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

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03730
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 末岡 茂 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 東濃地科学センター, 研究副主幹 (80634005)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堤 浩之 同志社大学, 理工学部, 教授 (60284428) ; 田上 高広 京都大学, 理学研究科, 教授 (80202159)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 熱年代学 / 島弧 / 山地形成 / 内陸地震 / 火山弧 / 隆起・削剥

Outline of Annual Research Achievements

過年度に引き続き、日本とフィリピンの火山弧で、熱年代解析に基づいた削剥史の復元と隆起様式の検討を進めた。
谷川岳地域では、熱年代および地質温度圧力計のデータを拡充するとともに、熱年代法に基づいた削剥史の信頼性を検証するために、一次元熱移動モデルを用いて、花崗岩の貫入・固結に伴う冷却と広域的な削剥に伴う冷却の分離を試みた。具体的には、削剥速度、花崗岩体の貫入深度および岩体の厚さを変化させて得られた熱史を、熱年代の測定値から推定される熱史と比較した。その結果、少なくともアパタイトの(U-Th)/He法の閉鎖温度（約70℃）より低温では、岩体の冷却は主に削剥を反映していることが確認できた。この時、モデルから推定された削剥速度、熱年代の測定値から推定された削剥速度、地質温度圧力計とジルコンU-Pb年代から推定された削剥速度は、誤差範囲で一致した。
東北日本弧では、背弧側の飯豊山地での事例研究に新たに着手した。飯豊山地は、隆起の原因は明らかにされていないが、物理探査やヘリウム同位体比測定により、地下には深部起源の高温流体の存在が示唆されており、奥羽山地や黒部地域などと同様に、地温が高い地域に変形が局在化したことで山地の隆起が説明できる可能性がある。令和5年度は、飯豊山地を縦断する測線に沿って花崗岩類の試料採取を行った。
フィリピンでは、ルソン島西部のコルディレラ山地および東部のシエラマドレ山地で令和4年度に採取した古第三紀～新第三紀の花崗岩類を対象に、(U-Th)/He年代測定を実施した。その結果、ジルコンからは、岩体の形成年代とおおむね調和的な約65～35 Ma程度の単粒子年代が得られた。一方、アパタイトからは、16.7～1.1 Maの単粒子年代が得られ、コルディレラ山地に加えてシエラマドレ山地でも、鮮新世～第四紀の山地形成に伴う若い冷却年代が得られる見通しが得られた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コルディレラ山地と太平山地の成果については論文を出版することができた。一方で，谷川岳と東北日本弧の成果については論文の投稿に至っておらず、黒部の成果についても論文投稿中の状態であるため、令和6年度はこれらの成果の投稿・受理を目指したい。また、飯豊山地についても、自然公園法の申請準備が登山シーズンに間に合わなかったため令和5年度に試料採取できなかった地点が残っており、令和6年度中の再調査を計画している。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度までの研究により、奥羽山地、黒部地域、谷川岳、フィリピンのコルディレラ山地などについて、削剥史と隆起メカニズムの制約が進められてきた。令和6年度は、これらの地域で得られた成果の公表・論文化を積極的に進める。具体的には、すでに投稿済みの黒部地域の地質温度圧力計とU-Pb年代測定の結果について受理を目指すほか、奥羽山地の熱年代解析の結果、谷川岳地域の熱年代解析・地質温度圧力計・熱移動モデルの結果などを査読付き論文として執筆・投稿する予定である。また、令和5年度から着手した飯豊山地の事例研究について、引き続き野外調査および試料分析を継続する。

