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地球科学概論Ⅱ

都市デザイン学部地球システム科学科

大 藤 茂 おお とう

第14回：日本列島の成り立ち

日 本 列 島 の 成 り 立 ち

500 Ma：ゴンドワナ大陸縁辺で誕生

350–200 Ma：ゴンドワナ大陸からの分離

→北東アジアへの衝突・集積

200–150 Ma：海洋底堆積物の付加（付加

体による日本の成長）

150–65 Ma：大陸縁に平行な横ずれ運動

37–15 Ma：日本海と日本列島の形成

※ 1 Ma = 百万年前

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束田和弘 氏 日本最古の化石発見で日本地質学会賞（小藤賞）受賞

1996年1月20日 北陸中日新聞 朝刊 3

束田和弘 氏 日本最古の化石発見で日本地質学会賞（小藤賞）受賞

1996年1月20日 北陸中日新聞 朝刊

＊付加体ではない

凝灰岩（火山灰） ↓

今の日本のような 火山帯

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南部北上帯，３億５千万年間の

連続層序

－ゴンドワナ縁辺での誕生，ゴンドワナ

からの分離，北東アジアへの衝突－

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南 部 北 上 帯

５億年弱前（オルドビス紀に相当）の基盤

シルル紀～白亜紀前期の堆積岩類・火山砕屑岩類

3.5 億年分の層序関係を保存

断層で寸断された日本列島の中では， 大変貴重な地質記録

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氷上花崗岩

シルル系川内層 （石英長石質砂岩）

クサヤミ沢の不整合： 氷上花崗岩の一部はシルル紀以前の岩体

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シルル～デボン系

→ 現オーストラリアや南

中国に連なる火山弧近

傍の浅海域で堆積

珪長質な火山岩類に富む

オーストラリアや南中国

と類似する床板サンゴ化

石を産出（中央アジアの

情報が不足）

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石 炭 系

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ゴ ン ド ワ ナ 大 陸 か ら の 分 離

古大洋の沈み込み開始（約 500 Ma）

＝ゴンドワナ大陸の縁辺

↑オーストラリアと類縁の化石

大陸からの分離（前期石炭紀）

→オーストラリアは南極圏へ

中国－日本は，温帯～亜熱帯

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前 期 石 炭 紀 サ ン ゴ 化 石

四放サンゴ Kueichouphyllum

アンガラ区では， Kueichouphyllum ＋ Gangamophyllum

→南中国地塊類似

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前 期 石 炭 紀 サ ン ゴ 化 石

四放サンゴ Kueichouphyllum

アンガラ区では， Kueichouphyllum ＋ Gangamophyllum

→南中国地塊類似

北中国地塊： 同時代の海成層なし！

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大氷河時代

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南部北上帯のジルコン年代学

－ゴンドワナ大陸縁辺の陸弧から

絶海の孤島を経て北中国地塊の陸弧へ－

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（永広ほか，1989）より編図

地質系統 南部北上帯

西部（西列） 北縁～東縁部（中列） 中央部～東部（東列）

中生界

白亜系

下部

宮古層群

前期白亜紀花崗岩類：遠野岩体・宮森岩体

綾里層・合足層・尾崎層・大船渡層群・鼎浦層・新山層・山鳥層

十三浜層群

立神層

牡鹿層群

鮎川層 大船渡層群

飛定地層 小細浦層

吉浜層 箱根山層 船河原層

ジュラ系

上部

橋浦層群

袖ノ浜層 唐桑層群

舞根層 小々汐層 荻の浜

層

荒砥層 石割峠層

中部 綱木坂層 月の浦

層 荒砥崎層 小鯖層

下部 志津川層

群

細浦層

韮の浜層

三畳系

上部 皿貝層群

内の原層

皿貝層群 明神前層 長の森層

新館層

中部 稲井層群

伊里前層 稲井層群

伊里前層

風越層 風越層

下部 大沢層 大沢層

平磯層 平磯層

古生界

ペルム系

上部 登米層

省略

小原木層

中部 山崎礫岩・薄衣式礫岩

叶倉層 天神ノ木層・東深萱層

下部 錦織層・野土層 坂本沢層

石炭系

上部 竹沢層 長岩層

鬼丸層

下部 唐梅館層 日頃市層

デボン系

上部 鳶ヶ森層

中部

中里層

下部 大野層

シルル系 小田越層・折壁峠層

川内層・奥火の土層 薬師川層・名目入沢層

