地球科学 75 巻，125 〜 130（2021 年）
Earth Science (Chikyu Kagaku) vol. 75, 125-130. 2021
2020 年 4 月 21 日受付 2021 年 2 月 27 日受理 担当エディター 高須 晃
* 松本支部，東京都市大学塩尻高等学校 〒 399-0703 長野県塩尻市広丘高出 2081
Matsumoto Branch, Tokyo City University Shiojiri High school, Hirooka-takaide 2081, Shiojiri, Nagano 399-0703, Japan
** 松本支部，〒 391-0001 長野県茅野市ちの 1000-21
Matsumoto Branch, Chino1000-21 Chino, Nagano 391-0001, Japan
長野県岡谷市～下諏訪町に分布する赤渋沢層の K-Ar 年代 小松宏昭 *・小坂秀王 **
K-Ar ages of the Akashibuzawa Formation in the Okaya-Shimosuwa area, Nagano Prefecture, central Japan
KOMATSU Hiroaki* and KOSAKA Hideo**
Abstract The Akashibuzawa Formation is distributed in the Okaya-Shimosuwa area, Nagano Prefecture, central Japan, and consists mainly of basalt and basaltic andesite lavas and some subordinate pyroclastic units. The Akashibuzawa Formation unconformably covers the Latest Miocene Tozawa Formation consisting mainly of volcanic rocks of quartz andesite, and is, in turn, unconformably overlain by the Enrei Formation of Early Pleistocene in age. A wide range of K-Ar ages between 1.54 ± 0.07 Ma and 2.24 ± 0.13 Ma has been previously reported from the Akashibuzawa Formation. Really fresh samples of basalt and basaltic andesite have been collected from the Akashibuzawa Formation in order to determine more precise timing of the volcanic activity. Whole–rock K-Ar ages of three samples are obtained to be 2.31 ± 0.04 Ma, 2.77 ± 0.06 Ma and 2.82 ± 0.05 Ma. These are significantly older than the ages previously reported, and likely represent a more accurate age of the volcanic activity of the Akashibuzawa Formation.
Key Words : K-Ar age, Akashibuzawa Formation, Enrei Formation, volcanic rock
はじめに
長野県の岡谷市横よこ河かわがわ川から下諏訪町砥と川がわにかけての地域に は，先第三系の横河川変成岩（河内ほか 1966）や下諏訪変 成岩（三好 1991），下部中新統の横河川累層（吉野1982），
それを貫く石英閃緑岩，上部中新統の砥と ざ わ沢累層（砥沢団体研 究グループ・永田 1991），下部更新統の赤あか渋しぶざわ沢層（砥沢団体 研究グループ・永田 1991）と塩えんれい嶺累層（Momose et al. 1959）
などが分布し（第 1 図），多くの断層と相まって複雑な地質 構造を形成している（砥沢団体研究グループ・永田 1991）．
本論で対象とする赤渋沢層は，主に下諏訪町市街地の北方 に分布する青黒色の緻密なガラス質の玄武岩～玄武岩質安山 岩組成の火山岩からなる．本層は，当初砥沢累層を貫くガラ ス質複輝石安山岩の貫入岩とされたが（諏訪の自然誌・地質 編編集委員会 1975），その後，砥沢団体研究グループ・永田
（1991）により，溶岩と火砕岩からなる噴出岩として再定義 された．
赤渋沢層の年代について，及川ほか（2004）は 2.21 ± 0.18 MaのK-Ar年代（斑晶を除く全岩年代）を，名取ほか（2005）
は及川ほか（2004）と同じ露頭の試料から 2.24 ± 0.13 Ma のK-Ar年代（斑晶を除く全岩年代）を報告している（第 1 図）．また，北澤・藤森（2010）は，赤渋沢層から 1.54 ± 0.07 MaのK-Ar年代（斑晶を除く全岩年代）を，石英閃緑岩の 貫入岩から 1.78 ± 0.09 Maの年代値（斑晶を除く全岩年代）
を報告している（第 1 図）．長野県諏訪地方事務所（2007）
は，塩嶺累層の分布域でのボーリング調査を行い，下位層に あたると推定した赤渋沢相当層のコアからの 2 試料につい て，斜長石K-Ar年代を報告している．これによれば，深度 27.75 ～ 27.8 ｍの試料は 1.81 ± 0.26 Maを，また深度 45.10
～ 45.33 ｍの試料では 1.76 ± 0.26 Maの年代値を示す（第 1 図）．
赤渋沢層を覆う塩嶺累層は，複輝石安山岩の溶岩と凝灰角 礫岩を主とする．本地域の塩嶺累層からは，小松・小坂（2006）
によって 1.12 ± 0.02 Ma～ 1.47 ± 0.02 MaのK-Ar年代（全 125
第 1 図 地質図およびK-Ar年代測定試料採集位置図．
この地図は,国土地理院発行 2 万 5 千分の 1 地形図「鉢伏山」を使用したものである．
Fig. 1 Geological map and the sampling localities for K-Ar dating.
