博 士 （ 地 球 環 境 科 学 ） 中 村 有 吾
学位論文題名
工dentification of Marker Tephras Based on Petrographic PropertleSanditSCOntribution tOQuaternaryReSearChinHOkkaidO ， Japan
（岩石学的特徴にもとづく北海道の示標テフラの同定と第四紀学的意義）
学位論文内容の要旨
給源火山付近のテフラと遠隔地のテフラは，岩石学的特徴にもとづぃて同定される。町田・新井
（1992)による「火山灰アトラス」は日本列島に分布するほば全てのテフラを網羅し，給源，年代，
分布などを示した点ですぐれた業績である。しかし，岩石学的特徴については，テフラ同定に必要 な情報は十分ではない。たとえば，テフラ同定の有カな示標である火山ガラス，斜方輝石，普通角 閃石の屈折率は，レンジとモードが示されているだけで，データの詳しい分布は把握できない。ま た，完新世テフラの火山ガラスに与える水和の影響やフオールユニットごとの岩石学的特徴の変化 の問題についても検討されていない。本研究の目的は，北海道の主要な広域テフラについて，第1 に，鉱物組成および温度変化法で測定した屈折率（火山ガラス，斜方輝石，普通角閃石）をテフラ 特性ダイアグラムとして提示すること，第2に，完新世テフラの火山ガラスに与える水和の影響を 明らかにし，火山ガラスの脱水処理方法を確立すること，第3に，多数のフオールユニットをもつ テフラについて，フオールユニットごとの岩石学的特徴の相違を検討すること，第4に，岩石学的 特徴 にもとづ ぃて北 海道各地のテフラを実際に同定し，テフラ同定方法の有効性やその第四紀学 的・火山学的意義を検討することである。
北海道の主要テフラについてテフラ特性ダイアグラムを作成するために，過去の研究ですでに層 序が明らかにされた地点において肉眼で確実に同定できるテフラを，全層準からなるべく均等に採 取した。採取した試料は，実験室内において洗浄（軽石および溶結テフラの粉砕），篩別，検鏡作業 をお こなった 。3‑4￠試料を100粒子 以上偏 光頭微鏡下で計測して全岩粒子組成を，2‑3￠試料を 200粒子実体顕微鏡下で計測して重鉱物組成を求めた。火山ガラスおよび鉱物の屈折率は，温度変 化型 屈折率測 定装置(RIMS86)を用い てそれぞ れ30粒子 以上測定 し，測定 結果をヒストグラムで 示した。脱水処理法検討のための試料は，統計処理の精度を上げるため，1試料にっき60粒子を測 定した。
噴出年代が約2万年前以降のテフラの火山ガラス屈折率は，測定値が著しくばらっく傾向にある。
この原因は，新しい火山ガラスは水和が未完了であるため，水和ガラスと未水和ガラスからなる二 重構造が存在することによる。樽前火山起源の樽前aテフラ(Ta‑a：AD1739)，樽前bテフラ(Ta‑b： AD1667)，樽前cテフ ラ（´ra‑C：3ka)について検討した結果，火山ガラス屈折率の標準偏差はそ れぞ れs;0．0034，s=0.0033，F0.0036であり，大きなぱらっきを示した。この問題を解決するた めに ，Oフ ッ化水素 酸によ る水和ガ ラス除 去，◎400℃での加熱（1時間および12時間）による脱
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水 を ，Ta‑a，T｜a‑b，T｜a‑c，各30試 料に ついて試みた。その結果， フッ化水素酸処理をおこなっ た火 山 ガ ラ ス （ 鏡 下 で 脱 水 を 確 認 ） の 屈 折 率 と ，400℃12時 間 加 熱 を おこ なっ た火 山ガ ラ スの 屈折 率に は 有 意な 差が みら れなかった。400℃12時間 加熱によるTa‑a，T｜a．b， ′ra．cの火山ガラス屈折率 の標 準 偏 差は ，そ れぞ れFO．0014，s＝ニO．0018，鈩O．0014であり，ばら っきは小さい。400℃以下ま たは 12時 間 未 満 の 加 熱 も 試 験 し た が ， い ず れも フ ッ化 水素 酸処 理試 料 の屈 折率 との 問に ， 有意 な差 がみ ら れ た。 以上 の事 実か ら ，フ ッ化 水素 酸処 理 によ り火 山ガ ラ ス内 部の 未水 和ガ ラ スを 取り出すこ と，
400℃12時 間 熱 処 理 に よ り 比 較 的 簡 単 に 火 山 ガ ラ ス を 脱 水 す る こ と が 可 能 で あ る 。 恵 庭aテ フ ラ （En・a： 恵 庭 火 山 起 源 ，17ka）は ，採 取地 点に よ って 火山 ガラ ス屈 折 率が 異な る場 合 が ある 。ま た， 模式 露 頭で 採取 した 試料 の 火山 ガラ ス屈 折 率は ，ば らっ きが 大 きい （FO．0024）。