基盤岩類 大鉢森角閃岩類 早池峰複合岩類 氷上花崗岩類

《試料採取地点・地質単元》

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ジルコン年代分布のタイプ分け

北中国型 ゴンドワナ型

（含 南中国，中央アジア）

海洋性島弧 （小陸塊）型

700–1500 Ma の

ジルコンが特徴的 単峰型年代分布

1850–2500 Ma の

ジルコンが特徴的

海洋性島弧：大陸から離れた大洋中の島弧のこと。例として，小笠原－マリアナ諸島。

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海 洋 性 島 弧 の 例

中

央

海

嶺

海

溝

←小笠原－マリアナ

トンガ―

ケル

マディック

←

←南サンドウィッチ 17

白亜系

古生界

デボン系

シルル系

ジュラ系

三畳系

中生界

上部

下部

下部

下部

上部

中部

下部

下部

上部

中部

石炭系

ペルム系

20

204060

204060

シルル～デボン系

%Pcが高い その堆積場が先カンブリア時代の基盤岩類をもつ大陸縁

ゴンドワナ大陸縁辺の 陸弧－海溝系で形成

5億～10億年前のジ

ルコンを含む，多峰型年代分布 ゴンドワナ大陸由来の地塊の砕屑性ジルコン年代分布とピーク位置が共通

シ

ル

ル

紀

デボン紀

石

炭

紀

前

期

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ペルム～下部ジュラ系

ピーク形態が

単峰型－準単峰型

古原生代ジルコンを80%も含む韓国のペルム～三畳系砂岩

（Lee et al., 2012）

火山岩片を相当量含む砂岩

対照的

大陸から離れた 島弧－海溝系で堆積

ペルム紀

前

期

後

期

三

畳

紀

ジュラ紀

前

期

前

期

後

期

中

期

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ジュラ紀中期～ 白亜紀前期層

北中国地塊近辺の 大陸縁に接合した

ピーク形態が堆積年代付近と2100～1600 Maに集中する

二峰型の年代分布

北中国地塊癒合前後

の火成作用の年代 （Zhao et al., 2005） ジ

ュ

ラ

紀

中

期

後

期

白

亜

紀

前

期 20

南 部 北 上 古 陸 の 北 進

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南 部 北 上 古 陸 の 北 進

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主にゴンドワナ縁辺由来の小陸塊が 順次，北東アジアに癒合した

海洋底堆積物の付加

－付加体による日本の成長－

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海底地形とプレート

中

央

海

嶺

海

溝

縮小

海溝に面する大陸縁

拡大

海溝をもたない大陸縁 25

大 陸 縁

活動的大陸縁：隣接する海洋プ

レートの沈み込みを受ける大陸

縁＝大陸と海洋が異なるプレー

ト→地震や火山の活動

受動的（非活動的）大陸縁：大

陸と海洋が同じプレート 26

活 動 的 大 陸 縁

地震・火山

海溝

付加体

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☆付加体

大陸下に沈み込む海洋プレート表

層部の地層と海溝付近の堆積物が，

沈み込む海洋プレートから剥ぎ取ら

れて大陸プレートに付加した地質体

付加体

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活動的大陸縁であった 日本と沿海州

日本と沿海州の骨格は，5 億年

前以降の付加体と活動的大陸縁

の陸棚型地質体

付加体

陸棚型 地質体

陸棚型 地質体

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日本列島地質 概略図

識別基準は？

付加体

古生代：秋吉帯

中生代，新生代

陸棚型地質体

飛騨外縁帯

舞鶴帯

南部北上帯

黒瀬川構造帯

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海洋底が経験する 環境変化

玄武岩 放散虫 の殻

陸から の土砂

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海洋プレート層 序

上方粗粒化する 陸源堆積物

＋

遠洋性の 放散虫チャート

＋

海洋地殻をつくる 玄武岩類

32

サマイル・オフィオライト（オマーン）の 激しい枕状溶岩

33

層状チャート

34

珪 質 泥 岩

35

砂 岩 泥 岩 互 層

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斗 賀 野 層 群 （付加体の認定）

高知県高岡郡佐川町

松岡（1988） 37 38

基 本 層 序

・上方粗粒化する 陸源堆積物 ＋ ・遠洋性の 放散虫チャート ＋ ・砥石型珪質粘土岩

(チャート−砕屑岩 シークェンス)