Topographic map is cited from the Geospatial Information Authority of Japan 1: 25,000“Hachibuseyama”
長野県岡谷市〜下諏訪町に分布する赤渋沢層のK-Ar年代
岩年代）が報告されている．
本論では，これまでにさまざまな年代が報告されてきた赤 渋沢層の活動年代を明らかにするために，変質や風化の影響 の少ない岩石試料のK-Ar年代測定を行い，年代の結果とそ の意義について考察する．
本論では，地層単元（Formation）の区分名として，原則 として提唱者による区分名を尊重して「累層」または「層」
を用いた．本研究地域では単層（Bed）に相当する層序区分 は認定されていないため，この区分名併用による混乱は生じ ない．
地質概説と測定試料の岩石記載
調査地域には，先新第三紀の基盤岩である横河川変成岩と 下諏訪変成岩，中新統の横河川累層と砥沢累層，後期更新世
～前期更新世の放射年代を示す赤渋沢層と前期更新世の放射 年代を示す塩嶺累層が分布する．
横河川変成岩（河内ほか 1966）は，横河川左岸沿いに分 布し，泥質片岩，塩基性片岩および珪質片岩よりなり，蛇 紋岩を伴う．下諏訪変成岩（三好 1991）は，下諏訪町砥 川両岸にブロック状に分布するが，調査地域では黒色の泥 質片岩が断層に囲まれて分布する（第 1 図）．横河川累層
（吉野 1982）は棚たな小こ ば場黒色泥岩層と檜ひ ざ わ沢川がわ緑色岩層よりな る．棚小場黒色泥岩層からは，公文ほか（1990）によって Crytocapsella tetraperaなど，Blow（1969）のN8 帯に相当す る放散虫化石が報告されている．
砥沢累層（砥沢団体研究グループ・永田 1991）は，下諏 訪町砥川支流の砥沢から松本市薄すすきがわ川上流にかけて分布する．
砥沢流域では，基盤の石英閃緑岩にアバット不整合で接して いる．主に石英安山岩質の溶岩と凝灰岩からなり，淡緑色に 変質している．
赤渋沢層は，横河川と砥川の間の稜線部のうち赤渋沢以南 に分布する（第 1 図）．分布の南西部は塩嶺累層に広く覆わ れる．主に青黒色の緻密な玄武岩～玄武岩質安山岩溶岩から なる．溶岩は塊状の部分が多いが，板状節理が発達する箇所 もある．石基は緻密で，粒状の輝石やラス状の斜長石の細粒 の結晶からなる．
塩嶺累層は，横河川から砥川流域において赤渋沢層を広く 覆う．複輝石安山岩の溶岩や凝灰角礫岩から構成される．赤 渋沢層に比べると粗粒で軟質である．溶岩，火山角礫岩とも黒 茶色・紫灰色・灰色を呈し，斜長石と輝石の斑晶が目立つ．火 山角礫岩は礫径が数cm～ 30 cm程度のものが多い．鏡下では，
赤渋沢層に比べて斜方輝石斑晶が多くみられ，両層の識別が 可能である．比較的粗粒で風化が進んでいる箇所が多い．
調査地域は，NNE-SSW方向およびNW-SE方向の 2 系統 の断層によってブロック化している（吉野 1982；砥沢団体 研究グループ・永田 1991）．横河川変成岩と下諏訪変成岩（三 好 1991）および横河川累層ならびに石英閃緑岩は，とくに
