日本列島の骨格をなす主な地層や特徴的な岩石について現地の産状や景観を含めて解説します
410室中央のガラスケースとその下の引出:正面右回りで、北海道(日高帯と神居古潭帯、各種鉱床)→東北(黒鉱鉱床など)→関東(日立変成岩と日立鉱山、ボニン岩)→中部(飛騨帯と神岡鉱山、壁側にもあるよ)。
下の引出を向こうに回って、中国(周防変成岩、都茂鉱山など)→四国(三波川帯、黒瀬川帯、別子鉱山など)→九州(黒瀬川帯、長崎変成岩、菱刈鉱山など)(→山口)の順。
日本列島の地質の骨組み
日本列島は構成岩石や年代の特徴と地質構造に基づいて、いくつかの地質体に区分されます。日本列島は、まず糸魚川-静岡構造線(糸静線)で東北日本と西南日本に二分され、次に西南日本は中央構造線(MTL)により日本海側の西南日本内帯と太平洋側の外帯に区分されます。時間軸で見ると、新第三紀以降の火山岩におおわれた地域とその下にある地質体(基盤岩)に分けられます。前者は主に島弧の内帯側、特に東北日本に広く分布し、グリーンタフ地域と呼ばれていました。新第三紀以前の古い地質体は、西南日本に広く現われています。北から南に日本海側(大陸側)から太平洋側に向かって、飛騨帯・飛騨外縁帯・美濃-丹波帯・領家帯・[中央構造線]・三波川帯・秩父帯・四万十帯の順に東西方向に延びた地質体が配列します。このうち飛騨帯は300Ma(3億年前、Maは100万年前の単位)以前の大陸性の地塊であるのに対して、飛騨外縁帯は古生代の、美濃・丹波帯~秩父帯は主に中生代の、四万十帯は中生代後期~新第三紀の、付加体あるいは付加体起源の変成帯であると考えられ、太平洋側に向かってより新しい地質体が配列する傾向があります。
ここでは日本の火成岩(深成岩、特に花崗岩)や変成岩を中心に、少数の標本を選び、ごく簡単な説明をつけました。また現地に行く機会は中々得られないと思われるので、岩石の産状や周りの景観を示す写真を入れました。対象とする地域は、主に変成帯あるいは基盤岩といわれる地帯であり、日本列島の骨格をなす主要な地質体をおおかたカバーしています。本項を手がかりに、実物を見ながら、色々な文献などを読み、理解を進めて下さい。日本の地質に関する文献は極めて多岐にわたりますが、本項の記述や年代値は、主に「日本の地質1~9、共立出版」や「地学事典、平凡社」などを参考にしています。
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1.日高帯・神居古潭帯
日高帯:北海道の中央部、日高山脈に沿って南北に伸び、日高累層群の堆積岩と変成岩・深成岩などからなる地帯を日高帯といいます。日高累層群は、白亜紀~古第三紀の砂岩・泥岩・チャート・緑色岩(やや変成した火山岩)からなる複雑な構造の地質体です。変成岩は東から西へ変成度が強くなり(緑色片岩相からグラニュライト相、同位体年代は50~20Maくらい)、中央部に20~15Maくらいの花崗岩やミグマタイトが分布します。日高帯中央部より西側には、圧砕岩(ミロナイト)帯を挟んでかんらん岩や斑れい岩を主体とする地帯(オフィオライト)があり、東側の島弧地殻が海洋地殻の上に衝上したと考えられています。
十勝平野から見た初夏の日高山脈
日高山脈の最高峰、幌尻岳(2,052m)と氷河地形(カール)
- 幌尻オフィオライト岩体の一部:海洋地殻の断面か?トッタベツ岳カール壁に見られる層状かんらん岩の露頭。
