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更新日:2021年05月02日 訪問者数:80
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日本の山々の地質;第7部 東北地方の山々の地質 7−4章 北上山地(2)「南部北上帯」の地質 −南の海からやってきた地塊―
bergheil
「南部北上帯」全体図
・紫色;「南部北上帯」(花崗岩地帯を除く、基盤岩)

・上部の黄土色;「北部北上帯」

文献1)の図4.1.1を元に、筆者が着色
「南部北上帯」(北部)の古生代層地質図
1)古生代の地質
・黄色;ペルム紀堆積岩層
・茶色;石炭紀堆積岩層
・濃い青色;「早池峰複合岩類」(上部中央に早池峰山がある)

2)中生代の地質
・中央部などの、点々もようの非着色部;白亜紀の花崗岩類


文献1)の図4.2.2を元に、筆者が着色。
「南部北上帯」(南部)の古生代地質図
1)古生代の地質
・黄色;ペルム紀堆積岩層
・茶色;石炭紀堆積岩層
・緑色;母体変成岩類(カンブリアーオルドビス紀の変成岩)
・赤色;氷上花崗岩類(オルドビスーシルル紀に貫入した花崗岩類)
・濃い青色;「早池峰複合岩類」(おそらくオルドビス紀)

2)中生代の地質
・オレンジ色;トリアス紀、ジュラ紀堆積岩層
・非着色の、点々もよう部;白亜紀に貫入した花崗岩類

文献1)の、図4.2.2を元に、筆者が着色しました。
「南部北上古陸」の移動;シルル紀
シルル紀(約4億年前)には、「南部北上古陸」は「超大陸ゴンドワナ」(図の右手から下半分に広がる超大陸)の一部で、徐々に分離しはじめたと推定されている。

文献1)の図3.1.3を引用しました。
「南部北上古陸」の移動;ペルム紀
ペルム紀(約3-2.5億年前)には「南部北上古陸」はまだ赤道付近にあったと推定されている。


文献1)の図3.1.5を引用しました
(はじめに)
 7−3章にて、北上山地は3〜4つの地質ブロックに分けられることを説明しました。

 この7−4章では北上山地の南半分を占める「南部北上帯(なんぶきたかみたい)」と呼ばれる地域の地質やその歴史(地史)について、(文献1−a)、(文献1−b)をベースに説明します。
(1)「南部北上帯」とはなにものか?
 すでに7−3章でも触れましたが、「南部北上帯」という地域は、もともと日本列島の一部として誕生したのではなく、古生代初期の、約5億年前(カンブリア紀の前後)、当時の地球上にあった「超大陸・ゴンドワナ」という超大陸の一部として形成されていたと考えられています(文献1−a)。
 「超大陸・ゴンドワナ」は古生代初期に、当時の地球の南半球に形成されたのち、古生代を通じて、徐々に分裂していったと推定されています(文献1−a)、(注1)。
 
 日本列島の形成にも関連の深い、「中国大陸」も、「北中国地塊」(「中朝地塊」とも言う)と、「南中国地塊」(「揚子地塊」とも言う)の2つの小型大陸として、超大陸・ゴンドワナから分離して、北半球へと移動していったと推定されています(文献1―a)。

 その後、古生代の、ペルム紀(約3.0-2.5億年前)の末(文献1-a)、もしくは中生代初期のトリアス紀(約2.5-2.0億年)の前期(文献2)に、「北中国地塊」と「南中国地塊」とが衝突して一体化しました(文献2)。

 一方、「南部北上帯」に相当する部分も、さらに小さな地塊としてゴンドワナ大陸から分離し、北半球へと移動してきたと推定されています。この地塊を「南部北上古陸」とも呼びますので(文献1−a)、以下はこの呼び方で記載します。

(文献1−a)によると、「南部北上古陸」が「超大陸・ゴンドワナ」から分離して北上し始めたのは、古生代中期であるデボン紀(約4.2-3.6億年前)から石炭紀(約3.6-3.0億年前)ごろだと推定しています。

 「南部北上古陸」が、日本列島の当時の位置(とりあえず、これを「中生代・現日本」と称することにします)までやってきて、「中生代・原日本」と合体したのがいつの頃かは解っていません。少なくとも古生代末期のペルム紀(約2.5-2.0億年前)は、まだ「南部北上古陸」は赤道付近にあったと、化石の研究をもとに推定されています。
(文献1−a)では、トリアス紀には「南部北上古陸」が、「南中国地塊」と一体化していた可能性、および「南部北上古陸」と「南中国地塊」ともに、トリアス紀には北半球で北上していったことを指摘しています。

 なお、このような外来者的な地塊を、プレートテクトニクスの専門用語では、「テレーン」(Terrane)とも呼びます。(文献3)。
(2)「南部北上帯」の地質概要
 南部北上帯は、前の(1)節で述べたように、日本列島本体とは別の地史をもっており、地質的にも、日本の他の地区とは異なる地層が多く分布しています。
 特に、非付加体型の正常堆積岩層(整然層)が多く、古生代の生物化石も多数、発見されている点で、日本列島の他地域とは大きく異なります。

 ここでは(文献1―b)の図4.2.1「南部北上帯下部―中部古生界層序表」などに基づき、古生代を中心に、各時代の地質の概要を列挙します。

1)カンブリア紀(約5.4-4.9億年前)の地質
 ・松ケ平(まつがだいら)・母体(もたい) 変成岩類(約5億年前に変成);
   主に一関市の北東にあたる地域に分布している、結晶片岩類(黒色片岩、
   緑色片岩、珪質片岩)と角閃岩を主とした変成岩。
    なお「松が平」地区は、正確には北上山地ではなく、阿武隈山地東方の相馬市付近
   の地域で、「南部北上帯」の延長部と考えられている地域。
     源岩は、珪質片岩はチャート起源、角閃岩は玄武岩起源と推定されており、
   付加体起源の岩体であり、それが高圧型変成作用を受けて、変成岩となったものと
   推定されています。

