地域地質研究報告
５万分の１図幅
秋田（6） 第 77 号
東北大学（昭和 54 年度 及び 昭和 55 年度 地質調査所 併任） 北村信
地質調査所 地質部 大沢穠
仙台第一高等学校 石田琢二
東北大学 中川久夫
昭和 56 年
地質調査所
目次 I. 地形 I.1 地形区分 I.2 高度分布及び傾斜分布 I.3 谷系及び谷密度 I.4 起伏量 II. 地質概説 II.1 研究史 II.2 地質概説 III. 新第三系 III.1 大松沢層 III.2 亀岡層 III.3 竜のロ層 III.4 三本木層 III.5 宮床凝灰岩 III.6 小野田層 IV. 第四系 IV.1 高清水層 IV.2 池月凝灰岩 IV.3 下山里凝灰岩 IV.4 東原層 IV.5 荷坂凝灰岩 IV.6 柳沢凝灰岩 IV.7 荒川火砕岩 IV.8 段丘堆積物 IV.9 沖積層 V. 応用地質 V.1 三本木炭田 文献 Abstract
付図の目次 第 1 図 古川図幅地域の地形区分図 第 2 図 古川図幅地域付近の地質略図 第 3 図 古川図幅地域の地質総括図 第 4 図 古川図幅地域南東部（一部吉岡図幅地域を含む）の 亀岡層・竜の口層及び三本木層の地質柱状図 第 5 図 古川図幅地域南東部から吉岡図幅地域北東部に至る地区の 海棲貝化石及び珪藻化石の採集地点 第 6 図 三本木町蟻ヶ袋東方の宮床凝灰岩の大露頭 第 7 図 第 6 図の A 地点の露頭のクローズアップ 第 8 図 第 6 図の B 地点の露頭のクローズアップ 第 9 図 大和町清水～宮床間の道路でみられる 宮床凝灰岩の模式地付近における乱堆積 第 10 図 三本木町混内山付近の三本木層と宮床凝灰岩との関係を示す大露頭 第 11 図 古川市二枚橋付近で見られる小野田層と， それを不整合で被覆する下山里凝灰岩 第 12 図 三本木炭田の亜炭層炭柱図
付表の目次 第 1 表 竜の口層の海棲貝化石 第 2 表 竜の口層の珪藻化石
地域地質研究報告
（昭和 56 年稿）
５万分の１図幅
秋田（6） 第 77 号
古川図幅地域の地質調査は， 昭和 54 年度 及び 昭和 55 年度 特定地質図幅の研究として行われたものである。 本研究報告は 著者らの未発表資料と, 東北大学 地質学古生物学教室の未発表資料（滝口（1975）; 磯崎（1976）; 石田（1978））及び 尾崎ほか（1947）による地質調査所の未発表資料を使用もしくは参照し， 北村 及び 大沢が主としてとりまとめた。 環境地質部 地震地質課の下川浩一 技官によれば， 本図幅地域内には確実な証拠をもつ活断層の存在が確認されなかった。 付図の作成にさいし， 地質部の土谷信之 技官の協力をいただいた。
なお， 古川図幅地域の地質図の上に併記した重力図は， 物理探査部の小川健三 及び 瀬谷清の両技官が, 昭和 36 年度 及び 昭和 37 年度にノースアメリカ重力計を使用して測定した重力デー夕を, 暫定的に広島俊男 技官が編集したものである。 緯度補正は 1930 年の国際式を使用し， 地形補正は 仮定密度を 2.0 g / cm3 として， 測点から 82 km までの地形について計算したものである。
古川図幅地域の大部分は 鳴瀬川 と 江合川 の流域であって， これら２河川沿いに発達する低平地と その間に残された丘陵地からなり， 本図幅地域の南西端に奥羽脊梁山脈の東麓の低起伏山地がある。 本図幅地域の地形は 次のように大別することができる（第 1 図）。
