博士（理学）七山 太 学位論文題名
北海道中軸部，日高帯・中の川層群の堆積学・堆積岩岩石学的検討
暁新統・中の川層群において認められる3 帯の PETROPROVINCE とその意義一
学位論文内 容の要旨
1． 研 究 目 的
北 海 道 中 軸 部 の 日 高 帯 は ，1980年 代 以 降 ユ ー ラ シ ア 東 縁 を 構 成 し て い た 古 （ 東 北 ） 日 本 弧 と オ ホ ― ツ ク 古 陸 南 緑 を 構 成 し て い た 古 千 島 弧 の 接 合 帯 と す る 説 が 有 力 視 さ れ て い る ． 特 に2っ の 前 弧 海 盆 堆 積 体 ， 蝦 夷 海 盆 （ 空 知 ― 蝦 夷 帯 ） と 根 室 海 盆 （ 根 室 帯 ） の 狭 問 に 広 域 に 分 布 す る 日 高 帯 は 多 量 の タ ― ピ ダ イ ト 相 と 少 量 の メ ラ ン ジ 相 か ら 構 成 さ れ て お り 付 加 体7と 解 釈 さ れ て い た ． 筆 者 は ， 北 海 道 中 軸 部 に お い て ， モ の 造 構 場 お よ び そ の 膨 大 な タ ー ビ ダ イ ト 相 の 供 給 ・ 分 散 シ ス テ ム の 解 釈 が 未 だ 明 瞭 で な い 日 高 帯 に 焦 点 を あ て ， 堆 積 学 的 ・ 堆 積 岩 岩 石 学 的 検 討 を 行 っ た （ 図1)． 2． 地 質 概 説
近 年 ， 日 高 帯 お よ び 常 呂 帯 ・ 佐 呂 問 后 群 の 砕 屑 岩 類 憾 ， 放 散 虫 化 石 年 代 な ら び に 放 射 性 年 代 の 検 討 か ら ， 根 室 帯 と ほ ば 同 じ ， 最 末 期 白 亜 紀 ― 古 第 三 紀 前 期 に か け て の 一 連 の 堆 積 体 と 考 え ら れ る よ う に な っ た ， こ の 古 第 三 紀 暁 新 世 の 日 高 帯 が 槙 式 的 に 露 出 す る の は ， 日 高 山 脈 東 縁 に 分 布 す る 中 の 川 層 群 で あ る （ 図2)． 中 の 川 層 群 は ， 中 央 部 の ヌ ピ ナ イ 川 断 層 以 北 （ 北 部 ユ ニ ッ ト ） と 以 南 （ 南 部 ユ ニ ． ト ）で は 走向 方 向 が大 き く 異 な る こ と が 以 前 か ら 知 ら れ て い た （ 紺 谷 ，1978)
． 南 部 ユ ニ ッ ト は 北 北 西 ― 南 南 東 の 走 向 が 卓 越 す る ．
そ れ に 対 し て 北 部 ユ ニ ッ ト は 北 東 ― 南 西 の 走 向 を 持 ち ， 【 図1】
し か も 東 側 ほ ど そ の 走 向 が 時 計 回 り に 振 れ る ． 両 地 域 と も 多 数 の 走 向 性 断 層 お よ び 摺 曲 構 造 が 観 察 さ れ ， 同 一 層 序 が ア コ ― デ オ ン 状 に 繰 り 返 す ． ま た 両 地 域 と も そ の 走 向 は ， 日 高 変 成 帯 の 走 向 と 明 瞭 に 斜 交 し て い る