Causes of Carryover

令和5年度は、自然公園法の準備が登山シーズンに間に合わなかったため、飯豊山地における調査を当初の計画より規模を縮小して実施した。また、年度中の出版を計画していた論文が、年度内の受理・出版に間に合わなかった。そのため、執行額が予定よりやや少なくなり、次年度使用額が生じた。実施できなかった野外調査や論文出版は、次年度使用額を用いて令和6年度に行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フィリピン大学(フィリピン)
  • Country Name: PHILIPPINES
  • Counterpart Institution: フィリピン大学
• [Int'l Joint Research] メルボルン大学(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: メルボルン大学
• [Int'l Joint Research] ローザンヌ大学(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: ローザンヌ大学
• [Int'l Joint Research] ライプニッツ応用物理学研究所（LIAG）/ドイツ地球科学研究センター（GFZ）(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ライプニッツ応用物理学研究所（LIAG）/ドイツ地球科学研究センター（GFZ）
• [Journal Article] Thermochronology of hydrothermal alteration zones in the Kii Peninsula, southwest Japan: an attempt for detecting the thermal anomalies and implications to the regional exhumation history (2023)
  • Author(s): Sueoka Shigeru、Iwano Hideki、Danhara Tohru、Niwa Masakazu、Kanno Mizuho、Kohn Barry P.、Kawamura Makoto、Yokoyama Tatsunori、Kagami Saya、Ogita Yasuhiro、Hirata Takafumi
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 75 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-023-01921-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First report of geo- and thermochronological results from the Cordillera Central, Luzon, Philippines (2023)
  • Author(s): Nakajima Toru、Sueoka Shigeru、Nagata Mitsuhiro、Kohn Barry P.、Ramos Noelynna T.、Tsutsumi Hiroyuki、Tagami Takahiro
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 75 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-023-01927-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 秋田県太平山複合プルトンから得られたジルコンU-Pb年代 (2023)
  • Author(s): Nakajima Toru、Nagata Mitsuhiro、Fukuda Shoma、Sueoka Shigeru
  • Journal Title: The Journal of the Geological Society of Japan Volume: 129 Pages: 503～507
  • DOI: 10.5575/geosoc.2023.0016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 日本列島の鮮新世-第四紀の山地形成における低温熱年代の適用性 (2024)
  • Author(s): 末岡 茂
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2024年大会
• [Presentation] Overview of thermochronological studies in and around the Japan Arc; towards Thermo2025 Conference in Kanazawa, Japan (2024)
  • Author(s): 田上高広・長谷部徳子・末岡 茂
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2024年大会
• [Presentation] Improved exhumation history estimates for the Pliocene Tanigawa-dake granites using thermochronometry, Al-in-Hbl geobarometry and 1D heat numerical modeling (2024)
  • Author(s): 南 沙樹・末岡 茂・福田将眞・Malatesta L.C.・Kohn B.P.・河上哲生・東野文子・梶田侑弥・田上高広
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2024年大会
• [Presentation] Geology and geomorphology of the Jan 1st 2024 Mw 7.6 Noto Peninsula Earthquake: observations and context (2024)
  • Author(s): Malatesta, L.C., Sueoka, S., Kataoka, K., Komatsu, T., Tsukamoto, S., Bruhat, L. and Olive, J.-A.
  • Organizer: European Geoscience Union General Assembly 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Overview of thermochronological studies in and around the Japan Arc; towards Thermo2025 Conference in Kanazawa, Japan (2024)
  • Author(s): Tagami, T., Hasebe, N. and Sueoka, S.
  • Organizer: European Geoscience Union General Assembly 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Separation of exhumation and post-intrusion cooling with thermochronology, Al-in-Hbl geo-barometry, and numerical thermal modeling: an example from Central Japan (2024)
  • Author(s): Minami, S., Sueoka, S., Fukuda, S., Malatesta, L.C., Kawakami, T., Higashino, F., Kajita, Y. and Tagami, T.
  • Organizer: European Geoscience Union General Assembly 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 日本列島の若い山地における低温熱年代法の適用性 (2023)
  • Author(s): 末岡 茂
  • Organizer: 第47回フィッション・トラック研究会
• [Presentation] 四国山地における低温領域の熱年代データの空間分布とその解釈 (2023)
  • Author(s): 福田将眞・岡本 晃・Kohn, B.P.・新正裕尚・末岡 茂・田上高広
  • Organizer: 第47回フィッション・トラック研究会
• [Presentation] Potential of the young age reference materials: CA-ID-TIMS U-Pb dates of Cenozoic zircons in Japan (2023)