そ の 原因 は， フオ ール ユ ニッ トご とに 火山 ガ ラス 屈折 率が 異 なるため である。石狩低地帯では，En￣a に は3つの フオ ー ルユ ニッ トが 認 めら れる 。下 位ユ ニ ット の火 山ガラ ス屈折率は舮1．509‐1．511，中 位ユ ニットでは炉1．505，1．510，上位ユニットでは．ロ−−1．510‐1．513であった。大雪御鉢平テフラ
（D8ーOh： 大 雪 火 山 起 源 ，30ka） で も ，給 源 付近 ではD8‐0hの 火 砕流 堆積 物（ いわ ゆ る「 層雲 峡溶 結 凝 灰 岩 」 ）の 下 位に6つの フ ォー ルユ ニッ ト をも つ降 下軽 石が 存 在し ，ユ ニッ トご と に火 山ガ ラス 屈 折 率 が 異 な る 。 こ れ ら のEn―aお よ びD8―Ohの 事 例 か ら ， 一 輪 廻の テフ ラで も火 山 ガラ ス屈 折率 が 変 化 す る も の が 存 在 す る こ と ， そ の 場合 変 化は 段階 的に 起こ る こと ，火 山ガ ラス 屈 折率 以外 の特 徴 は ほ ば 一 定 で あ る こ と が 明 ら か と な った 。 なお ，こ れま で大 雪 山周 辺でD8−Ohに 対 比さ れて きた テ フ ラ の 中 に は ， 鉱 物 組 成 ， 火 山 ガ ラ スお よ び斜 方輝 石屈 折率 の いず れもD8‐Ohと 異 なる もの があ る 。 分 布 ， 層 序 を 検 討 し た 結 果 ， こ れ らはD8￣Ohより 古い テフ ラ と考 えら れる 。多 数 のフ オー ルユ ニ ッ ト は ， 支 笏1テ フ ラ （Spfa−1： 支 笏カ ル デラ 起源 ，40ka） に も存 在す るが ，ユ ニ ット ごと の火 山ガ ラス屈折率の相違はごく小 さい。
以 上 の 問 題 点 を 考 慮 し た 上 で ， 北 海 道の 主 要指 標テ フラ31枚 （ 完新 世12，更 新世19）に つい て，
模 式 試 料 の 岩 石 学 的 特 徴 を 明 ら か に し ，テ フ ラ特 性ダ イア グラ ム を作 成し た。 完新 世 テフ ラの 火山 ガ ラ ス 屈 折 率 は ，400℃12時 間 加 熱 に よ る 脱 水 ガ ラ ス 屈 折 率 を 測 定し た。 本研 究で 扱 った 完新 世テ フ ラ に は ， 重 鉱 物 組 成 や 斜 方 輝 石 屈 折 率の 類 似し たも のが 多い 。 しか し， 脱水 ガラ ス 屈折 率は テフ ラ ご と に 特 徴 的 な 値 を 示 す 。 し た が っ て， 脱 水ガ ラス 屈折 率に 注 目し ，そ の他 の岩 石 学的 特徴 を組 み 合 わせ れぱ ，ほ とん ど の完 新世 テフ ラの 同 定が 可能 であ る 。更 新世 テフ ラに つ いて は，鉱物組 成，
火 山 ガ ラ ス 屈 折 率 ， 斜 方 輝 石 屈 折 率 ， 普通 角 閃石 屈折 率の デー タ を組 み合 わせ れば ， ほば 全て が同 定 可 能 で あ る 。 テ フ ラ 特 性 ダ イ ア グ ラ ムに よ り， 複数 の岩 石学 的 特徴 を総 合的 に検 討 でき ，類 似す るテ フラの判別が容易になった といえよう。
火 山 ガ ラ ス 脱 水 方 法 お よ び テ フ ラ 特 性ダ イ アグ ラム を用 いて ， 北海 道各 地の テフ ラ を実 際に 同定 し た 結 果 ， 十 勝 平 野 南 部 ， 石 狩 低 地 帯 北部 （ 札幌 付近 ）お よび 大 雪山 高山 地域 の完 新 世テ フラ 層序 が 明 ら か に な っ た 。 ま た ， 日 高 山 脈 ， 十勝 平 野南 部， 白滝 盆地 で は， 更新 世テ フラ 層 序が 明ら かに な っ た。 テフ ロク ロノ ロ ジー の手 法を 用い て ，完 新世 の現 象 とし て十 勝平 野沿 岸 地域 の津波堆積 物，
札 幌 付 近 の 古 地 震 ， 擦 文 時 代 遺 跡 ， 大 雪山 高 山地 域に おけ る小 氷 期お よび 小温 暖期 の 諸現 象の 編年 を 検 討 し た 。 更 新 世 に つ い て は ， 日 高 山脈 の 氷河 堆積 物， 白滝 盆 地周 辺の 旧石 器時 代 遺跡 ，十 勝平 野 南 部 の 海 成 段 丘 面 な ど の 編 年 に つ い て検 討 した 。さ らに ，テ フ ラ特 性に もと づく 火 山噴 火の 推移 の考 察も可能なことを指摘した 。