陣ヶ森山地 [ I ] は 本図幅地域の南西部を占め， 高さ 200～455 m の低起伏山地と その外側に付随する 140～200 m の丘陵地で， 奥羽脊梁山脈の東縁部に当たっている。 青木原台地 [ II ] は 本図幅地域の北西部から中央部にかけて広がる火山灰または凝灰岩台地で， 開析されてはいるが 平頂面を残している。 高さは 北西端で 260 m であって， 南東方向に向かって低くなり， 中央部で 30 m となって 河岸平野面に接近する。 本図幅地域の北東部の 清滝丘陵地 [ III ] と 南東部の 三本木丘陵地 [ IV ] は いずれも 高さ 30～20 m の低平丘陵地であるが， 清滝丘陵地には 青木原台地と同様の平頂な台地面をもつ部分がある。 両丘陵地ともこまかく開析され， 幅のせまい開析谷底には平地がある。
加美丘陵地 [ V ] は 本図幅地域の南西部の鳴瀬川とその支流の沿岸一帯で， 約 200 m 以下の低平丘陵地と河岸段丘群からなる。 王城寺段丘地 [ Va ] は 陣ヶ森山地の北東麓で 花川 ・ 保野川 の沿岸に発達する段丘群の地域である。 小野田段丘地 [ Vb ] は 鳴瀬川・田川の沿岸の丘陵地と段丘群の地域で， [ 本図幅の ] 西隣の 薬萊山 図幅地域の中東部から東へのびて 本図幅地域に達している。 大衡段丘地 [ Vc ] は 本図幅地域の中南部から [ 本図幅の ] 南隣の 吉岡 図幅地域へ広がり， 大衡丘陵地を構成する。 吉岡図幅地域の大衡丘陵地は 台地状の高位平坦面に伴う丘陵地と河岸段丘群からなるが， そのうちの河岸段丘群のみが 古川図幅地域にのびている。 大衡段丘地は 鳴瀬川流域と 吉岡図幅地域の吉田川流域との接合部分である。
古川図幅地域の中央部～中東部を占める 大崎低地 [ VI ] は 江合川 及び 鳴瀬川の河岸平野であって， 奥羽脊梁山脈以東の内陸部で最も広い低地のひとつである。
古川図幅地域の最高所は 南西端の陣ヶ森山地 [ I ] 内の 455 m の地点である [ 以下の [注] 参照 ] 。 この付近では 高さ 380 m 以上と 300～320 m の部分は 高度が 比較的よくそろっていて， その間に高度の急変部がある。 陣ヶ森山地の山地部の外縁は 200～240 m 付近でやや急に高度を減じ， 外方の 200 m 以下の定高性の丘陵地へ移化している。 このような一般的 頂高分布における高度変化部の傾斜は 20～30°程度であるが， この地区の谷沿いには 部分的に 30°以上に達する急斜面が発達している。
北西部の青木原台地 [ II ] の平頂面の高さは 北西から南東へ 240 m から 30 m まで低下し， その傾斜は 5～6' 程度である。 この台地は 河谷によって刻まれているが， 平坦な頂面の肩の部分は ほぼ水平から 20°程度までで 外方へ次第に傾斜を増し， 谷壁は 20～30°以上の急斜面をなしている。 谷底には 幅せまい平地があり， 一部は段丘化している。 なお， 台地面の高さは [ 青木原台地の ] 南東端で平野面に接近し， これに収れんする形をとっている。
清滝丘陵地 [ III ] の高さは 120 m 以下で， 頂部に平坦面をもつ部分は 青木原台地と同様の高度 及び 傾斜分布を示す。 丘陵地の南東部は 高さ 30～65 m で， 青木原台地の面と平行的に 南東へ低下する平頂面の その付近での高度より高い。 この部分の丘陵の斜面は 20°以内の緩傾斜をもち， 谷底平地との境界部には やや急斜面がある。