（ 紺 谷 ，1978)． こ の 事 実 は ， 以 下 に 示 す2点 に お い て 重 要 な 意 義 を 持 つ ． の 現 在 の 中 の 川 層 群 の く の 字 形 構 造 を 含 め た 基 本 構 造 の 成 立 は 日 高 変 成 帯 成 立 （ Ca. 56 Ida：O*ada et al．，1991） 以 前で あ る ，＠ 特 に 北 部 ユ ニ ッ ト に お い て は ， そ の 走 向 が 日 高 変 成 帯 に 対 し て 高 角 に 斜 交 す る こ と か ら ， 現 在 の 日 高 帯 北 部 に お い て 観 察 さ れ る 東 西 方 向 セ ク シ ョ ン が ， 日 高 山 脈 東 縁 に お い て は み か け 南 北 方 向 の セ ク シ ョ ン で 観 察 さ れ る こ と に な る ， 中 の 川 層 群 南 部 ユ ニ ッ ト は ， タ ― ピ ダ イ ト 相 か ら 主 に 構 成 さ れ る が ， モ の 東 縁 部 に 前 期 〜 中 期 白 亜 紀 の 海 洋 性 複 合 岩 体 を 含 む メ ラ ン ジ 相 を 挟 在 す る ． 北 部 ユ ニ ．yト は す べ て タ ― ピ ダ イ ト 相 の み か ら 構 成 さ れ る ．
3． 日 高 帯 ・ 中 の 川 層 群 の3帯 の PETROPROVINCE
中 の 川 層 群 は 堆 積 相 ， 古 流 系 お よ び 砂 岩 組 成 の 特 徴 か ら3帯 の PETROPROVINCE に 区 分 さ れ る （ 図2） ， ZONEI： 南 部 ユ ニ ッ ト は 数 百 〜 数 十mオ ー ダ ー のchannel fill faciesか らlevee faciesの 上 方 細 粒 化 シ ― ク エ ン ス が 繰 り 返 す ， お そ ら く ， 深 海 底 上 に 広 が っ たlarge channel＆levee commplexを 形 成 し て い た も の と 思 わ れ る ． 北 方 に 向 か っ て10−erーmiddle fan systemが 卓 越 す る ． 古 流 向 はE→W，SE→NW，SSE→
持する ．ま た，levee部に はスラ ンプ 相が頻 繁に 観察
される ， Qz/（Fd+Rf） 値は ，中の 川層 群にお いて 中間的 【図2】
で0．19（SD0．05）， これら は，Undissected Arc−Transitional Arc（Dickinson et al.．1983）の境界7イ ールド 周辺 に落ち る． 本層 の砂岩 にお いても，23．95（SD3．96）％を火山岩が占める．さらに，14. 13（SD 4．87） ％を酸 性火 山岩類 ，7，58（SD2．27）％ を中 性火山 岩類 が占め る． 随伴鉱物量比は最大4．TOX，平均 2．16（SD0．78） ％で ある， 随伴 鉱物組 成は ， 黒 雲母， 単斜輝石，自形および円磨されたジルコンが卓越す る．ZONE III： 主にdistal turbiditeのみ から 構成さ れる ．一部 ，smooth suprafan lobe faciesを 伴う．
おそ ら く 海 底 扇 状 地 末端 相 を 構 成して いた ものと 思わ れる， デー タ量は 少ナ ょいが ，N‑Sが卓越 する ，Qz/
（Fd+ Rf）値は，中の川層群において最大でO．37（SDo．09），Fd/Rf値は，0．41（SD0．10）である． 特に，
粒径が 大き く円磨 度の 低いア ンギ ュぅー な単 結晶石 英， カリ長石， 起源不明の多結晶石英が特徴的に多く含 まれる ，こ れらは ，Transitional Arc 一部Dissected Arc（Dickinson et al． ．1983） のフ ィ―ルド上に 落ちる ，本 層の砂 岩に おいて も，21．77（SD4．52）％を 火山岩が占め， そのうちの17．43（SD4．43）％を 酸性火 山岩 類が占 める ，中性 火山 岩片は2． 90（SDl．70）％と中の川層群においては特に少ない，随伴鉱物量 比は最 大3．57％， 平均0．90（SD0．76） ％であり，中の川層群においては最も少ない．随伴鉱物組成は，黒雲 母，自 形お よび円 磨さ れたジ ルコ ンが卓 越し ， ざ くろ石 ，電 気石， クロ ムxピネル，不透明鉱物を伴ない，
