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[HQR03-01] 火山ガラスの化学組成に基づく宮崎平野コアのイベント堆積層の対比
キーワード：K-Ah、鬼界カルデラ噴火、宮崎平野、津波堆積物、火山ガラスの化学組成
第四紀の代表的なテフラの一つとして、約7,300年前の鬼界アカホヤ噴火で噴出された鬼界アカホヤ火山灰（K-Ah）がある。K-Ahは、鬼界カルデラを給源とした幸屋火砕流（K-Ky）の直上に堆積しており、広域テフラとして日本の第四紀における重要な年代指標となっている。この噴火に関連して数回の津波が発生した可能性があることが報告されており、その要因として、噴火中に発生した火山性または海域の地震（例えば、七山, 2018）や噴火後のカルデラ壁の崩壊（小林, 2022）が提唱されている。この大規模な津波による津波堆積物は、九州から四国、近畿地方の沿岸部各地で報告されている（例えばNanayama et al., 2021）。本研究では、宮崎平野のコア（MMS1）において、鬼界アカホヤ噴火に伴う津波が関連している可能性がある堆積物を新たに見出したため、テフラの各種分析、放射性炭素（14C）年代測定を行った結果について報告する。
宮崎平野は、中期中新世～鮮新世の宮崎層群を堆積させた前弧海盆が第四紀に九州山地とともに隆起して成立した海岸平野である（町田ほか, 2001）。その上には、更新世以降の複数の段丘面が発達しており、うち完新世段丘の最上位面（下田島Ｉ面：長岡ほか, 1991）でボーリングを行い、試料を採取した。植物片などの炭質物など17試料を対象に、加速器質量分析装置（JAEA-AMS-TONO-5MV，NEC 15SDH-2）を用いて14C年代測定を行った。また、深度14～10 ｍ（標高－7～－3 m）で、4試料を対象に火山ガラスの屈折率測定を行い、7試料を対象に主要・微量元素組成分析を行った。屈折率測定は、温度変化型屈折率測定装置を用いて京都フィッション・トラックで行い、主要・微量元素組成分析は、日本原子力研究開発機構 東濃地科学センターの電子線マイクロアナライザおよびレーザーアブレーション質量分析法により実施した。
深度12.0～10.4 mでは、火山ガラスや軽石が砂とともに平行葉理を発達させながら層状に濃集し、それらが層厚1 m以上にわたって厚く堆積していた。これは、テフラが水中で二次堆積したものと考えられるが、同様の産状の堆積物が宮崎平野のコア（MIK1）においてNanayama (2019)により報告され、鬼界アカホヤ噴火に伴う津波堆積物とされている。14C年代は、深度13.0 mに含まれる植物片から7570～7430 cal BPの年代が、深度12.0～11.0 mに含まれる3つの炭質物から7580～7280 cal BP、7680～7430 cal BP、7420～6940 cal BPの年代が得られた。深度13.0 m以深の試料では、火山ガラスの含有量が少なく、その化学組成に基づき、試料に含まれる火山ガラスの90％程度が姶良Tnテフラ（AT）に対比された。深度12.3 mの試料では火山ガラスの割合が急増し、その化学組成から火山ガラスの約25%がK-Ahに対比され、深度11.8～10.2 mの試料では、試料に含まれる火山ガラスのうち70～80％以上がK-Ahに対比された。一方、屈折率からは、深度12.6 mの試料に含まれる火山ガラスの大半はATに対比されたのに対し、深度12.0～11.0 mの試料に含まれる火山ガラスの大半はK-Ahに対比された。14C年代、火山ガラスの化学組成および屈折率に基づく対比のいずれにおいても、鬼界アカホヤ噴火に伴うイベント堆積層として矛盾の無い結果が得られた。
