Integrated description of deformation modes in a sedimentary basin; A Case study around a shallow drilling site in the Mizunami area, eastern part of southwest Japan

堆積盆地における変形様式の総合的解釈; 西南日本東部瑞浪地域で掘削された浅層ボーリング孔周辺領域を対象とした一事例

伊藤 康人*; 天野 健治  ; 熊崎 直樹*

Ito, Yasuto*; Amano, Kenji; Kumazaki, Naoki*

反射法地震探査とボーリング調査に古地磁気学的手法を組合せた統合的な研究により、瑞浪地域に分布する堆積盆地が被った変動作用の変遷が明らかにされた。ボーリング孔は、反射法地震探査や地表地質調査によって推定されていた断層を貫通するように浅い深度を対象とした傾斜孔として掘削された。また、古地磁気測定は、孔壁画像上の構造姿勢を用いて方位付けした岩芯試料を用いて実施された。古地磁気測定においては、段階熱消磁・交流消磁実験により、計6深度で安定かつ特徴的な残留磁化が得られるとともに、段階等温実験により磁性鉱物が磁鉄鉱であることが明らかになった。本結果をボーリングデータの構造解析から推定される多段階の変形作用を基準に補正し、既存データを組合せて評価した結果、残留磁化方位は中期中新世以前の時計回りの島弧回転を反映した東偏であることが確認された。信頼性の高い古地磁気情報のデータセットから、中期中新世以降の西南日本東部の相対的回転は伊豆-ボニン弧の衝突によってもたらされており、われわれの研究結果は以下2点の新しい地質学的知見を示唆する。(1)瑞浪地域は赤石列線に接する強変形帯に隣り合う,(2)西南日本前弧側の変形作用は赤石列線周辺に限られ、衝突に関連する顕著な地殻の破断作用がない背弧側の漸移的な屈曲作用と大きく異なる。

Tectonic episodes in a sedimentary basin are described on the basis of an integrated study combining reflection seismic interpretation, drilling survey and paleomagnetism. A shallow inclined borehole penetrated a fault shown by reflection seismic and geological surveys in the Mizunami area, the eastern part of southwest Japan. Paleomagnetic measurements were executed on core samples successfully oriented using side-wall image logging of structural attitude. At six horizons, we confirmed stable characteristic remanent magnetization (ChRM) through thermal and alternating field demagnetization tests, which is carried by magnetite with minor amount of high coercivity minerals as revealed by experiment of stepwise acquisition of isothermal remanent magnetization. After correction of multi-phase deformation inferred from borehole structural analysis, ChRM directions are combined with previous data and confirm easterly deflection reflecting coherent clockwise rotation of the arc before the Middle Miocene. Compilation of reliable paleomagnetic data describes differential rotation of the eastern part of southwest Japan raised by collision of the Izu-Bonin arc since the Middle Miocene.