伊豆半島堂ヶ島海岸の白浜層群を観察する
−伊豆半島の地質トピック, その3−
The observation of the Miocene Shirahama Group at Do-ga-shima in the Izu Peninsula, Shizuoka Prefecture
− the topics on the geology of the Izu Peninshula, no.3 −

写真1 <静岡県西伊豆町>

写真2
 堂ヶ島は伊豆半島西部の海岸景勝地です。天窓洞(てんそうどう)と呼ばれる天井の一部がポッカリと窓のように開いた珍しい海食洞
(写真1)と,海食崖に露出する美しい地層が見所となっています。堂ヶ島の小さな入江には洞窟巡りの遊覧船発着場があり,その向こ
うには高さ30m程の崖があります(写真2),ここの地層は白浜層群の一部で,新第三紀鮮新世(約300万年前)の地層です。崖には遊
歩道が設けられており,地層の観察にはもってこいです。遊歩道に沿って地層を下から順に観察し,このような地層がどうして出来た
のかを考えてみましょう。
 まず崖全体を見ると,@大小ふぞろいで角ばった黒っぽい岩塊を密集して含んでいる下部と,白くて縞模様が良く発達した上部に分
けられること (写真2),A下部から上部に向かって堆積物の粒が小さくなっていること(上方細粒化と言います)が分かります。次に下
部と上部の境界を良く観察すると,上部への変化が急激に起こっていることが分かりますが明確な境界面はありません。地層をつくっ
ている堆積物の種類も上部下部とも同じで,ただ,その割合が下部では黒っぽい岩塊や岩片が多く,上部では白っぽい軽石質のもの
が多くなって,上に行くとほとんどが軽石質になっています(写真2)。
 下部の黒っぽい岩塊は安山岩。大きなものは1m以上にもなり,全体に角ばっており,ガラス質周縁部や不規則な割れ目が発達し
ています(写真3)。静岡大学の小山氏によると,この種の岩塊は火口から放出された水冷火山弾で,堆積した時には500℃程の高温
だったという事です。陸に立って遠くから眺めると,火山弾の大きさと密集度は左から右に向かって小さくなり,それを含む黒っぽい地
層の厚さも薄くなっています(側方薄層化と言います)。これは地層をつくる堆積物が,左から右に向かって運搬されたことを示していま
す。
  下部のすぐ上では全体に色が白くなり,大きな軽石が密集した部分が見られますが,縞模様は発達していません(写真4)。これを
層理がない,つまり無層理と呼びます。遊歩道を登って行くと,堆積物の粒子が小さくなるとともに大きさが良くそろってきます。粒子の
大きさがそろうことを「淘汰が良い」と言います。そして地層には縞模様,つまり堆積構造がよく発達するようになります。