神居古潭帯:神居古潭帯は、日高帯の西側に南北に連なり、主に高圧型変成岩と蛇紋岩などからなる地帯です。おおむね中生代後期~古第三紀にかけてできた変成帯で、空知層群・蝦夷層群と共に日高帯西側の地質体(空知ー蝦夷帯)を構成します。旭川市街西方の石狩川沿いの峡谷-神居古潭によく露出するのでその名がつけられました。旭川北方の幌加内地域には、パンペリー石-藍閃石‐ローソン石を含む典型的な高圧変成岩が分布します。また蛇紋岩中には、かつてクロームや白金などの希少金属を産しました。
- 神居古潭変成岩:緑色片岩:パンペリー石-緑泥石片岩。旭川市上江丹別、標本番号A101
- 神居古潭変成岩:青色片岩:ローソン石-藍閃石片岩、暗青色部は藍閃石、緑色部は緑簾石とローソン石。幌加内町、標本番号A118
蝦夷累層群:蝦夷累層群は、主に泥岩・砂岩からなる中生代白亜紀の地層で、天塩山地から夕張山地にかけて、日高帯・神居古潭帯の西側に分布します。天塩中川や夕張地域は、蝦夷累層群上部層からアンモナイトやイノセラムスの保存の良い大型化石を産することで有名です。
- 蝦夷累層群の泥岩とアンモナイト:Neogaudrycerous 。 中川町、標本番号FS267
- 異常巻アンモナイト:中川町、標本番号FS268
2.北上帯
東北地方の地質:東北地方は、おおむね北上川-阿武隈川に沿った低地帯を境として、東側の主に古生代~中生代の堆積岩と深成岩・変成岩から構成される北上帯と阿武隈帯、脊梁山地及びその西側の新第三紀以降の火山岩優勢地域(グリーンタフ地域)に区分されます。火山岩優勢地域にも、大平山地・朝日山地・飯豊山地などに中生代の花崗岩などが存在し、火山岩類の下位に中生代以前の基盤構造が延びていると推定されます。新第三紀火山岩地域は、黒鉱鉱床を伴うことで有名です。 北上帯:北上帯は北上山地を構成し、早池峰山付近を通る北西‐南東の断層帯(早池峰構造線)を境として、北部北上帯と南部北上帯に区分されます。北部北上帯は、主に砂岩・泥岩・チャートと少量の石灰岩・火山岩などからなり、中生代ジュラ紀~白亜紀前期の付加体とされ、同様の地層は北海道渡島半島に続いています。南部北上帯は、古生代シルル紀から中生代白亜紀までの化石を含む、おおむね浅海性の非変成の石灰岩や泥岩・砂岩を主体とした地層から構成されます。大船渡付近ではシルル紀川内層の下位に氷上花崗岩があるとされます。また北部・南部北上帯ともに、こうした地層の中に白亜紀の花崗岩体(120-110M)が広く分布しています。
- 野田玉川鉱山のマンガン鉱:バラ輝石:北部北上帯には、西南日本の美濃-丹波帯などと同様にチャート中にマンガン鉱床を含みます。岩手県野田村、標本番号9540B
- 釜石鉱山のスカルン鉱:釜石鉱山は、古生層の石灰岩と白亜紀花崗岩との接触部付近に生じたスカルン型の鉄ー銅の鉱床です。写真の黒色部は磁鉄鉱、茶褐色部はざくろ石。岩手県釜石市、標本番号B011
3.阿武隈帯・日立変成岩
阿武隈帯:阿武隈帯は、西側を棚倉構造線、東側を双葉断層で境され、主に白亜紀花崗岩と変成岩から構成されます。東縁部の双葉断層と畑川破砕帯に挟まれた地帯には、松ヶ平、割山、山上、八茎など変成岩の小岩体が分布し(松ヶ平-母体変成岩)、北上帯の母体変成岩に相当する古い基盤岩とされています。阿武隈帯の変成岩は、主に南部の御斎所-竹貫地域と南端部の日立~常陸太田地域に分布します。
阿武隈山地遠望:準平原状の低平な山地を形成する、日立市西方より北方を望む
御斎所-竹貫変成岩:福島県南部、いわき市と石川町~白河市をむすぶ御斎所街道沿いに分布する阿武隈帯の変成岩を、御斎所-竹貫変成岩といいます。東側の比較的低変成度の御斎所変成岩と西側の高変成度の竹貫変成岩から構成されます。御斎所変成岩は、中生代ジュラ紀の地層が白亜紀に変成作用を受けてできた岩石です。