2)オルドビス紀(約4.9-4.4億年前)の地質
  ・氷上(ひかみ)花崗岩類(約4.5億年前に、地下で形成された);
    大船渡市、陸前高田市付近に分布する花崗岩類。沈み込み帯でできたマグマを
   起源とし、地下で固まって花崗岩となったもの。

3)シルル紀(約4.4-4.2億年前)の地質
  ・「川内層」(大船渡市付近)など、南部北上帯に数か所点在している、堆積岩層。
    そのうちの石灰岩層からシルル紀のサンゴ化石などが発見されている。

4)デボン紀(約4.2-3.6億年前)の地質
   ・「鳶ヶ森(とびがもり)層」(一関市東方付近)。
     泥岩や凝灰岩などからなる堆積岩層。デボン紀を示す、腕足類、鱗木などの
     化石が発見されている。

5)石炭紀(約3.6-3.0億年前)の地質
    ・鬼丸層、竹沢層、小川層など、南部北上帯全体に広範囲に分布している、
     非付加体型の堆積岩層。
      火成岩系の堆積物(凝灰岩など)や、砂岩、泥岩、石灰岩を含む。
     島弧の背弧側の浅海に堆積した堆積岩と推定されている。
      石炭紀を示すサンゴ類、フズリナ類、腕足類、コノドントなどの化石が
     確認されている。

6)ペルム紀(約3.0―2.5億年前)の地質
     ・登米層、叶倉層など、南部北上帯全域に、広範囲に分布している、
      非付加体型の堆積岩層。
       泥岩、砂岩、礫岩、石灰岩などからなる。
       石灰岩からはペルム紀を示すサンゴ類、フズリナ類、軟体動物など、
      多数の化石が確認されている。

7)中生代(約2.5億年前−0.66億年前)の地質  
      中生代のトリアス紀、ジュラ紀、白亜紀それぞれの地層も、
      南部北上帯には分布している。
      ほとんどが非付加体型の堆積岩層で、アンモナイトなどの化石が
      見つかっている。
(補足説明)「超大陸・ゴンドワナ」、「ゴンドワナ大陸」について
 プレートテクトニクスを元に、地球の長い歴史を考えたとき、各大陸がほぼひとつにまとまって超巨大な大陸(=超大陸)が形成された時代と、中規模の大陸が地球表面上に分散している状態とが交互に繰り返されてきた、と考えられています。
 このサイクルを、発案者の名前を取って「ウィルソンサイクル」と呼びます(文献4)

 最も新しい超大陸は、約2-2.5億年前に形成された「超大陸・パンゲア」です。パンゲアについては、存在したことに異論はないようで、またその形状も復元されています。

 その前の超大陸は、一般には5-6億年前に形成された「超大陸・ゴンドワナ」とされています。ただし、さらにその前に形成されたとされる「超大陸・ロディニア」との関係について、いくつかの説があり、文献によって、その関係がまちまちです。

 一般的には、5-6億年前に「超大陸・ゴンドワナ」ができ、その一つ前のサイクルの7-10億年前に「超大陸・ロディニア」が形成されたという流れで説明されることが多いようです。(文献5−a)、(文献−5b)。
 しかし、「超大陸・パンゲア」の一つ前の超大陸は、6-9億年前に存在していた「超大陸・ロディニア」である、という学説もあるようです(文献6)。

 また「超大陸・ゴンドワナ」と、「ゴンドワナ大陸」とは、別物ですが、混同されることがあります。
 (超大陸ではない方の)「ゴンドワナ大陸」とは、「超大陸・パンゲア」が約2億年前に分裂を始めた際、まず北の大陸と南の大陸の2つに分裂しましたが、そのうち南の大陸を「ゴンドワナ大陸」と呼びます。北側の大陸は「ローラシア大陸」と呼びます。
(参考文献)
文献1―a)日本地質学会編
      「日本地方地質誌 第2巻 東北地方」朝倉書店刊 (2017)
       のうち、第3章「(東北地方の)地質構造発達史」のうち、
       3−1章 「(東北地方の)先第三紀の構造発達史」の項


文献1−b)同上の文献の、4.2章「南部北上帯」の項


文献2)磯崎、丸山、青木、中間、宮下、大藤
   「日本列島の地体構造区分再訪」 
   地学雑誌、第119巻、p999-1053 (2010)

  https://www.jstage.jst.go.jp/article/jgeography/119/6/119_6_999/_article/-char/ja/
    (このサイトから、PDF様式の上記論文をダウンロードできる)


文献3)ウイキペディア 「テレーン」の項
               2021年4月 閲覧
    https://nipponkaigi.net/wiki/Terrane

文献4)ウイキペディア 「ウィルソンサイクル」の項
                2021年4月 閲覧
  
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%82%A3%E3%83%AB%E3%82%BD%E3%83%B3%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AB


文献5―a)土(つち)
    「ゴンドワナランドの形成、発展と分裂」
     「月刊 地球」誌、第18巻、1996年6月号 p347-351 (1996)

文献5―b)丸山、金子、太田、河戸
    「世界の地質とゴンドワナ大陸」
     「月刊 地球」誌、第18巻、1996年6月号、p362-369 (1996) 


文献6)吉田
    「超大陸の形成・分裂と地球環境」
     「月刊 地球」誌、第20巻、1998年11月号、p671−682 (1998)
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