かこう 岩・ 古期堆 積岩 起源が 想定 される ．総 じて， 削剥 された島弧深部的様相が強い砂岩といえる．また，
一部に 波状 消光を 示す 単結晶 石英 ，片理 の発 達した 石英 質片岩 ，黒 雲母・ 白雲 母の生 じた 泥買片 岩等の変動 帯 起 源 の 砕 属 粒 子 ， お よ び 含 放 散 虫 チ ャ ー ト ・ 珪 質 泥 岩等 の 付 加 体 起 源 の砕 屑 粒 子 も 観 察 され る ． 4.北海 道中軸 帯と3帯の PETROPROVINCE
日高 帯・中 の川 層群に おい て想定 され る PETROPROVINCE の供 給源な らび に北海道中軸帯におけるテクト ニック な意 義づけ を考 察する ため に， 中の川 層群 とほば 同時代の空知一エゾ帯の函淵層群，常呂帯・佐呂間 層群 中 部 層 ，根 室帯 ・根室 后群 におい て試 料を採 集し 比較検 討を 行った ．そ の結果 ，以 下の4点 が明 らかに なった （図3)，
（1）ZONEIの砂 岩は， のQz/（Fd+Rf） 値，Fd/ Rf値が 低い 点， ＠特にHタイ ブは中性〜塩基性火山岩片に富 む点 で 古 千 島弧 前弧 域の根 室帯 ・根室 層群 および 常呂 帯・佐 呂聞 届群中 部層 のもの と類 似性が 高い ，ZONEl の 古 流 向 お よ び ス ラ ン プ 解 析 か らE→Wの 供 給 お よ び 古 斜 面 の 存 在 が 確 認 さ れ て い る ，
（2）ZONE Illの 砂岩組 成は ，北部 地域 の日高 累層 群およ び函 淵層群 のモ ―ド組 成・岩石学的言己鍍が酷似す る．こ れら 砂岩は 共通 して円 磨度 の低く 粒径 の大き な単 結晶石 英・ カリ長 石と 酸性火 山岩 片に富 んでおり，
成熟 しかつ 開析 の進ん だ火 成弧起 源， もしく は大 陸緑弧 起源と推察される．また，変動帯・付加体起源の砕 屑粒子 も特 徴的に 含ま れる， 以上 の砂 岩組成 の基 本的特 徴は，古（東北）日本弧（ユーラシア）的であると
言える．
（3） ZONE IIの 砂 岩はZONEIとZONE Illの中 間 的な 性 格を 持 つ組 成と 解 釈で き る． 古 流向 はNE→SWが 卓 越する． このZONE IIの砂岩の起源は ， 2っの島 弧海溝系のテク トニックな関 係を考察する 上で，今後鍵に なるかも知 れない．
(4） 最 末期 白 亜紀 〜 古第 三 紀暁 新世 前 期の 古 千鳥 弧 起源 の砂 岩 と古 （ 東北）日 本弧前弧域の 砂岩を比較し た場 合 ，の 単 結晶 石 英の 含 有量 比，＠ 随伴鉱物の含有 量・組成およ び＠含まれる 火山岩片の性 格，割合が有 意に 異 なる ． 古千 島 弧型 の 砂岩 は，石 英含有率はきわ めて低く，火 山岩片も中性 〜塩基性の含 有量が特徴的 に高いもの が存在する． また， 不安 定成分である パミス・スコリ アが頻繁に含 まれる，さら に，多量にカル ヶア ル カリ 組 成を示す単斜 輝石， 普通 角閃石，不遇 明鉱物を伴な い，モ―ド比で 最大8％を越 える特異な試 料 も 存在 す る． この こ とは 以 下の5点 と 調和 的で あ る，