時 代 極 性

同じ岩相層準を比較

見かけ下位の層準ほど若い

南ほど若い

→後から陸地に近づいた遠洋性堆積物が，下へ下へと付加

39

チャート−砕屑岩シークェンス

集積モデル（松岡，1988）

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メ ラ ン ジ ュ と は…

正常な地層→沈み込み帯で

破片化・混在化

Raymond (1984)

メランジュとは，1:24,000 のスケールで描

きうる地質単元で，層理面など内部構造の連続

性が認められず，色々な大きさの礫や岩塊をよ

り細粒な基質中に含み，（その礫や岩塊の一部

に異地性のものを伴うもの．）

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メ ラ ン ジ ュ

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メ ラ ン ジ ュ の 地 質 図

43 泥質混在岩の露頭写真 44

日本列島地質 概略図

付加体

古生代：秋吉帯

中生代，新生代

陸棚型地質体

飛騨外縁帯

舞鶴帯

南部北上帯

黒瀬川構造帯 付加体２列 陸棚型地質体２列

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ロシア沿海州

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極東ロシア・沿海州

ウラジオストク，ポシェートなどの軍

港→ソ連時代には調査困難・情報不足

1990 年代から調査の自由度増加→日

本との具体的な地質対比が可能に

大地震も活火山も少ない→日本と現在

の地質学的位置は異なる

47

環日本海地域の活火山分布図 （スミソニアン協会ウェブ・ページより

http://www.volcano.si.edu/world/region.cfm?rnum=10）

沿 海

州

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極東ロシア・沿海州

大地震も活火山も少ない→日本と現

在の地質学的位置は異なる

両地域を構成する地質体の種類，配

列，白亜紀（約１億年前）大断層の

存在など→今から１億年以上前には，

類似した地域だった可能性が大きい

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日本列島と沿海州

ハンカ累帯：古生代陸

棚型地質体

サマルカ帯：ジュラ紀

付加体

セルゲエフカ帯：古生

代陸棚型地質体

タウハ帯：ジュラ紀付

加体（＋メガロドン石

灰岩）

ジュラブレフカ帯：前

期白亜紀付加体？

50

セルゲエフカ帯のスレート → 南部北上帯のものに酷似

51

サマルカ帯のチャート

52

タウハ帯の泥質混在岩（メランジュ）

53

日本列島と沿海州

ハンカ累帯：古生代陸

棚型地質体

サマルカ帯：ジュラ紀

付加複合体

セルゲエフカ帯：古生

代陸棚型地質体

タウハ帯：ジュラ紀付

加複合体（＋メガロド

ン石灰岩）

ジュラブレフカ帯：前

期白亜紀付加複合体？

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日本と沿海州の主要な地質体

陸棚型地質体・付加体とも２列ずつ 55

日本海と日本列島の

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形 成

古地磁気データ→剛体的復元

★

★

57

古 地 磁 気 偏 角 ： a. 東北日本，b. 西南日本

58

復元の手順

↓

地質も繋がる 沖 縄 トラフ 島弧内

変 形

海底地形

海底地形

島弧内変形

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復 元 の 手 順

沖縄トラフを閉じる→ MTL は CSF の延長上に

島弧内変形を復元し， MTL を基準に西南日本弧を回転する

東北日本弧を回転する

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島 弧 内 変 形 の 全 体 像

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例 え ば こ ん な イ メ ー ジ

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島弧内変形…メガキンク帯

島弧に平行な短縮

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島 弧 内 変 形 … 開 裂 盆 地

島弧に平行な伸長

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東北日本弧 回 転

↓

HTL, TTL が

隙間に収まる

海底地形

海底地形

古地磁気

データ

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完成した

復元図

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日本列島と沿海州の地質

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剛体モデル との比較

65 Ma に は確実？

★

★

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