- 御斎所変成岩:黒雲母片岩:福島県御斎所山、標本番号B069
- 竹貫変成岩:ざくろ石角閃岩:赤茶色のざくろ石のほかカミングトン閃石を含みます。福島県東古殿町、標本番号B071
阿武隈帯の花崗岩とペグマタイト:阿武隈帯一帯には広く白亜紀の花崗岩類が分布します。中でも石川町や川俣町周辺は、花崗岩中のペグマタイトから多くの希産鉱物を産出したことで有名です。
緑柱石Beryl:エメラルドやアクアマリンの鉱物名を緑柱石といいます。福島県石川町、標本番号9337B
グラフィックペグマタイト:石英と長石が独特の形態の連晶をなすものを文象構造(Graphic structure)といいます。白い長石中に楔形文字のような石英が配列します。福島県石川町、標本番号B027
日立変成岩:日立変成岩は、茨城県日立市および常陸太田市にかけて分布し、約5億年前のカンブリア紀と石炭紀~ペルム紀の岩石が白亜紀に広域変成を受けた地質体です。常陸太田市側に分布する西堂平層は510Maの主に泥質~砂質岩起源の片麻岩からなり、日立市側の赤沢層は505~507Maの苦鉄質~珪長質火山岩起源の角閃岩や雲母片岩などから構成されます。また赤沢層に貫入し、かつ前期石炭紀の大雄院層におおわれる花崗岩(変花崗岩)があり、また大雄院層も変成して一部にクロリトイド片岩を含みます。日立鉱山の主要な鉱床(層状含銅硫化鉄鉱)は、主に赤沢層中にあります。以上は2011年日本地質学会の巡検案内書によります。
赤沢層の流紋岩質岩頸:日立変成岩の原岩の一部となった約5億年前の流紋岩からなる岩峰。流紋岩は変成して白雲母片岩となり、含銅硫化鉄鉱床を挟む。日立市御岩山
- 日立変成岩:白雲母片岩:赤沢層の流紋岩を起源とする変成岩。日立市日立鉱山、標本番号C005
- 菫青石黒雲母片岩、日立鉱山、標本番号C008
- クロリトイド片岩:大雄院層は主に石炭紀の石灰岩から構成されますが、一部に風化土壌(ラテライト)を起源とするクロリトイド片岩を挟みます。日立市宮田町、標本番号C065
4.飛騨帯・飛騨外縁帯
飛騨帯:富山県東部~南部~岐阜県北部にかけて、中生代ジュラ紀の手取層群におおわれて分布する片麻岩と花崗岩を主体とする地質体を飛騨変成帯(飛騨帯)といいます。一部は石川県能登半島・白山地域、福井県にも分布します。主要部分は240-250Ma くらいの変成作用を受け、300Ma以前の花崗岩~斑れい岩などの深成岩が片麻岩となっています。変成した花崗岩の中には堆積岩起源の変成岩が含まれ、20億年を超す砕屑性のジルコンが含まれます。主要部分の形成年代は古生代(~中生代早期)ですが、もとになった岩石(原岩)には古い先カンブリア時代の痕跡が含まれているようです。まだ年代やアジア大陸との関係について議論がありますが、島弧の最も内側にあって大陸地殻の性質を持った地質体であると位置づけられています。
黒部川と宇奈月帯の山々:宇奈月結晶片岩は山体中腹の支沢に露出します。4月末、愛本付近より北方を望む。頂上稜線は駒ヶ岳から僧ヶ岳。
飛騨片麻岩:角閃石片麻岩:飛騨帯には、300Ma前後の閃緑岩や花崗岩などの深成岩を起源とする片麻岩が分布することが分かってきました。これらもその一部と考えられます。富山県魚津市片貝川
- 角閃石片麻岩(閃緑岩質片麻岩):富山県魚津市片貝川、標本番号D211
- 圧砕性眼球片麻岩(ブラストマイロナイト):花崗岩体との境界に沿って花崗岩~閃緑岩起源の圧砕岩質の眼球片麻岩が発達します。富山県魚津市片貝川、標本番号D229
これはいったい何だろう?