NNE-SSW方向の断層によって大きく変位しており，狭長な
分布を示す．砥沢累層・赤渋沢層および塩嶺累層はいずれも ほぼ水平に堆積しており，上記 2 系統の断層によってブロッ ク化されている．その他，本地域には石英閃緑岩，玢岩およ び玄武岩質安山岩の岩脈が認められる．石英閃緑岩は，北部 フォッサマグナ中央隆起帯の下部中新統に貫入する岩体の一 部とみられるが（諏訪の自然誌・地質編編集委員会 1975），
調査地域では断層ブロックとして砥川沿いに露出し，一部で 砥沢累層に不整合に覆われている．玢岩，玄武岩質安山岩は 小規模な岩頚状岩体として，砥沢累層および赤渋沢層に貫入 している．
K-Ar 年代測定
年代測定試料は赤渋沢層の 3 地点から採取した（第 1 図）．
試料番号 91081401 は標高 900 m，試料番号 93061202 は標高 1200 m，試料番号 93061207 は標高 1340 mの地点である．年 代測定は岡山大学惑星物質研究所（測定時は岡山大学地球内 部研究センター）において実施した．
年代測定試料の岩石記載 91081401（玄武岩）
青黒色を呈し，緻密でガラス質である．斑晶として単斜輝 石，斜方輝石，斜長石が認められる（第 2 図）．単斜輝石に 比べて斜方輝石の量は少ない．単斜輝石は最大 1.5 mmに達 する．斜長石は最大 4㎜に達するものがあり，カールスバッ ド―アルバイト双晶を示すものが多い．石基は 0.1 mm以下 のラス状の斜長石と粒状の単斜輝石およびガラスからなり，
インターサータル組織を示す．斜長石の一部は緑簾石やセリ サイトに変質していることがあるが，変質の程度は小さい．
93061202（玄武岩質安山岩）
青黒色を呈し，緻密である．斑晶として斜長石，単斜輝石，
斜方輝石が認められる（第 2 図）．斜長石は長径 1 mmから 1.5 mmのものが多い．アルバイト―カールスバッド双晶を示す ものが多い．単斜輝石は，長径が最大 2 mmに達するものが あり，また，双晶をなすものも認められる．斜方輝石は長径 最大 1.5 mmのものがある．単斜輝石よりモード量は少ない．
石基は 0.1 mm以下の斜長石，単斜輝石，斜方輝石，不透明 鉱物，ガラスで構成され，インターサータル組織を示す．
全体に清澄で変質はほとんど認められない．
93061207（玄武岩質安山岩）
青黒色を呈し，緻密である．斑晶として斜長石，単斜輝石，
斜方輝石，かんらん石が認められる（第 2 図）．斜長石は長 径 1.5 mm～ 2 mmに達するものがある．アルバイト―カー ルスバット双晶やペリクリン双晶を示す．単斜輝石は短柱 状で，長径 2 mmに達するものがある．双晶を示すものがあ る．斜方輝石は長径 1 mmで，量は少ない．淡緑色～淡赤色 の弱い多色性を示す．かんらん石は径 1 mm程度である．結 127
第 2 図 K-Ar年代測定試料の偏光顕微鏡写真
Fig. 2 Porlarized microscope photograph of the samples for K-Ar dating.