三本木丘陵地 [ IV ] は 高さ 30～100 m の 頂高のかなりよくそろった地域で， [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域の大衡丘陵地の主部に連続する。 丘陵地の北縁部では 河谷沿いに 20°以上の急斜面 ないし 崖があるが， 丘陵地の内部は 一般に緩傾斜である。 開析した谷底には 幅せまい平坦地がある。 [ 三本木丘陵地の ] 西隣の大衡段丘地との境界は [ 図幅地域の南端・東西中央付近の ] 馬洗川 [ 読み方不明（ばせんがわ ?）; 以下の [注] 参照 ] の流路付近で， ここでは谷底平坦面と丘陵地との間に 3～8°の緩斜面が見られる。
古川図幅地域における加美丘陵地 [ V ] の段丘群 [ Va・Vb・Vc ] は 高さが 120 m 以下で， 段丘面の傾斜は 3～5' である。 段丘崖の比高は 最大 20 m で， 一般に 高位の段丘間で大きく， また 河川沿いでは上流側で大きい。 段丘崖は 部分的には直立に近いものから, 20°内外の比較的緩傾斜で一部のみが急傾斜するものまである。
大崎低地 [ VI ] の高さは 中央部で 15～30 m， 河川の上流沿岸でも 80 m 以下である。 低地の主面は 自然堤防の部分で やや高まるが， 比高は 1 m 前後で きわめて緩起伏である。 河川は この主面を 1～2 m 下刻し， 急崖をなしている部分が多い。
古川図幅地域の主要水系は 江合川と鳴瀬川の２系で， ほぼ全域がこれに含まれ， 南縁のごく一部が吉田川水系に属している。 地域全体としては 北西から南東に向かう平行的な水系が卓越し， 北東部・南東部・南西部の丘陵地と山地が これとは異なった方向の谷系をもっている。
北西 - 南東方向の水系は 青木原台地 [ II ] と大崎低地 [ VI ] の主部の高度分布に必従的で， 清滝丘陵地 [ III ] の西部 及び 北東部も同じ方向の谷系をもつ。 清滝丘陵地の南～南東部は やや無従的な谷系を示し， 同丘陵のうちでは この部分だけが異質である。 本図幅地域内の三本木丘陵地 [ IV ] の大部分では 北方の鳴瀬川へ開く谷系を示すが， 南縁部の谷は南方に向かっている。 この部分は 吉田川水系に属し， 古川 及び [ 本図幅の南隣の ] 吉岡の両図幅地域にわたる丘陵地について見ると, 本図幅地域内に追跡できる両水系間の分水界は 著しく北に偏っている。 王城寺段丘地 [ Va ] 及び 陣ヶ森山地 [ I ] の谷は 北ないし北東方にのびて 鳴瀬川に開いているが， 段丘地域では 段丘面の一般傾斜に必従的な水系をもち， その上流側では樹枝状系を呈している。 大衡段丘地 [ Vc ] の水系は 三本木丘陵地の一部のものとともに 吉田川系に属し， 扇状地型の段丘面の傾斜に 必従的に西から東へ向かう放射状の水系を示し， 三本木丘陵地の西縁を南流する 馬洗川 に合している。
谷密度は 一般に山地 及び 丘陵地で大きく，
段丘地 及び 台地の末端部で小さい。
そのうちで 青木原台地の北西部は 密度が最も大きく，
清滝丘陵地の東部は最も小さい。
大崎
平地
[
← 低地
]
の主部の水流路は 人工的に改変されている部分が多いが，
水系の密度は疎である。