“オバケダイク”
神岡町付近の高原川河床には、花崗片麻岩中にまるで“火の玉”を連ねたような奇妙な岩石があり、神岡鉱山では「オバケダイク」と呼び慣わされていました。実は花崗岩と玄武岩質の岩石との同時性岩脈(シンプルトニック岩脈)が変成したものです。岐阜県神岡町、標本番号D408
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“飛騨名産” 伊西ミグマタイトと眼球片麻岩:飛騨片麻岩は一般に変成岩的な部分と花崗岩質の部分が混在したミグマタイト構造を示します。特に石灰質岩に伴って単斜輝石を含む花崗岩質の岩石が広く産出し、最初に記載された伊西峠にちなんで「伊西ミグマタイト」とか「伊西岩」と呼ばれてきました。画面左の黒い岩片は角閃岩、中央部の緑色鉱物は単斜輝石、右端に石灰岩が見える。神岡町高原川河床。
眼球片麻岩は、花崗岩体との境界に沿って分布し、赤紅色のカリ長石眼球を持った特徴的な岩石です。
- 輝石片麻岩の岩片を含む伊西ミグマタイト:岐阜県神岡鉱山栃洞坑、標本番号D468
- 圧砕性眼球片麻岩:岐阜県神岡町、標本番号D427
飛騨帯の花崗岩:飛騨花崗岩:飛騨帯の花崗岩は、従来ほとんどジュラ紀(180Ma前後)とされてきましたが、300Ma以前から180Ma前後まで幅広い年代のものがあることが分かってきました。その中には250~240Ma前後の広域変成を受けた古期の岩相と、変成を受けていない新期の岩相があります。
- 変成したピンク花崗岩(船津岩体):顕微鏡下で見ると変形や再結晶組織があり、片麻岩地帯に近づくと眼球片麻岩になります。岐阜県神岡町、標本番号D426
- 非変成の花崗閃緑岩(下之本岩体):変成作用(変形や再結晶)を受けていない新期の岩体。岐阜県神岡町金木戸川、標本番号D430
飛騨外縁帯:青海~白馬岳周辺(蓮華地域)、槍ヶ岳、福地、高山市北方、清見(楢谷地域)、九頭竜川上流(伊勢地域)などに、古生層・蛇紋岩・高圧型変成岩を含む変成岩などから構成される複雑な構造の地質体が分布します。これらの地域をつなぐと、飛騨帯の周囲を取り巻くように見えるので全体を飛騨外縁帯と呼ばれてきました。蓮華地域では蛇紋岩に挟まれて、変成岩や年代の異なる古生層・中生層(来馬層群)が分布します(蛇紋岩メランジという)。変成岩の年代は、おおよそ300Ma前後(280~340Ma)を示します。また福地地域にはシルル~オルドビス紀の堆積岩があります。ただし各地域の相互関係などについては、まだ未解明の点が多くあります。
朝日岳より白馬岳・柳又谷方面を望む:このあたり一帯には複雑な構造の古生層と変成岩や蛇紋岩が分布します。白馬岳はかつて大蓮華岳とよばれ、蓮華帯はその名にちなんでいます。
飛騨外縁帯の岩石
- ヒスイ輝石(緑色)を含む曹長岩:ヒスイ輝石は代表的な高圧変成鉱物。新潟県糸魚川市、標本番号9562D
- ざくろ石角閃岩:新潟県青海町、標本番号D750
- 泥質片岩(蒲田結晶片岩):岐阜県上宝村、標本番号D727
- 一つ梨含礫片岩:飛騨外縁帯楢谷地域(岐阜県高山市清見地域)にもデボン系の地層が分布し、その中に礫状の花崗岩質岩石を含む結晶片岩があります。
- 上広瀬礫岩:古生代後期の上広瀬層中の礫岩。飛騨花崗岩の圧砕性のピンク花崗岩によく似た花崗岩礫を多量に含みます。高山市街地北方の宮川河床。
黒部峡谷:黒部峡谷は、後立山連峰(飛騨外縁帯)と立山連峰(飛騨帯)との境界地帯を流れる険しい渓谷です。この地域は、主に白亜紀~新第三紀~第四紀の花崗岩や火山岩でできていますが、花崗岩の中に飛騨外縁帯の一部とみられる石灰岩体が含まれます。
- 黒部川下の廊下の峡谷(黒部川花崗岩:新第三紀~第四紀)
- 鐘釣山の石灰岩(飛騨外縁帯古生層相当)
飛騨帯・飛騨外縁帯の中生層
-来馬(クルマ)層群と手取層群-
- 来馬層群の礫岩:来馬層群は、主に飛騨外縁帯青海地域に分布する中生代ジュラ紀前期の地層です。飛騨外縁帯の蛇紋岩メランジの一員として産出します。新潟県糸魚川市、標本番号D752