Cpx: clinopyroxene, Pl: plagioclase, Opq: opaque mineral
長野県岡谷市〜下諏訪町に分布する赤渋沢層のK-Ar年代
晶の一部がイディングス石化していることがある．石基は 0.2 mm以下のラス状の斜長石，粒状の単斜輝石，柱状の斜方輝 石，ガラスよりなり，ハイアロオフィティック組織を示す．
斜長石の一部に変質が認められることがあるが，変質の程度 は小さい．
測定方法
91081401，93061202，93061207 の 3 試料について，目視 および顕微鏡観察で変質や風化のない新鮮な部分を選別し
（第 2 図），全岩によるK-Ar年代測定を行った．各試料は鉄 乳鉢で粉砕し，60-80 メッシュに揃え，蒸留水を使って超音 波洗浄を行い乾燥した．この試料を四分法によって 3:1 に分 け，前者をArの定量に，後者をめのう乳鉢で 200 メッシュ 以下の粉末にしてKの定量に用いた．
Kの定量は，信州大学理学部地質科学教室において原子吸 光分析法で行った．試料 0.1 ｇをHCl (20 %)，HNO3，HFを 用いて分解し，蒸発・乾固した．その後，再度HCl，HFを 加えて分解し，蒸発・乾固させたものにHClと純水を加え，
加熱・溶解して溶液を作成した．測定は 2 回行い，その平均 値を用いた．
Arの定量は，岡山大学惑星物質研究所（測定時は岡山大 学地球内部研究センター）のK-Ar年代測定用質量分析計
（modified-VG5400）を用い，38Arをスパイクとする同位体 希釈法で行った．年代値の算出にはSteiger and Jäger (1977) の壊変定数を用いた．同位体分析および年代計算方法は Nagano et al. (1996)に従った．
K-Ar 年代
試料番号 91081401 の年代値は 2.82 ± 0.05 Ma，93061202 の 年 代 値 は 2.31 ± 0.04 Ma，93061207 の 年 代 値 は 2.77 ± 0.06 Maである（第 1 表）．今回測定した試料の大気混入率 は 93％～ 96％であった．試料のK-Ar年代に対する誤差は 2 σ水準である．測定した岩石試料の変質はわずかで，かつ新 鮮な部分を使用したことにより，今回得られたK-Ar年代は 赤渋沢層の火山岩類の噴出年代を示していると考えられる．
測定結果の考察
本論で得た赤渋沢層の 3 試料の年代値は，2.31 ± 0.04 Ma，
2.77 ± 0.06 Ma，2.82 ± 0.05 Maであり．及川（2004）の 2.21
± 0.18 Maや名取ほか（2005）の 2.24 ± 0.13 Maと一部は誤 差の範囲で重なるが，全般により古い年代となった．一方，
北澤・藤森（2010）の 1.54 ± 0.07 Maや 1.78 ± 0.09 Ma，長 野県諏訪地方事務所（2007）が赤渋沢相当層と推定したボー リングコアから得られた年代値（1.81 ± 0.26 Ma，1.76 ± 0.26 Ma）とは年代の誤差の範囲を超えて異なる．
北澤・藤森（2010）の年代値は，石基を用いたものであるが，
1.54 ± 0.07 Maの年代を示す試料には，顕微鏡下で変質鉱物 として細粒の緑泥石・水酸化鉄鉱物が，1.78 ± 0.09 Maの試 料にはスメクタイトが記載されている．この試料の採取地点 付近は，筆者らも熱水による白色化した変質箇所を認めてい る．
一方，長野県諏訪地方事務所（2007）の年代測定の試料 は，ボーリングにより得られたものである．ボーリング地点 においては，地表から 15.7 mまでが褐色土・火山灰土・崖錐 性堆積物，15.7 mから 20.20 mまでが灰褐色の塩嶺累層であ る．塩嶺累層と赤渋沢層の境界との境界深度が 20.20 mであ るので，27.75 ～ 27.85 mと 45.1 ～ 45.33 mから得られた試 料はいずれも下位の赤渋沢層のものと判断される．その年代 値は，深度 27.75 ～ 27.85 mの試料が 1.81 ± 0.26 Ma，深度 27.75 ～ 27.85 mの試料が 1.76 ± 0.26 Maを示す．これらの 岩石試料の斑晶鉱物は，程度は弱いものの変質が認められる．
また，ボーリング地点周辺の地表部には，熱水による岩石の 白色化，表面に黄鉄鉱の生じるような変質作用を被った箇所 が随所にみられる．
このような熱水変質作用は，火山岩から放射性起源のAr を離脱させ，その放射年代は，本来の噴出年代（冷却年 代）よりも若く出てしまうことが考えられる（板谷・長尾 1988）．これに対し，本論に用いた火山岩試料は，地質学的 にも岩石学的にも変質や風化の影響が少ないものを厳選した ことにより，変質等の測定に与える影響は限定的であり，得 られた年代値は火山岩の噴出年代を示していると結論した．
今後この地域の火山岩類のさらなる地質年代の測定ととも に，火山岩類の岩石学的性質が明らかにされることが，第三 紀から第四紀にかけての諏訪湖周辺の火山活動の理解を深め るうえで重要である．
謝辞 本研究を進めるにあたり，東京大学名誉教授の長
第１表 Sample No. K(wt%) Rad Ar Non-Rad.40Air(%) Age(Ma) latitude longitude ( 10
- 8cm
3stp/g)
91081401 0.31 3.42 ± 0.06 94.01 2.82 ± 0.05 N.36°05 58 E.138°05 15 93061202 1.27 11.40 ± 0.18 93.69 2.31 ± 0.04 N.36°06 58 E.138°04 55 93061207 1.24 13.34 ± 0.28 96.30 2.77 ± 0.06 N.36°07 23 E.138°04 38
第 1 表 赤渋沢層火山岩類のK-Ar年代
Table 1 K-Ar ages of the volcanic rocks in the Akashibuzawa Formation.