古川図幅地域の最高点と最低点は それぞれ 455 m と 15 m で， 総起伏量は 440 m である。 本図幅地域を 400 等分した面積 約 1 km2 の区画ごとの起伏量を見ると， 南西部の陣ヶ森山地 [ I ] で最も大きく 150～300 m で， その外側に 50～150 m の区域がある。 また， 青木原台地 [ II ] 及び 清滝丘陵地 [ III ] では 高さ 100 m 以上の部分に起伏量 50～150 m の区域があり， 三本木丘陵地 [ IV ] では 高さ 70 m 以上の部分に起伏量 50～65 m の区域がある。 そのほかは 起伏量が 50 m 以下の区域で， 特に 大崎低地の主部には 3 m 以下の区域が多い。 なお， 南東部の鳴瀬川と [ 江合川と鳴瀬川を結ぶ ] 新江合川 の合流点の西の 師山 には 平野面の上に 敷 m の小突起部があるが， これは丘陵地の肢節末端部が 平野堆積物に埋め残された部分である。
古川図幅地域は 東北地方 緑色凝灰岩地域内の北上川の河谷地域（北村， 1959）に属し， 本図幅地域の地質は 新第三系 及び これを被覆する第四系からなる。
本図幅地域の南西隣の 関山峠 図幅地域 及び 西隣の 薬萊山 図幅地域に位置する 船形 火山の地質については 小倉（1921）によって初めて報告された。 このなかで 小倉は， 船形火山の基盤をなす新第三系は [ 本図幅の南隣の吉岡図幅地域内の ] 吉岡の西方をへて 仙台市の西方まで連続して分布することを明らかにした。 また， 小倉は， この新第三系が仙台市周辺に分布する鮮新統の上部 埋木 層 及び 中部埋木層に相当することを確めた。
東北大学 理学部 地質学古生物学教室では， 矢部長克・野村七平・半沢正四郎ら教官指導のもとに 1942 年以降， 喜多河庸二・庄司力偉・青田俊寿・栗原権四郎らが 本図幅地域の一部を含む隣接各図幅地域の層位学的調査研究を行い， それぞれ卒業論文としてまとめている。
喜多河（1942， MS）及び 庄司（1945， MS）は 主として本図幅地域南端部を含む 三本木 地塊の研究を行い， 中新統を不整合におおう鮮新統を 更に不整合によって２分した。 そして， 下部は 仙台市周辺の 亀岡 層 及び 竜の口 層に， 上部は 北山層・広瀬川凝灰岩 及び 八木山層にそれぞれ対比されることを明らかにした。 一方， 青田（1946， MS）は 岩出山 町を中心とし， 西は 鳴子町， 東は 古川市， 南は 中新田 町にわたる広範な地域の研究を行い， 岩出山より中新田町の北方に連なる平頂丘陵面を 中新世後期に形成された準平原であるとし， その下位の凝灰岩以下の地層をすべて中新統であると解釈した。 その後， 栗原（1949， MS）も 小野田 町を中心とする地域の研究を行い， 青田の解釈を踏襲して [ 本図幅の西隣の薬萊山図幅地域内の ] 宮崎町 及び 中新田町以北の凝灰岩類を中新統とし， 鮮新統を下位の沢渡層と上位の 宮床 凝灰岩とに２分されるとした。
庄司（1954）は [ 本図幅地域の南西部の ] 三本木町より その西方の [ 蓬莱山図幅地域内の ] 薬莢山にわたる広域な地域の亜炭の調査研究を行い， 青田 [ 1946， MS ] 及び 栗原 [ 1949， MS ] の結論を大幅に修正するとともに 中新統を３分し， 鮮新統を５分した。 庄司は， 鮮新統の 王城原層 [ ← 王城寺原 層 ? ] を不整合におおって 宮崎町以北の平頂丘陵を構成している 北川 石英安山岩質凝灰岩を 第四系に属するものであるとした。 その当時， 庄司は 鮮新統を 下位より 広渕 夾亜炭層・ 小牛田 含化石層・ 三本木 夾亜炭層・ 宮床 凝灰岩 及び 王城寺原 夾亜炭層に区分したが， その後の研究（庄司， 1958）によって 地層名の変更を行い， 下位より 広渕層・小牛田層 及び 小野田層に３分した。 小野田層は 従来の三本木夾亜炭層・宮床凝灰岩 及び 王城寺原夾亜炭層を一括したもので， 宮床凝灰岩は 部層として小野田層の中に含まれるものとしている。