- 手取層群の礫岩と正珪岩礫:手取層群は、中生代ジュラ紀中期~白亜紀前期の地層で、飛騨帯・飛騨外縁帯にまたがって分布します。陸成(湖成)~浅海性の地層で、福井県九頭竜川地域では恐竜化石を含むことで有名です。また正珪岩の大きな円礫を含む礫岩を産します。正珪岩礫には約7億年前のものが含まれます。岐阜県上宝村(現高山市)、標本番号D736
10.隠岐変成岩・長崎変成岩・肥後変成岩・八重山変成岩
西南日本には、隠岐島後・長崎周辺・熊本周辺・石垣島などに変成岩や深成岩が分布します。それらは小規模でもあり、4~8の主要な地質体から離れているため、どこに対応するのか種々議論があり、まだ十分に解明されていないこともあります。ここではその様な変成岩をまとめて紹介します。 隠岐変成岩:隠岐島後には、新第三紀以降の火山岩類の基盤として、片麻岩やミグマタイト質の花崗岩が分布します。これらは従来、飛騨帯の延長と考えられ「飛騨-隠岐帯」とよばれ、西南日本の最も内帯側にある古い大陸性地殻の一部と位置付けられてきました。しかし飛騨本体とは400㎞もの海で隔てられ、直接連続関係を確かめることはできません。
隠岐島後の海岸風景
- 隠岐変成岩:ざくろ石片麻岩:泥質岩起源の片麻岩、隠岐には泥質岩起源の変成岩が多く、飛騨帯と異なり石灰質岩がほとんどありません。島根県隠岐の島町、標本番号F091
- 隠岐変成岩:黒雲母片麻岩:島根県隠岐の島町、標本番号F093
隠岐変成岩:黒雲母片麻岩とミグマタイト質花崗岩:隠岐変成岩も露頭では、飛騨片麻岩と同様のミグマタイト的な産状を示します。島根県隠岐の島町、標本番号F101
隠岐変成岩:黒雲母片麻岩を貫く白雲母花崗岩:画面中央に片麻岩の片理面を切って白雲母花崗岩(S-type花崗岩)の岩脈があります。この標本のK-Ar年代は約160Maです。島根県隠岐の島町、標本番号F104
隠岐変成岩:角閃岩:泥質片麻岩(黒雲母片麻岩)にはさまれて層状(左上)~レンズ状(右上)に産出します。苦鉄質火山岩を起源とした変成岩です。斜方輝石・単斜輝石を含む高変成度(グラニュライト相)の変成岩です。島根県隠岐の島町、標本番号F065
長崎変成岩:長崎県西彼杵半島~野母半島~熊本県天草下島付近に分布する低温高圧型の変成岩を長崎変成岩といいます。西南日本の変成帯との対応関係について議論がありましたが、200~160Maくらいの周防帯相当の変成岩が、低角の衝上断層で87~85Ma の三波川帯の上位にあることが明らかにされました。野母崎付近には周防帯、西彼杵半島には三波川帯相当の岩石が分布します。また野母崎付近には4.5億年前以前のK-Ar年代を示す変斑れい岩が産出します。
野母崎付近の長崎変成岩(1979年当時)
- 長崎変成岩:変斑れい岩:野母崎付近には、4.5億年前以前の古い放射年代を示す変斑れい岩が産出します。また付近の蛇紋岩にはきれいな8面体の磁鉄鉱が含まれます。
- 長崎変成岩:変斑れい岩:長崎県野母崎、標本番号H019
- 長崎変成岩:八面体の磁鉄鉱を含む滑石片岩:長崎県野母崎、標本番号H156
- 長崎変成岩:紅簾石片岩:長崎県西彼杵半島(三波川帯相当)。標本番号H018
肥後変成岩:熊本市東南方の松橋~甲佐から八代市にかけて分布します。北部の比較的低変成度の間の谷変成岩、主要部の肥後片麻岩、南部の竜峰山変成岩から構成され、竜峰山帯と肥後片麻岩の間には白亜紀の白石野花崗岩と約210Maの宮の原トーナル岩があります。肥後片麻岩にはグラニュライト相の高温変成岩を産します。領家帯の一部とする考えもありましたが、中国大陸の二畳紀~三畳紀変成岩との対応が議論されています。
- 肥後片麻岩:両輝石角閃岩と角閃石トーナル岩:熊本県甲佐町、標本番号H010
- 間ノ谷結晶片岩:緑色片岩:熊本県矢部町、標本番号H013
八重山変成岩:琉球列島の石垣島と西表島の一部に分布します。石垣島では、中部~北部にかけて200~220Maの主に泥質~苦鉄質の高圧型変成岩からなるトムル層が、南西部には150~130Maの弱変成の冨崎層 が分布します。また於茂登岳周辺には32~22Maの花崗岩があります。
石垣島玉取崎より伊原間およびトムル崎方面をのぞむ
- 八重山変成岩:苦鉄質火山岩起源の変成岩、やや偏平になった枕状構造が良く残るが、藍閃石を生じるような変成作用を受けている。沖縄県石垣市
- 八重山変成岩:泥質片岩:露頭。沖縄県石垣市。