K-Ahの火山ガラスの化学組成は、SiO2濃度が65wt.%付近の低SiO2（L型）と75wt.%前後の高SiO2（H型）のバイモーダルになっており、K-Kyの噴火前期まではＨ型が噴出し、K-Kyの噴火後期にＬ型が混合したマグマが噴出したと考えられている（藤原・鈴木, 2013；中岡ほか, 2022, 地球化学会）。本研究で化学組成分析を行った試料では、主にＨ型の火山ガラスが検出され、わずかながらＬ型の火山ガラスが含まれていた。この結果は、四国地方の宿毛湾コア（SKM）やMIK1での結果と整合的である（Nanayama et al., 2021）。本研究で用いたMMS1の深度11.8～10.2 mの試料では、K2Oのハーカー図からＨ型には2つのクラスターが判読され、さらに、深度12.3 mの試料では、Ｈ型の中のSiO2濃度が高いクラスターのみ検出された。この結果は、鬼界アカホヤ噴火のマグマ組成において、これまで考えられてきたH型とＬ型の2つの分類だけではなく、Ｈ型がさらに細分され、噴火中のマグマの組成変化を表している可能性がある。今後、この成因を明らかにするためには、給源近くの堆積物や純層との比較が必要となる。
宮崎平野は、中期中新世～鮮新世の宮崎層群を堆積させた前弧海盆が第四紀に九州山地とともに隆起して成立した海岸平野である（町田ほか, 2001）。その上には、更新世以降の複数の段丘面が発達しており、うち完新世段丘の最上位面（下田島Ｉ面：長岡ほか, 1991）でボーリングを行い、試料を採取した。植物片などの炭質物など17試料を対象に、加速器質量分析装置（JAEA-AMS-TONO-5MV，NEC 15SDH-2）を用いて14C年代測定を行った。また、深度14～10 ｍ（標高－7～－3 m）で、4試料を対象に火山ガラスの屈折率測定を行い、7試料を対象に主要・微量元素組成分析を行った。屈折率測定は、温度変化型屈折率測定装置を用いて京都フィッション・トラックで行い、主要・微量元素組成分析は、日本原子力研究開発機構 東濃地科学センターの電子線マイクロアナライザおよびレーザーアブレーション質量分析法により実施した。
深度12.0～10.4 mでは、火山ガラスや軽石が砂とともに平行葉理を発達させながら層状に濃集し、それらが層厚1 m以上にわたって厚く堆積していた。これは、テフラが水中で二次堆積したものと考えられるが、同様の産状の堆積物が宮崎平野のコア（MIK1）においてNanayama (2019)により報告され、鬼界アカホヤ噴火に伴う津波堆積物とされている。14C年代は、深度13.0 mに含まれる植物片から7570～7430 cal BPの年代が、深度12.0～11.0 mに含まれる3つの炭質物から7580～7280 cal BP、7680～7430 cal BP、7420～6940 cal BPの年代が得られた。深度13.0 m以深の試料では、火山ガラスの含有量が少なく、その化学組成に基づき、試料に含まれる火山ガラスの90％程度が姶良Tnテフラ（AT）に対比された。深度12.3 mの試料では火山ガラスの割合が急増し、その化学組成から火山ガラスの約25%がK-Ahに対比され、深度11.8～10.2 mの試料では、試料に含まれる火山ガラスのうち70～80％以上がK-Ahに対比された。一方、屈折率からは、深度12.6 mの試料に含まれる火山ガラスの大半はATに対比されたのに対し、深度12.0～11.0 mの試料に含まれる火山ガラスの大半はK-Ahに対比された。14C年代、火山ガラスの化学組成および屈折率に基づく対比のいずれにおいても、鬼界アカホヤ噴火に伴うイベント堆積層として矛盾の無い結果が得られた。
K-Ahの火山ガラスの化学組成は、SiO2濃度が65wt.%付近の低SiO2（L型）と75wt.%前後の高SiO2（H型）のバイモーダルになっており、K-Kyの噴火前期まではＨ型が噴出し、K-Kyの噴火後期にＬ型が混合したマグマが噴出したと考えられている（藤原・鈴木, 2013；中岡ほか, 2022, 地球化学会）。本研究で化学組成分析を行った試料では、主にＨ型の火山ガラスが検出され、わずかながらＬ型の火山ガラスが含まれていた。この結果は、四国地方の宿毛湾コア（SKM）やMIK1での結果と整合的である（Nanayama et al., 2021）。本研究で用いたMMS1の深度11.8～10.2 mの試料では、K2Oのハーカー図からＨ型には2つのクラスターが判読され、さらに、深度12.3 mの試料では、Ｈ型の中のSiO2濃度が高いクラスターのみ検出された。この結果は、鬼界アカホヤ噴火のマグマ組成において、これまで考えられてきたH型とＬ型の2つの分類だけではなく、Ｈ型がさらに細分され、噴火中のマグマの組成変化を表している可能性がある。今後、この成因を明らかにするためには、給源近くの堆積物や純層との比較が必要となる。