写真3

写真4

 堆積構造の一種に,水流によって砂や礫が運搬・堆積するときに形成される模様や形があります。ここでの主な堆積構造には,平行葉理,斜交葉理(斜交「層」理と言う表記は不適切)と級化成層(あるいは級化構造)(級化「層」理と言う表記は不適切)の三つです(写真5)。
 まず水平な構造である平行葉理です。これは写真5の地層の下部に良く発達しています。平行葉理は単層(後で説明しますが,ここでは一回の水中土石流で堆積した地層のこと)内部に発達するので,厚さも薄く,単層の境界となる平行層理ほどクリアーには認定できません。斜交葉理は写真5の地層の上部に良く発達しています。斜交葉理も形によって多くの種類に分類されているのですが,ここではトラフ型(谷型)斜交葉理がほとんどです。斜交葉理を構成している葉理の傾斜はかなり緩やかなので,水の流れはゆっくりであったことが分かります。
 級化成層は普通,上に向かって堆積物の粒子が細かくなる構造です。しかし,ここでの級化成層を良く観察すると,粒子が上に向かって荒くなっていることが分かります(写真6)。これを逆級化と言います。なぜこのような逆級化が生じたのでしょうか?。級化成層は堆積物の自由な沈殿によって形成されます。ペットボトルに砂粒を入れて良く振り,砂を沈殿させると大きく重い粒子から沈殿していきますが,あれが級化成層です。ところが軽石には穴の中に空気が含まれているので軽くなり,小さい粒の方が先に沈殿し,大きい粒の方は空気が無くなってからゆっくりと堆積します。こうして,逆級化構造が形成されるのです。なお写真6の最上部に刷毛で吹いたような白い模様がありますが,これをリップル斜交葉理と呼んでいます。ごく小さな水の動きによって形成される堆積構造です。
 以上のような地層や堆積構造の観察をもとにして,堂ヶ島の地層が堆積した環境を考えて見ましょう。
 1)まず大きな安山岩質の岩塊や軽石などの火砕堆積物からなる地層ですから,火山噴火によって供給されたものです。
 2)堆積した場所は,傾斜の緩いトラフ型斜交葉理やリップル斜交葉理が発達しているのでごく浅い海だったと考えられます。
 3)下部の特徴を見ると,@1mを超すような大きな岩塊を含み,A密集して含まれる岩塊が大小ふぞろいであり,B横に厚さが急激に薄く,岩塊の大きさも小さくなっています。@,Aの特徴は,堆積物をもたらした流れが,大小不淘汰な土石を濃密に含んだ水中土石流であり,Bの特徴はその流れが海底斜面を雪崩のように一気に流れ下ったことを示しています。
 4)その土石流の出発点が海上か海中かは判断できませんが,急令した火山弾の存在から見て,火口はそう遠くない場所にあったと言えます。なお,海陸を問わず土石流の運搬力は大きく,1mを超すような巨岩を含んでいることも珍しくありません。海底の土石流で堆積したと考えられる田子海岸のさらし首層でも,1mを超す岩塊が普通に含まれています。
 さて高さ30mの海食崖に見られる地層は,下部の岩塊を含む黒っぽい部分と,上部の白っぽい部分に分けられますが,別々の水中土石流で運搬されたのでしょうか? この点については,次のような地層全体の特徴から,一回の水中土石流によって一気に堆積したものと考えられます。
 @地層をつくる堆積物の種類は上下を通じて変わっていない,A海上から見ると下部の基底部は下の地層を侵食しているが,下部から上部への変化は急激であるが堆積間隙を示すようなシャープな境界はない,B粒子の大きさも漸次上に向かって細かくなる,C一番上あたりになると水流によって形成されたいろんな堆積構造が発達する。
 さて,これまでの検討を基にして,堂ヶ島の地層のできかたをまとめてみましょう。
 1)今から約300万年前の鮮新世の時代,海上または海中火山の噴火により,安山岩質の火山灰,火山礫,火山岩塊などの火砕堆積物が大量に放出され,その中には多数の火山弾が含まれていました。
 2)放出された堆積物はどんどんとある場所(たとえば海陸の斜面)に不安定な形で堆積しましたが,(自らの自重か地震かは分かりませんが)さほど時間を経ずに大崩壊し,海底斜面を一気に流れ下る水中土石流を発生しました。
 3)流れ下った水中土石流は平らな海底に達すると,比重の差によって重いものと軽いものに篩い分けされ,まず火山弾や岩塊,岩片などの大きく重いものが一気に堆積して下部となりました。この時には火山弾はまだ熱く500℃前後の高温でした。
 4)上部を形成する軽石を中心とした火山礫,火山灰はしばらく海中を漂っていましたが,やがて大きく重いものから堆積を始め,上部の下部に当たる無層理の部分を形成しました。
 5)そのあと,軽石や火山灰などの一番軽いものが次第に沈積しましたが,場所が浅かったので堆積物は再移動を繰り返し,平行葉理,斜交葉理,級化成層などの堆積構造が形成されました。
 このように地層を良く観察することによって,地層の出来方が理解できるようになります。ちなみに小山氏によると,堂ヶ島の崖と同じような地層は3枚重なっており,一枚の厚さは40m程だそうです。つまり,大規模な水中土石流は3回発生したことになります。ここで述べた解釈が正しければ,地層の堆積は必ずしも継続的なものではなく,突発的に生じて一気に堆積する場合もあることが分かります。
 堂ヶ島の天窓洞は昭和10年(1935)に天然記念物に指定されました。遊覧船に乗って天窓洞に入ると,洞窟に神秘的な光が差し込んでいるのが印象的でした(写真7)。

写真5

写真6

写真7



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