宮床凝灰岩の特異性に早くから着目した SHIBATA（1962）は, 本図幅地域以南の地域の研究を行い， 宮床凝灰岩として一括されていたものの中には中新統に含まれるべきもののあることを指摘し， これを 深山 凝灰岩として区別し， 鮮新統のものを 荻ヶ倉 凝灰岩とした。 しかし， 本図幅地域内の宮床凝灰岩の中には 中新統を指示する資料は全くない。
北村信は， 東北大学 理学部 地質学古生物学教室の学生の 稲葉武史・滝口仰士 及び 磯崎美津子の協力を得て， 本図幅の周縁部地域の中新統 及び 鮮新統の層序の再検討を行った。 その成果は [ 上記の学生達の ] それぞれの卒業論文として提出されている。
稲葉（1973， MS）は [ 本図幅地域の北西部の ] 岩出山 以西の地域の研究を行った。 滝口（1975， MS）は [ 本図幅地域の南東部の ] 三本木地塊より [ 本図幅の南東隣の ] 松島地域にわたる範囲の調査を行い， 主として中新統の 大松沢 層の層位的位置づけを明らかにしている。 また， 磯崎（1976， MS）は 三本木丘陵地から [ 本図幅の南隣の ] 吉岡図幅地域にかけての鮮新統の層序を確立し， 宮床凝灰岩の中には安山岩礫を多数取り込む部分もあることから, 宮床複合火砕岩類という名称に変更した。
石田（1972・1978， MS）は [ 本図幅の北隣の ] 岩ヶ崎 ・古川・ [ 本図幅の南隣の ] 吉岡 及び [ 本図幅の東隣の ] 涌谷 の図幅地域を含む 仙台平野の北部全域の鮮新統 及び 第四系の研究を行い， 主として第四系の精密編年を行った。 その成果の一部は 若干の改訂を行って 本報告に盛り込んである。
古川図幅地域は 東北地方 緑色凝灰岩地域内の北上川の河谷地域（北村，
1959）に属し，
西方の奥羽脊梁山脈と東方の北上山地との間に広がる丘陵地帯に位置している。
丘陵地帯は 主として 中新世中期以降の地層によって構成され，
北は 岩手県 一関市周辺を経て 北上市にまで連続し，
南は 仙台市周辺の新第三系分布地帯に連なっている。
丘陵頂部は 西方に次第に高さを増し，
奥羽脊梁山脈の東縁部に連なる。
東方では高度を減じて 低平化し，
やがて 沖積平野の下に没する。
また，
丘陵地帯内にも それぞれ 独立した隆起部と沈降部が配列し，
その間に地質構造上のつながりは存在しない（第 2 図）。
隆起部の主なものは 本図幅地域から
[
本図幅の
]
南隣の吉岡図幅地域にまたがる三本木丘陵地や，
[
本図幅の
]
南隣・東隣 及び 南東隣
[
← 東隣・南東隣 及び 南隣
]
の図幅地域内の
箆岳
丘陵地・
[
石巻の北西方 12 km の
]
旭山
丘陵地・松島
富谷
丘陵地などである。
これらの丘陵地は 東西性ないし南北性の短軸のドーム状構造となっている。
これらの隆起部の中心部には 中新統の下部層が分布し，
ところにより 基盤の三畳系が分布することもある。
また，
これら隆起帯の間の沈降部は 主として鮮新統の分布地域となっており，
その中心部は 第四紀以降も沈降運動を継承し，
大崎低地の沖積平野の下に没しているところも見られる。
本図幅地域の古川市を中心とする盆状構造は その代表的な例であると考えられる。
古川図幅地域は 古川市を中心とする盆状構造の南縁部と北縁部によって構成されている。
