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[SGL23-P08] 前期鮮新世の堆積岩を切る小断層から求めた九州中西部の古応力
【はじめに】九州中部には別府から島原にかけて地溝帯（別府–島原地溝，松本，1979, 1993）が存在することが知られているが，中新世から現在に至る本地域のテクトニクスは単純ではない．大橋ほか（2020）は測地・地震・地質の各データに基づき，九州中部の第四紀から現在のテクトニクスを横ずれ引張テクトニクスで説明し，中新世から断続的に起こった南北引張テクトニクスとは区別した．しかし，測地・地震学的な応力・歪み場が空間的に広域を対象とするのに対し，地質から得られた応力場は限定的であり，九州中部における第四紀の応力・変形史の理解は十分とはいえない．川口（2020）では中部九州の古応力を明らかにするため，熊本県北部の鮮新統（星原部層）に発達する小断層を用いて応力多重逆解析（山路，1999）を行った．その結果，σ₁軸が鉛直，σ₃軸がN―S方向の正断層型応力と，σ₁軸がE―W方向，σ₃軸がN―S方向の横ずれ断層型応力が導き出された．星原部層の分布域は局所的であるため応力場の空間的広がりは不明であり，また，得られた二つの古応力の前後関係についても課題が残った．本研究では，福岡県南部の筑肥山地に分布する鮮新統（前津江累層）中の堆積岩から小断層の記載と応力多重逆解析を行い，九州中西部のより広い範囲において古応力を明らかにする．また断層ガウジの粘土鉱物組み合わせと応力解析の結果から，応力の前後関係や年代を議論する．
【地質概説】調査地は福岡県八女市星野村，同市矢部町周辺である．前津江累層（木戸，1981）は前期中新世から前期鮮新世の間に堆積した地層であり，本研究ではその部層である国武礫岩と田代輝石安山岩質溶岩を対象に調査を行った．両者ともに熱水変質を受けており，モンモリロナイト―サポーナイト混合層やモンモリロナイト―緑泥石混合層，カルサイトを含む．田代輝石安山岩質溶岩は渡辺ほか（1987）によって3.39±0.34 Maのフィッション・トラック年代が得られている．本調査地域では国武礫岩は周防変成岩を不整合に覆っており，その上位に田代輝石安山岩質溶岩が分布している．また田代輝石安山岩質溶岩は釈迦岳火山岩類により覆われている．
【研究手法】本研究では地質調査と応力多重逆解析，およびXRD測定を行う．地質調査では小断層から断層スリップデータを，断層幅がcm オーダーの断層からは断層ガウジのサンプリングを行った．応力多重逆解析は山路（1999）の手法を用いた．XRD測定では全岩のバルク測定と，水ひ法で分離した粘土鉱物を測定した．粘土鉱物の測定では，定方位処理とエチレングリコール処理に加え，必要に応じて加熱処理，塩酸処理を行った．
【結果と考察】応力多重逆解析の結果，(1)σ₁軸がほぼ鉛直，σ₃軸が基円沿いの正断層型応力，(2)σ₁軸がほぼ鉛直，σ₃軸が低角なNNW-SSE方向の正断層型応力，(3)σ₁軸が低角なWNW-ESE方向，σ₃軸がN-S方向の横ずれ断層型応力の3つの応力が検出された．これらのうち応力(2)と(3)は川口（2020）の結果とも調和的である．XRD測定による鉱物同定からは粘土鉱物としてスメクタイトに富むスメクタイト－イライト－緑泥石混合層鉱物とスメクタイト－緑泥石混合層鉱物，スメクタイト，イライト，カオリナイトといった鉱物が認められた．沢井ほか（1998）は，本地域の火山岩の変質鉱物組み合わせとしてスメクタイト－緑泥石を報告しており，K-Ar年代測定結果（2.61±0.12Ma）から鮮新世の最晩期を熱水変質の時期であるとしている．また，木戸（2012）は3.3 Ma頃に津江山地地域へ貫入した岩脈の方位から応力解析を行っており，その結果後期中新世からの南北引張応力場がこのころまで引き続いていたと推定している．これらの既存研究と本調査結果を併せると，筑肥山地では鮮新世最晩期～更新世初頭に正断層型応力から横ずれ断層型応力への移り変わりが起こったことが予想される．
【地質概説】調査地は福岡県八女市星野村，同市矢部町周辺である．前津江累層（木戸，1981）は前期中新世から前期鮮新世の間に堆積した地層であり，本研究ではその部層である国武礫岩と田代輝石安山岩質溶岩を対象に調査を行った．両者ともに熱水変質を受けており，モンモリロナイト―サポーナイト混合層やモンモリロナイト―緑泥石混合層，カルサイトを含む．田代輝石安山岩質溶岩は渡辺ほか（1987）によって3.39±0.34 Maのフィッション・トラック年代が得られている．本調査地域では国武礫岩は周防変成岩を不整合に覆っており，その上位に田代輝石安山岩質溶岩が分布している．また田代輝石安山岩質溶岩は釈迦岳火山岩類により覆われている．
【研究手法】本研究では地質調査と応力多重逆解析，およびXRD測定を行う．地質調査では小断層から断層スリップデータを，断層幅がcm オーダーの断層からは断層ガウジのサンプリングを行った．応力多重逆解析は山路（1999）の手法を用いた．XRD測定では全岩のバルク測定と，水ひ法で分離した粘土鉱物を測定した．粘土鉱物の測定では，定方位処理とエチレングリコール処理に加え，必要に応じて加熱処理，塩酸処理を行った．
【結果と考察】応力多重逆解析の結果，(1)σ₁軸がほぼ鉛直，σ₃軸が基円沿いの正断層型応力，(2)σ₁軸がほぼ鉛直，σ₃軸が低角なNNW-SSE方向の正断層型応力，(3)σ₁軸が低角なWNW-ESE方向，σ₃軸がN-S方向の横ずれ断層型応力の3つの応力が検出された．これらのうち応力(2)と(3)は川口（2020）の結果とも調和的である．XRD測定による鉱物同定からは粘土鉱物としてスメクタイトに富むスメクタイト－イライト－緑泥石混合層鉱物とスメクタイト－緑泥石混合層鉱物，スメクタイト，イライト，カオリナイトといった鉱物が認められた．沢井ほか（1998）は，本地域の火山岩の変質鉱物組み合わせとしてスメクタイト－緑泥石を報告しており，K-Ar年代測定結果（2.61±0.12Ma）から鮮新世の最晩期を熱水変質の時期であるとしている．また，木戸（2012）は3.3 Ma頃に津江山地地域へ貫入した岩脈の方位から応力解析を行っており，その結果後期中新世からの南北引張応力場がこのころまで引き続いていたと推定している．これらの既存研究と本調査結果を併せると，筑肥山地では鮮新世最晩期～更新世初頭に正断層型応力から横ずれ断層型応力への移り変わりが起こったことが予想される．