Q古 千 島 弧 は80ー90 Ida前 後 に 成 立 し た 火 威弧 （ 木村
・ 玉 木，1985)であ ると さ れ， Ca．60Maの 時点 に おい て は ， モ の 時 間 間 隙 が お およ そ20ー30Maと 短い こ とか ら 火 成 弧 と し て は 未 成 熟 でか っ 開析 の 進ん でい な い状 態(Undissected Arc：Dickinson．et al． ．1983)で あ っ た と 推 察 さ れ る ． ＠ 礫岩 組 成に お いて も， 不 安定 成 分 で あ る カ ル ク ァ ル カ リ安 山 岩お よ びか こう 閃 縁岩
・ か こ う 岩 （ 一 部 ， ア ル カリ 深 成岩 ） が卓 越し ， しか も ， そ れ ら の 離 径 は 他 の もの に 比較 し て大 きい ， ＠堆 積 場 の か な り 近 傍 で 中 性 〜塩 基 性火 成 作用 があ っ たら し い(Kiロina■i．1983)． こ のこ と は，砂岩中にパ ミ ス ・ス コリ ア が頻 繁 に観 察 され るこ と と調和的である ．
＠ 古千 鳥弧 起 源の 砂岩・泥 岩の全岩化学 組成は，↑i0,． Fe:0,．Mg0，Al,0,に 富 むが ，Si0｜ に 乏しい．それ 」 に 対し て古 （ 東北 ） 日本 弧 起源 の砂 岩 は，古千島弧起 轟 源 の砂 岩に 対 して 単 結晶 石 英， カリ 長 石，酸性火山岩 茎 片 が卓 越す る ．こ のことは 以下の3点と 調和的である， コ の古（東 北）日本弧は， ジュラ紀最末 期〜白亜睾己 最前口 期 の ア ジ ア 東 縁 で 成 立 し た火 成 弧と 推 定さ れる こ とか ら ， す で にCa．60Maの 時 点に お いて は ，す でに 成 熟し か っ 開 析 状 態 の か な り 進 んだ 火 成弧 で あっ たと 推 察さ
れ る ． ＠ 礫 岩 組 成 に お い ても ユ ―タ キ シテ ィッ ク 組織 【図3】
の卓越 するデーサイ ト〜流紋岩質 火山岩類類（お モらく溶結凝 灰岩起源）， チャ―ト（ 赤色，緑色およ び白 色）， 含放散虫珪質 泥岩，石英一 長石質アレナイ ト， 黒色泥 岩およびホル ンフェルス等 の安定成分に富 む．
これら の起源は，（i）西方からの 古流向の存在 ，および（ii）礫岩の岩石学的特徴から北部北上山地〜渡島半島 起源と 推察される， ＠砂岩・泥岩 の全岩化学組成 は，↑i0,，Fe｜0｜．MgO．Al,0Iに乏し いが，Si0,に富 む．
5．0ロ ムスピネルの 発見と3帯の PETROPROVlriICE
日高 帯 ・中 の 川層 群 を構 成す る3帯の PETROPROVINCE および古千 島弧周縁堆積体 のタービダイ ト砂岩中 か ら， 多 量の 砕 屑性 ク ロム スピ ネ ルの粒子 の存在が認識 された．＠古 千島弧起源のク ロムスピネル は，Al． Ti02量 に おい て ，当 時 ，古 （東 北 ）日本弧 の前弧域に鋸 出していたで あろう神居古潭 帯中の蛇紋岩 中に含ま れ るク ロ ムス ピ ネルのデ―タ とは異なるフ ィールドを持つ ， ＠ZONEI中には，中〜塩 基性火山岩起 源と推定 さ れ るhigh Ti02の タ イ プ と 蛇 紋 岩起 源 と推 定さ れ るlo. Ti02の タイ プ が混 在す る ，＠ 現 在の 釧 路沖 か ら十勝 沖〜豊頃丘陵 〜白糠丘陵西 縁には，正の地 磁気異常帯が 存在している ． また，常 呂帯仁頃層群お よび 根 室帯 根 室后 群 を不 整 台に 覆う 上 部始 新 統浦 幌 層群 中に も すで に クロ ム スピネルの 存在が報告さ れている
