15:30 〜 17:00
[SCG54-P05] 奥羽脊梁山地南部における白亜紀花崗岩類のアパタイトフィッション・トラック年代の空間分布：火山弧のドーム状隆起への知見
キーワード：熱年代学、東北日本弧、フィッション・トラック法、火山弧、奥羽脊梁山地、隆起・削剥史
プレート沈み込み帯で活発に起きる，地球表層における地質学的諸現象（例えば，火成活動や地震活動，造山運動）の理解には，歪の蓄積・解放過程の解明に向けた様々な時間スケールにおける隆起・沈降や削剥への定量的なアプローチが不可欠である．本研究では，弧－海溝系に一般的に見られる火山弧に着目し，その形成・発達過程に伴う鉛直方向の変形履歴(隆起・削剥史)の解明を目的としている．このような島弧の変形の時間スケールはおよそ1～10 Myrと考えられており（例えば，貝塚，1998，東大出版），熱年代法で対象とする時間スケールがこれを内包していることから隆起・削剥過程の復元には有効だと考えられる．そこで，典型的な地形配列を有する島弧と言われる東北日本弧を対象とし，その中軸部に位置する火山弧である奥羽脊梁山地の山地形成過程について，熱年代法に基づいた推定を試みる．
これまで，著者らのアパタイトフィッション・トラック法やアパタイト(U-Th)/He法（以降，AFT法，AHe法）を中心とした低温領域（＜300℃）の熱年代法の適用により，東北日本弧における島弧構成単元（前弧―火山弧―背弧）ごとの隆起・削剥過程は徐々に明らかになりつつある（Sueoka et al., 2017, EPS; Fukuda et al., 2019, JAES:X; Fukuda et al., 2020, EPS）．従来の地形・地質学的研究では，奥羽脊梁山地の形成過程は，新第三紀末～第四紀以降の東西圧縮応力が主因となって奥羽脊梁山地は急速に隆起してきたとされるが（e.g., Sato, 1994, JGR; Nakajima, 2013, INTECH; Yoshida et al., 2014, Geol. Soc. Lon.），山地の定量的な変形過程の解明には至っていなかった．加えて，変形様式となる隆起モデルについても大きく分けて2通りの先行研究があり，山麓両側の逆断層運動による傾動ポップアップ（Nakajima 2013, INTECH）と，地殻の塑性変形が脆性領域に伝播するドーム状隆起（Hasegawa et al., 2005，Tectonophys.）が提唱されていた．著者らの熱年代学的検討によれば，1～数 km間隔の稠密な熱年代データ（福田ほか，2019，FTNL; Fukuda 2020DT）と斜面発達モデル（Hirano, 1968，J. Geosci. Osaka City Univ.）を用いた数値計算結果の比較により，奥羽脊梁山地南部ではドーム状隆起を支持する結果が得られている（福田ほか，2021，RADIOISOTOPES）が，熱年代データの拡充と詳細な隆起モデルの構築が課題である．その後，最近の展開として，奥羽脊梁山地の北部における同様の方法論の導入の結果，空間分布に明瞭な傾向は得られず（福田ほか，2021，JpGU），南部での傾向とは異なることが示された．本講演では，既にドーム状隆起であると期待されている奥羽脊梁山地南部において，これまで得られている約20点のAHe年代（39.1～1.5 Ma）および約10点のAFT年代（29.8～4.4 Ma）の空間分布について，年代値が報告されていない空白域のデータを拡充し，詳細な隆起モデルを描像する目的で，新たにAFT年代データの取得を試みた．
AFT年代分析は，日本原子力研究開発機構 東濃地科学センターに設置されたFT自動計測装置（TrackScan Plus Professional）およびレーザーアブレーション装置を備えた誘導結合プラズマ質量分析装置（Analyte G2＋iCAP-TQ）を用いて，トラック数の計測およびウラン濃度定量分析をそれぞれ行った．結果として，奥羽脊梁山地南部で新たに約10点のAFT年代を取得し，数十～数 Maの値を得た．この結果は既報AFT年代と整合的であり，数Ma程度の年代は3～2 Ma以降の東西方向の強圧縮応力に伴う隆起・削剥を反映していると示唆される．特に，これまでで最も若い1.6 MaのAFT年代が山頂部で得られたことは特筆すべき点であり，取得したAFT年代を既報年代データと併せると，ドーム状隆起の空間的傾向をより明確に支持する結果となった．今後は，未測定地点のAHe法の適用，FT長分布に基づく熱史解析を視野に入れ，ドーム状隆起モデルのメカニズムの検討や，他地域の火山弧との比較研究を進めていく．