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尾敬介氏（測定時は岡山大学地球内部研究センター）には K-Ar年代測定を直接指導していただいた．加々美寛雄氏に は，測定に際して多くのご援助をいただき，また本報文の執 筆に際して多くの助言と励ましをいただいた．鵬おおとり技術コンサ ルタントの山口健二氏（測定時は岡山大学大学院）には，測 定に際して様々なご援助をいただいた．森清寿郎氏（測定時 は信州大学理学部地質科学教室）にはカリウムの測定を指導 していただいた．長野県富士見町立富士見中学校の名取克裕 氏には年代測定値についてご教示いただいた．矢野孝雄，足 立久男，高橋 康，柚原雅樹，長橋良隆の各氏には本論の内 容について討論していただき，また，有益な助言をいただい た．今回の投稿に際し，三宅康幸氏と匿名の査読者からは貴 重な意見と的確な指摘をしていただき，本論は著しく改善さ れた．島根大学のAndreas Auer氏には英文要旨の校閲をして いただいた．以上の方々に心よりお礼を申し上げる．
文 献
Blow WH(1969) Late Middle Eocene to Recent planktonic foraminiferal biostratigraphy. Proc 1st Internat Conf Planktonic Microfossils, 1: 199- 421．
板谷徹丸・長尾敬介（1988）100 万年より若い火山岩のK-Ar年代 測定．地質学論集，29：143-161．
河内洋佑・山田哲雄・横田勇治（1966）諏訪湖北方横河川上流の 結晶片岩（横河川変成岩）．岩鉱，56：21-29．
北澤和男・藤森徳雄（2010）下諏訪町北部山地の地質―火山岩の K-Ar年代および断層変位―．軽石学雑誌，18：35-75．
小松宏昭・小坂秀王（2006）長野県横河川流域に分布する塩嶺累 層のK-Ar年代．地球科学，60：431-435．
公文富士夫・佐藤玲子・小坂共栄（1990）長野県諏訪湖北方の新 第三系横河川累層の中新世放散虫化石．信州大学理学部紀要，
25：25-33．
三好壮一郎（1991）諏訪湖周辺の変成岩―横河川変成岩・下諏訪 変成岩・三波川変成岩．島根大学地質研究報告，10：11-24．
Momose K, Kobayashi K, Yamada T (1959) Paleomagnetic and geologic researches for the volcanic rocks around Lake Suwa-Paleomagnetic researches for the Pliocene volcanic rocks in central Japan (2)-. Bull Earthq Res Inst Univ Tokyo, 37: 433-481．
長野県諏訪地方事務所（2007）平成 18 年度水源流域広域保全事業 1-2 号工業調査業務委託報告書（M）．長野県，688p
Nagao K, Ogata A, Miura Y, Yamaguchi K (1996) Ar isotope analysis for K-Ar dating using two modified-VG5400 mass spectrometers-I:
Isotope dilution method. J Mass Spectrom Soc Japan, 44: 39-61.
名取克裕・小林祐一・小池心吾（2005）砥川下流域に産する玄武 岩質安山岩放射年代測定．諏訪教育会自然研究紀要，40：15- 16．
及川輝樹・西来邦章・名取克裕（2004）諏訪湖周辺の塩嶺火山岩 類の年代―塩嶺層における火成活動（その 2）．日本火山学会 2004 年秋季大会講演予稿集，156．
Steiger RH and Jäger E (1977) Subcommission on geochronology:
Convention on the use of decay constants in geo-and cosmochronology.
Earth Planet Sci Lett, 36 : 359-362．
諏訪の自然誌・地質編編集委員会（1975）諏訪の自然誌・地質編．
531p．
砥沢団体研究グループ・永田勇夫（1991）長野県二ツ山付近の後 期中新世の陥没構造．地団研専報，38：119-127．
吉野博厚（1982）長野県諏訪湖周辺の新第三系．地球科学，36：
128-149．
