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[R6-10] 九州地方南部に分布する前期更新世安山岩類のK–Ar年代と化学組成
キーワード：九州、前期更新世、火山フロント、安山岩
現在の日本列島では，千島弧～東北日本弧～伊豆・小笠原弧に至る領域と，中国地方～九州・琉球弧に至る領域で島弧火山活動が起きている。このうち東北日本弧では，前弧側から背弧側の火山へ向かってK2O量が増大するなど化学組成分帯が見出されている1。東北日本弧の火山分布や化学組成分帯に関しては，海洋地殻の脱水分解やマントルの熱状態の不均質性などによって様々な説明が試みられてきた1–3。これに対して九州・琉球弧4は，火山フロントは見られるものの，阿蘇火山や姶良火山といった大規模カルデラの存在や，豊肥火山地域での噴出量の大きい火山活動，背弧域でのアルカリ玄武岩の活動など5，東北日本弧とは異なる様相の火山活動が起きている。このような地域差を明らかにする目的で，本研究では化学組成によるマグマ成因の推定を行っている。本発表では，九州地方南部の火山フロントに位置する前期更新世安山岩類に対してK–Ar年代測定と全岩主要・微量元素組成分析を行った結果を報告し，その火山活動やマグマ成因に関して若干の考察をする。
本研究では，鹿児島県曾於市の高の峯，宮崎県都城市の長尾山および小林市橘八重から試料を採取した。高の峯と長尾山は古い火山体の名残と思われる地形的高まりが認められるものの，橘八重では安山岩の分布は局所的で火山地形も保存されていない。各地域についてそれぞれ2試料ずつ石基のK–Ar年代測定を行ったところ，高の峯からは1.29 ± 0.05 Maと1.21 ± 0.05 Maの，長尾山からは1.80 ± 0.06 Maと1.65 ± 0.08 Maの年代値が得られた。橘八重については，非放射性起源の40Arの割合が非常に高かったため有効な年代値を得られなかったと考えられるものの，火山体を残していないなどの理由から他の安山岩類と同時期に活動したものと推定される。大規模火砕流堆積物を除いて，これらの安山岩類よりも前弧側に第四紀の火山岩は露出していないことから，これらの安山岩類は前期更新世の火山フロントを形成していた火山の噴出物であると考えられる。
全岩化学組成の結果から，高の峯は玄武岩質安山岩，長尾山と橘八重は安山岩6であることが分かった。これらはいずれも非アルカリ系列7かつ中間カリウム系列8の安山岩類である。しかし，高の峯と橘八重のMg#（~50）とCr量（<100 ppm）は高くない一方で，長尾山のMg#とCr量はそれぞれ~60と>250 ppmに達するなど，地域ごとの化学組成差も認められる。始原的マントル9で規格化した微量元素パターンではいずれの安山岩類もNbの負異常を示すものの，高の峯と長尾山は非常に高いY量（>50 ppm）をもつ。以上のことから，これらの安山岩類は沈み込み帯の特徴を持ちつつも，特異なメカニズムで生成された苦鉄質～中間質マグマに由来すると考えられる。したがって，九州・琉球弧では，東北日本弧で示されているような火成活動モデル1–3が単純には成立しないことを示唆する。これらの理由については，フィリピン海プレートの運動や沖縄トラフの拡大なども考慮して議論する必要があるだろう。
本報告には，経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和6年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業（地質環境長期安定性総合評価技術開発）（JPJ007597）」の成果の一部を使用している。
引用文献
1Shuto et al. (2015): Jour. Petrol., 56, 2257–2294.
2Tatsumi (1986): Geophys. Res. Lett., 13, 717–720.
3Tamura et al. (2002): Earth Planet. Sci. Lett., 197, 105–116.
4Moreno et al. (2016): The Geology of Japan. pp. 522, The Geological Society of London, London.
5Mahony et al. (2011): Geol. Soc. Amer. Bull., 123, 2201–2223.
6LeMaitre et al. (2002): A classification of igneous rocks and glossary of terms, second edition. pp. 236, Blackwell, Oxford.
7Miyashiro (1978): Contrib. Mineral. Petrol., 66, 91–104.
8Peccerillo and Taylor (1976): Contrib. Mineral. Petrol., 58, 63–81.
9Sun and McDonough (1989): Geol. Soc., London, Special Pub., 42, 313–345.
本研究では，鹿児島県曾於市の高の峯，宮崎県都城市の長尾山および小林市橘八重から試料を採取した。高の峯と長尾山は古い火山体の名残と思われる地形的高まりが認められるものの，橘八重では安山岩の分布は局所的で火山地形も保存されていない。各地域についてそれぞれ2試料ずつ石基のK–Ar年代測定を行ったところ，高の峯からは1.29 ± 0.05 Maと1.21 ± 0.05 Maの，長尾山からは1.80 ± 0.06 Maと1.65 ± 0.08 Maの年代値が得られた。橘八重については，非放射性起源の40Arの割合が非常に高かったため有効な年代値を得られなかったと考えられるものの，火山体を残していないなどの理由から他の安山岩類と同時期に活動したものと推定される。大規模火砕流堆積物を除いて，これらの安山岩類よりも前弧側に第四紀の火山岩は露出していないことから，これらの安山岩類は前期更新世の火山フロントを形成していた火山の噴出物であると考えられる。
全岩化学組成の結果から，高の峯は玄武岩質安山岩，長尾山と橘八重は安山岩6であることが分かった。これらはいずれも非アルカリ系列7かつ中間カリウム系列8の安山岩類である。しかし，高の峯と橘八重のMg#（~50）とCr量（<100 ppm）は高くない一方で，長尾山のMg#とCr量はそれぞれ~60と>250 ppmに達するなど，地域ごとの化学組成差も認められる。始原的マントル9で規格化した微量元素パターンではいずれの安山岩類もNbの負異常を示すものの，高の峯と長尾山は非常に高いY量（>50 ppm）をもつ。以上のことから，これらの安山岩類は沈み込み帯の特徴を持ちつつも，特異なメカニズムで生成された苦鉄質～中間質マグマに由来すると考えられる。したがって，九州・琉球弧では，東北日本弧で示されているような火成活動モデル1–3が単純には成立しないことを示唆する。これらの理由については，フィリピン海プレートの運動や沖縄トラフの拡大なども考慮して議論する必要があるだろう。
本報告には，経済産業省資源エネルギー庁委託事業「令和6年度高レベル放射性廃棄物等の地層処分に関する技術開発事業（地質環境長期安定性総合評価技術開発）（JPJ007597）」の成果の一部を使用している。
引用文献
1Shuto et al. (2015): Jour. Petrol., 56, 2257–2294.
2Tatsumi (1986): Geophys. Res. Lett., 13, 717–720.
3Tamura et al. (2002): Earth Planet. Sci. Lett., 197, 105–116.
4Moreno et al. (2016): The Geology of Japan. pp. 522, The Geological Society of London, London.
5Mahony et al. (2011): Geol. Soc. Amer. Bull., 123, 2201–2223.
6LeMaitre et al. (2002): A classification of igneous rocks and glossary of terms, second edition. pp. 236, Blackwell, Oxford.
7Miyashiro (1978): Contrib. Mineral. Petrol., 66, 91–104.
8Peccerillo and Taylor (1976): Contrib. Mineral. Petrol., 58, 63–81.
9Sun and McDonough (1989): Geol. Soc., London, Special Pub., 42, 313–345.