【謝辞】本研究は平成26年～30年科学研究費補助金助成事業（新学術領域研究 地殻ダイナミクス A02：変形班 異なる時空間スケールにおける日本列島の変形場の解明 代表：鷺谷 威）の成果の一部であるおよび科学研究費助成事業基盤研究(C)「熱年代学による島弧の山地形成論の新展開と内陸地震発生メカニズムの解明」(21K03730)．
これまで，著者らのアパタイトフィッション・トラック法やアパタイト(U-Th)/He法（以降，AFT法，AHe法）を中心とした低温領域（＜300℃）の熱年代法の適用により，東北日本弧における島弧構成単元（前弧―火山弧―背弧）ごとの隆起・削剥過程は徐々に明らかになりつつある（Sueoka et al., 2017, EPS; Fukuda et al., 2019, JAES:X; Fukuda et al., 2020, EPS）．従来の地形・地質学的研究では，奥羽脊梁山地の形成過程は，新第三紀末～第四紀以降の東西圧縮応力が主因となって奥羽脊梁山地は急速に隆起してきたとされるが（e.g., Sato, 1994, JGR; Nakajima, 2013, INTECH; Yoshida et al., 2014, Geol. Soc. Lon.），山地の定量的な変形過程の解明には至っていなかった．加えて，変形様式となる隆起モデルについても大きく分けて2通りの先行研究があり，山麓両側の逆断層運動による傾動ポップアップ（Nakajima 2013, INTECH）と，地殻の塑性変形が脆性領域に伝播するドーム状隆起（Hasegawa et al., 2005，Tectonophys.）が提唱されていた．著者らの熱年代学的検討によれば，1～数 km間隔の稠密な熱年代データ（福田ほか，2019，FTNL; Fukuda 2020DT）と斜面発達モデル（Hirano, 1968，J. Geosci. Osaka City Univ.）を用いた数値計算結果の比較により，奥羽脊梁山地南部ではドーム状隆起を支持する結果が得られている（福田ほか，2021，RADIOISOTOPES）が，熱年代データの拡充と詳細な隆起モデルの構築が課題である．その後，最近の展開として，奥羽脊梁山地の北部における同様の方法論の導入の結果，空間分布に明瞭な傾向は得られず（福田ほか，2021，JpGU），南部での傾向とは異なることが示された．本講演では，既にドーム状隆起であると期待されている奥羽脊梁山地南部において，これまで得られている約20点のAHe年代（39.1～1.5 Ma）および約10点のAFT年代（29.8～4.4 Ma）の空間分布について，年代値が報告されていない空白域のデータを拡充し，詳細な隆起モデルを描像する目的で，新たにAFT年代データの取得を試みた．
AFT年代分析は，日本原子力研究開発機構 東濃地科学センターに設置されたFT自動計測装置（TrackScan Plus Professional）およびレーザーアブレーション装置を備えた誘導結合プラズマ質量分析装置（Analyte G2＋iCAP-TQ）を用いて，トラック数の計測およびウラン濃度定量分析をそれぞれ行った．結果として，奥羽脊梁山地南部で新たに約10点のAFT年代を取得し，数十～数 Maの値を得た．この結果は既報AFT年代と整合的であり，数Ma程度の年代は3～2 Ma以降の東西方向の強圧縮応力に伴う隆起・削剥を反映していると示唆される．特に，これまでで最も若い1.6 MaのAFT年代が山頂部で得られたことは特筆すべき点であり，取得したAFT年代を既報年代データと併せると，ドーム状隆起の空間的傾向をより明確に支持する結果となった．今後は，未測定地点のAHe法の適用，FT長分布に基づく熱史解析を視野に入れ，ドーム状隆起モデルのメカニズムの検討や，他地域の火山弧との比較研究を進めていく．
【謝辞】本研究は平成26年～30年科学研究費補助金助成事業（新学術領域研究 地殻ダイナミクス A02：変形班 異なる時空間スケールにおける日本列島の変形場の解明 代表：鷺谷 威）の成果の一部であるおよび科学研究費助成事業基盤研究(C)「熱年代学による島弧の山地形成論の新展開と内陸地震発生メカニズムの解明」(21K03730)．