整合露頭①〜④の位置．①:大雄院，②: 宮田
川不動滝，③: 滝平，④: 鮎川上流部．
Fig. 3. Localities of four unconformity outcrops. 1:
Daioin, 2: Fudodaki Fall of the Miyata River, 3:
Takidaira, 4: Upper reaches of the Ayu River.

中礫や細礫が含まれている（図版 3D）．
露頭④:
この露頭は鮎川の上流部，主要地方道日立−常陸太田線にかかる橋の下の沢にある（図版 4A）．不整合面は緩く湾曲しており，上流側には下位の赤沢層の火山岩起源の角閃岩が，下流側には上位の大雄院層の千枚岩図 4．大雄院に露出するカンブリア系赤沢層と石炭系大雄院層の不整合境界付近の岩相分布．
Fig. 4. Lithofacies distribution near the unconformity
outcrop between the Cambrian Akazawa Formation and
the Carboniferous Daioin Formation in Daioin.

が露出する．大雄院層の層理面は走向 EW，傾斜 90゜である．不整合面の走向は大雄院層の層理面とほぼ同じである．橋の下流側には角閃岩の岩塊が露出しており基底礫岩が乗っている．南西部ではこの不整合は赤沢（図版 4B），さらにその下流には大雄院層の千枚岩層と大雄院層との間で認められるが，基底礫岩は概し（層理面の走向・傾斜: N30゜E，30゜E）が露出しているて不明瞭である．しかし地域の最南西部では，赤沢層ことから，この岩塊は大雄院層に取り込まれた赤沢層に由来する岩塊が大雄院層の中に取り込まれており，起源の角閃岩と考えられる．なお，この角閃岩の層理これが基底礫岩に相当するものと考えられる．

面は N50゜
E，35 ゜S で，大雄院層の千枚岩の層理面と斜赤沢層の堆積年代は約 500 Ma，後期カンブリア紀交する．不整合面付近と離れた位置で露出する大雄院である（田切ほか，2010; Tagiri et al., 2011）．大雄院層の走向・傾斜が大きく異なること，赤沢層起源の角層は石灰岩中のサンゴ化石によって前期石炭紀とされ閃岩の岩塊が大雄院層に取り込まれていることから，ており（藤本，1924; Minato, 1955），絶対年代値は得

この場所の不整合面は大きく湾曲し，起伏に富んでいられていないが，約 350 Ma と推定されている．したると考えられる．

がって，この不整合には約 1 億 5 千万年の時間間隙がある．このような長期間の間隙を示す不整合は世界で不整合露頭の地質学的考察も稀な事例である．北中国地塊の“Great Hiatus”はよく知られているが（例えば，李, 1979; Kim, 1988），そ赤沢層と大雄院層との間の不整合関係は地質図（図の時間間隙は約１億年である．このような長大な時間1）で示したように，北東−南西方向に連続して追跡間隙をもつ不整合の形成過程の解明は今後の研究に期できることが明らかになった．地域の北東部では不整待する．

合面の基盤は変成花崗岩〜変成流紋岩で，不整合面にさらに，日立古生層形成のテクトニクスや，5 億年

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田切美智雄・小池 渉間にわたる変遷史の解明も重要な問題である．これに関係する日本列島の起源については既に多くの議論が行われているが（例えば，Ehiro, 2001; Ishiwatari andTsujimori, 2003; 田沢, 2004; 椚座・後藤, 2010;
Isozaki et al., 2010），多賀山地のカンブリア紀層を含めた議論は田切ほか（2010），Tagiri et al.
（2010, 2011）
を除いていまだ行われていない．問題の解明は今後の研究にかかっている．

謝辞

本研究は 2010 年の地質調査の成果である．日立地
方のカンブリア紀層の研究は 2000 年から始めており，ミュージアムパーク茨城県自然博物館による総合調査によって研究を継続することができた．ミュージアム
パーク茨城県自然博物館館長 菅谷博氏と名誉館長 中川志郎氏に感謝する．SHRIMP 年代測定では，D.J.
Dunkley 氏，足立達朗氏，廣井美邦氏にお世話になった．2010 年の研究では樫村千秋日立市長と日立市郷土博物館館員の支援を受けた．以上の方々に謝意を表する．

引用文献
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hiatus in the Cambrian Hitachi metamorphic terranecomparable to the North China Craton. 日本地質学会第 117
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（要 旨）
田切美智雄・小池渉．日立古生層中のカンブリア系と石炭系境界の 1.5 億年の不整合露頭．

茨城県自然博物館研究報告 第 14 号（2011）pp.1-13, pls. 1-4.
日立古生層にはカンブリア紀赤沢層と石炭紀大雄院層の間に不整合があり，北東−南西方向に連続すると考えられていた．本報告では新たに 4 カ所の露頭を記載し，不整合が南西に連続することを示した．北東部の不整合は基底礫岩を伴っているが，南西部では基底礫岩を欠く．しかし，赤沢層に由来する変成火山岩の岩塊が大雄院層に含まれており，これが基底礫岩に相当するものと考えられる．
（キーワード）：日立古生層，カンブリア紀，石炭紀，不整合，基底礫岩，グレート・ハイアタス．

図版と説明（4 図版）

Plates and Explanations（4 plates）

図版 1（Plate 1）
東連津川不動滝上流の不整合露頭．A: 不整合境界で接する変成礫岩と変成花崗岩，B: 変成礫岩中の変成花崗岩巨礫，C: 変成礫岩の基質の黒雲母片岩．
Outcrop of the unconformity at the upper stream of Fudodaki Fall, Torentsu river. A: Meta-conglomerate and metagranite contact with the boundary of the unconformity, B: Boulder of meta-granite in the meta-conglomerate, C:Biotite schist（matrix）in the meta-conglomerate.

図版 2（Plate 2）
大雄院の山腹急斜面に露出する不整合境界（露頭①）．
Outcrop of the unconformity at a steep slope of the hillside in Daioin（Outcrop 1）.

図版 3（Plate 3）
宮田川不動滝（露頭②）および滝平（露頭③）の不整合境界．A: 不動滝（露頭②）で認められる不整合境界，
B: 露頭②の千枚岩に含まれる花崗岩質の中礫，C: 滝平の道路脇に露出する不整合境界（露頭③），D: 露頭③の千枚岩に含まれる中〜細礫．
Outcrops of the unconformity at Fudodaki Fall of the Miyata River（Outcrop 2）and Takidaira（Outcrop 3）. A: theboundary of the unconformity at the side of Fudodaki Fall（Outcrop 2）, B: Granitic pebbles included in phyllite in
Outcrop 2, C: the boundary of the unconformity at the road-side of Takidaira（Outcrop 3）, D: Granules included inphyllite in Outcrop 3.

図版 4（Plate 4）
鮎川上流部の不整合露頭（露頭④）．A: 緩く湾曲した角閃岩（赤沢層）と千枚岩（大雄院層）の不整合面，B:千枚岩中に取り込まれた角閃岩岩塊．
Outcrop of the unconformity at the upper reaches of the Ayu River（Outcrop 4）. A: Loosely curved boundary of theunconformity between amphibolite（Akazawa F.）and phyllite（Oaioin F.）, B: An amphibolite block embedded inphyllite.