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学位論文審査の要旨 主査
副査 副査 副査
教授 教授 教授 助教授
平 川 一 臣 小 野 有 五 大 場 忠 道 渡 邉 悌 二
学 位 論 文 題 名
Identification of iN/Iarker Tephras Based
on Petrographic Properties and its Contribution to Quaternary Research in Hokkaido，Japan
（ 岩 石 学 的 特 徴 に も と づ く 北 海 道 の 示 標 テ フ ラ の 同 定 と 第 四 紀 学 的 意 義 ）
給 源 火 山 付 近 の テ フ ラ と 遠 隔 地 の テ フ ラ は ， 主 と し て 岩 石 学 的 特 徴 に も と づ い て 同 定 さ れ る ． し か し ， 岩 石 学 的 特 徴 だ け で は テ フ ラ の 同 定 に は 十 分 で は な い ， た と え ぱ ， テ フ ラ 同 定 の 有 カ な 示 標 で あ る 火 山 ガ ラ ス ， 斜 方 輝 石 ， 普 通 角 閃 石 の 屈 折 率 は ， レ ン ジ と モ ー ド の み が 数 値 で 示 さ れ る こ と が 多 く ， デ ー タ の 詳 し い 分 布 は 把 握 で き な い ． ま た ， 完 新 世 テ フ ラ に お け る 火 山 ガ ラ ス に 与 え る 水 和 の 影 響 ， フ オ ー ル ユ ニ ッ ト ご と の 岩 石 学 的 特 徴 の 変 化 の 問 題 は ほ と ん ど 検 討 さ れ て い な い ． こ の よ う な 欠 点 を 克 服 す る た め に ， こ の 研 究 で は ， 北 海 道 の 主 要 な 広 域 テ フ ラ に つ い て ， 以 下 の4課 題 に 焦 点 が 当 て ら れ た ． ＠ 温 度 変 化 法 に よ る 屈 折 率 （ 火 山 ガ ラ ス ， 斜 方 輝 石 ， 普 通 角 閃 石 ） お よ び 鉱 物 組 成 を 総 合 的 に 示 し た テ フ ラ 特 性 ダ イ ア グ ラ ム を 作 成 す る こ と ， ◎ 完 新 世 テ フ ラ の 火 山 ガ ラ ス に 与 え る 水 和 の 影 響 を 明 ら か に す る と と も に ， そ の 脱 水 処 理 方 法 を 確 立 す る こ と ， ◎ 多 数 の フ オ ー ル ユ ニ ツ ト を も つ テ フ ラ に つ い て ， フ オ ー ル ユ ニ ッ ト ご と の 岩 石 学 的 特 徴 の 相 違 を 検 討 す る こ と ，
＠ 岩 石 学 的 特 徴 に も と づ い て 北 海 道 各 地 の テ フ ラ を 同 定 し ， そ の 第 四 紀 学 的 ・ 火 山 学 的 意 義 を 検 討 す る こ と ．
噴 出 年 代 が 約2万 年 よ り 若 い テ フ ラ の 火 山 ガ ラ ス 屈 折 率 は ， 火 山 ガ ラ ス の 水 和 が 未 完 了 で あ る た め ， 測 定 値 が 著 し く ば ら っ く こ と が 指 摘 さ れ て い た ． 樽 前 火 山 起 源 の 樽 前aテ フ ラ (Ta− a： AD1739)， 樽 前 bテ フ ラ (Ta一 b： AD1667)， 樽 前 cテ フ ラ (Ta― c： 3ka)に つ い て 検 討 し た 結 果 ， 火 山 ガ ラ ス 屈 折 率 の 標 準 偏 差 は そ れ ぞ れs 0.0034， s― 0.0033，s 0.0036で あ り ， 大 き な ば ら っ き を 示 し た ． こ の 問 題 を 解 決 す る た め に ，
◎ フ ッ 化 水 素 酸 に よ る 水 和 ガ ラ ス 除 去 ， ◎400℃ で の 加 熱 （1時 間 お よ び12時 間 ） に よ る 脱 水 処 理 が 試 み ら れ た ． そ の 結 果 ， フ ッ 化 水 素 酸 処 理 を お こ な っ た 火 山 ガ ラ ス （ 鏡 下 で 脱 水 を 確 認 ） の 屈 折 率 と ，400℃12時 間 加 熱 を お こ な っ た 火 山 ガ ラ ス の 屈 折 率 に は 有 意 な 差 は な く ，400℃12時 間 熱 処 理 に よ り 簡 便 に 火 山 ガ ラ ス の 脱 水 が 可 能 で あ る で こ と が 明 ら