（liji1嶺a，1964） ，また，その 起源も現在の釧路沖30 kriの海域，す揺わち前述の地磁気異常帯（おそらく蛇紋 岩メラ ンジ帯）起源 であろうと推 定している（Iijirna，1964）．現在，この 浦幌層群中のクロムスピネルの分 析 も現 在 進行 中 であ る が， 予察 的 な検討で はこの蛇紋岩 メランジ帯（ 古千島弧前緑オ フアオライト 帯）の隆 起の起 源がおモらく 古第三蟇己暁 新世までさかの ばるものと思 われる．
学位論文審査の要旨 主 査 教 授 加 藤 誠 副 査 教 授 中 村 耕 二 副査 助教授 藤原嘉樹
学 位 論 文 題 名
北 海 道中 軸部 ， 日高 帯・ 中 の川 層群 の 堆積 学・ 堆 積岩岩石学的検 討
一 暁 新統 ・中 の 川層 群に お いて 認め ら れる3帯の PERTROPROVINCE"と その 意 義一
北 海 遭の 背稜 を なす 日高 山 脈の 形成 史 は， かっ て 日高 遣山 通 動の 体系 で 統一 的に把 握さ れ た． モし て ，モ れは も っと も典 型 的な アル プ ス型 造山 運 動の 例と さ れた のであ った ． しか し， 地 球科 学の 各 分野 の発 展 は， 年代 諭 ，堆 積学 ， 変成 作用 ， 火成 活動な ど諸 種 の点 で， 旧 来の 体・ 系 を打 破して しまった．現在で は，プレート・テ クトニクス にの っ とっ た幾 っ かの 試案 が 提出 され て いる が， 何 れも 定説 化 する に至 っ てい ない．
そ れ は 依 然 と し て 事 実 関 係 の 中 で 不 明 の 部 分 が 残 さ れ て い る こ と に よ っ て い る ． 申 請 者性 ，こ こ 数年 にわ た り， 日高 山 脈東 縁の 堆 積岩 の地 質 体を 研究 し てき た．そ れは 中/川 層 群と よば れ ， 日 高 帯 の変 成 岩， 花崗 岩 のいわば いれも の になっ た地 質 体で ある ．
ま ず ，広 尾海 岸 ，豊 似川 ， 歴舟 川， 美 生川 に沿 っ て， 詳細 な 地質 調査 を 行っ た．そ の 結 果 ， 中/川 層 群 は ，走 向性 の 断層 によ っ て重 複し ， 厚く パイ ル ・ア ップ さ れた ． 東上 位 の覆 瓦状 地 質体 で， 主 とし てタ ― ビダ イト 相 より なり ， メラ ンジ 相 を含 んでい る こ と が 判 明 し た ． ター ビ ダイ ト相 巾 には ，7堆 積相 が 識別 され ， 海底 フア ン モデ ル を 用 い て さ ら に7っ の 堆 積 相 組 合 せ を 想 定 した ． 結局 中/川 層群 弦 全体 とし て 海溝 付 近に 形 成さ れた 付 加プ リズ ム と見 なぎ れ る． ター ビ ダイ ト相 （ いわ ゆる フ リッ シュ型 堆積 物 ）は ，譟 り 返し て発 生 し， 深海 底 に拡 がっ た 混濁 流に よ って 形成 さ れた ，その 中 に は 半 遵 洋 性 多 包 頁 岩 も 含 ま れ る ， 一 方 メラ ンジ 中 には 前一 中 期白 亜紀 （10 0− 140MA） の 年 代 を 示 す 海 洋 性 岩 石 （ 玄 武 岩 お よ び 同 質 火 砕 岩 ， チ ヤ ー ト ， ミ ク ラ