  • Author(s): 長田充弘・福田将眞・末岡 茂・中嶋 徹・横山立憲・Wall, C.J.・檀原 徹・岩野英樹・田上高広
  • Organizer: 第47回フィッション・トラック研究会
• [Presentation] ESR熱年代学を用いた第四紀の隆起・削剥史推定―北上山地における上下変動の南北差の定量的検出の試み― (2023)
  • Author(s): 梶田侑弥・塚本すみ子・末岡 茂・福田将眞・田上高広
  • Organizer: 第47回フィッション・トラック研究会
• [Presentation] 熱年代学と地質圧力計に基づく谷川岳地域に分布する後期中新世ー鮮新世花崗岩類の削剥史 (2023)
  • Author(s): 南 沙樹・末岡 茂・福田将眞・Kohn, B.P.・河上哲生・東野文子・中嶋 徹・工藤駿平・梶田侑弥・田上高広
  • Organizer: 第47回フィッション・トラック研究会
• [Presentation] The controls on marine terrace creation and preservation elucidated by 6000+ wave-cut platforms that capture the tectonics of the Japan arc (2023)
  • Author(s): Malatesta, L.C., Huppert, K.L., Sueoka, S., Asiedu, R., Finnegan, N. and Weiss, N.-M.
  • Organizer: American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The distribution of 5000+ marine terraces in Japan provides insights on the role of uplift and wave power for their formation (2023)
  • Author(s): Malatesta, L.C., Huppert, K.L., Weiss, N.-M., Asiedu, R., Finnegan, N. and Sueoka, S.
  • Organizer: GeoBerlin 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Extreme exhumation of the Pliocene-Pleistocene plutons along a high-geothermal zone in the Kurobe area, central Japan, revealed by Al-in-hornblende geobarometry and zircon U-Pb geochronometry (2023)
  • Author(s): Sueoka, S., Kawakami, T., Suzuki, K., Kagami, S., Yokoyama, T., Shibazaki, B., Nagata, M., Yamazaki, A., Higashino, F., King, G.E., Tsukamoto, S., Herman, F. and Tagami, T.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Borehole calibration of ESR thermochronometry (2023)
  • Author(s): King, G.E., Wen, X., Bartz, M., Bossin, L., Tsukamoto, S., Li, Y., Herman, F., Ogata, M. and Sueoka, S.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Termination criterion of step-etching in monazite fission-track thermochronometry: toward the realization of etching of various characteristic monazites (2023)
  • Author(s): Fukuda, S., Nakajima, T., Suzuki, A., Sueoka, S. and Tagami, T.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of eight zircon samples as potential reference material for (U-Th)/He thermochronometry (2023)
  • Author(s): Fukuda, S., Kohn, B.P., Sueoka, S., Danhara, T., Iwano, H. And Tagami, T.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thermal/denudation histories of the late Neogene pluton revealed by multi-thermochronometries and Al-in-Hornblende geobarometry in the Tanigawa-dake area, central Japan (2023)
  • Author(s): Minami, S., Sueoka, S., Fukuda, S., Nagata, M., Kohn, B.P., Yokoyama, T., Kagami, S., Kawakami, T., Higashino, F., Abe, N., Nakajima, T., Kajita, Y. And Tagami, T.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thermochronological constraints on the thermal evolution of magmatic rocks associated with Chelopech Au-Cu deposit, Bulgaria (2023)
  • Author(s): Balkanska, E., Georgiev, S., Marton, I., Kounov, A., Peytcheva, I., Antic, M., Tagami, T., Sueoka, S. and Wijbrans, J.
  • Organizer: 18th International Conference on Thermochronology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Unravelling rock cooling histories of the Japanese Alps within the past 1 Ma using ESR and OSL thermochronometry (2023)
  • Author(s): Bartz, M. King, G.E., Heran, F., Anderson, L.S., Sueoka, S., Tsukamoto, S. and Tagami, T.
  • Organizer: 17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Borehole calibration of ESR thermochronometry (2023)
  • Author(s): King, G.E., Wen, X., Bartz, M., Bossin, L., Tsukamoto, S., Li, Y., Herman, F., Ogata, M. and Sueoka, S.
  • Organizer: 17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reconstructing the thermal structure of shallow crust using OSL-thermometry of K-feldspar from deep borehole core: case studies in the Japanese Islands (2023)
  • Author(s): Ogata, M., King, G.E., Herman, F., Yamada, R., Omura, K. and Sueoka, S.
  • Organizer: 17th International Luminescence and Electron Spin Resonance Dating conference
  • Int'l Joint Research