[ 本図幅地域の ] 北西部の青木原台地を構成する鮮新統は， 岩出山付近で やや緩やかな「たるみ」を示しながらも ごく緩い傾斜を示している。 丘陵の頂部付近では 更新統の 池月 凝灰岩 [ It ] ・ 下山里 凝灰岩 [ St ] ・ 荷坂 凝灰岩 [ Nc・Nt ] 及び 柳沢 凝灰岩 [ Yt ] が 小野田 層 [ Ost = Ot1～2・Oc・Ot3～7・Os ] を不整合におおっている。 これら地層は 南東に傾斜し， 沖積平野の下に没している。 また， 北東部の清滝丘陵地の東端部では， 小野田層の削剝時に既に低地化していたため, これら凝灰岩の堆積の前に 扇状地堆積物 ないし 河川堆積物からなる 高清水 層 [ Tc ] を堆積させている。
本図幅地域の南部は２分され， 東半部の三本木丘陵地と 西半部の陣ヶ森山地に細分される。
本図幅地域内には 三本木丘陵地の北端部が含まれるにすぎない。 三本木丘陵地は， 本図幅地域の南東に隣接する [ 松島図幅地域内の ] 鹿島台町より, 北西西 - 南南東 ないし 東西方向に軸をもつドーム状隆起帯によって構成される隆起帯で， 中新統の 鹿島台 層・ 青麻 層 及び 大松沢層 [ Oss ] と 鮮新統の亀岡層 [ Kc ] ・竜のロ層 [ Ts ] ・三本木層 [ Ss ] 及び 宮床凝灰岩 [ Mt ] からなり， 西縁部には更新統の 東原 層 [ Hc・Ht ] が分布する。
陣ヶ森山地は 王城寺原 [ ← 王城寺 ? ] 段丘地 及び 大衡 段丘地によって隔てられている。 陣ヶ森山地は 鮮新統の宮床凝灰岩 及び 小野田層と 更新統の東原層 及び 荒川火砕岩 [ Ap ] によって構成されている。 鮮新統 及び 更新統の東原層は ほぼ水平に近い構造を示している。
次に 古川図幅地域の地質層序の概略を述べる（第 3 図）。 本図幅地域の地質は 新第三系 及び これを被覆する第四系からなる。
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
新第三系は 下位から 大松沢 層・ 亀岡 層・ 竜の口 層・ 三本木 層・ 宮床 凝灰岩 及び 小野田 層に分けられる。 これらのうち 大松沢層は 中新統に属し， ほかは 鮮新統に属する。
大松沢層 [ Oss ] は 新第三系の最下部を占めて， 主として細粒～中粒砂岩からなり， 凝灰質シルト岩 及び 細粒凝灰岩をはさむ。 砂岩は 著しい斜層理を示す。 層厚は 50 m 以上である。 本層から化石は 発見されていない。
亀岡層 [ Kc ] は 大松沢層 [ Oss ] を不整合に被覆している。 主として礫岩・砂岩 及び シルト岩からなり， 数枚の亜炭層 及び ときに細粒凝灰岩をはさんでいて， 砂岩は斜層理を示す。 層厚は 50～70 m である。 [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域内の本層から 植物化石を産する。
竜の口層 [ Ts ] は 亀岡層 [ Kc ] を整合に彼覆している。 主として シルト岩 及び 細粒砂岩からなり， 珪藻泥岩をはさむ。 層厚は 50～60 m である。 本層中から 海棲貝化石 及び 珪藻化石を多産する。
三本木層 [ Ss ] は 竜の口層 [ Ts ] を不整合に被覆している。 主として 粗粒～細粒砂岩 及び 凝灰質シルト岩からなり， 細粒～軽石凝灰岩・礫岩 及び ２枚の亜炭層をはさむ。 砂岩は しばしば斜層理を示す。 層厚は 50～70 m である。 本層中から植物化石を産する。
宮床凝灰岩 [ Mt ] は 三本木層 [ Ss ] を整合に被覆して， 軽石凝灰岩を主とし， 砂質凝灰岩・火山礫凝灰岩・凝灰角礫岩などをはさむ。 層厚は 30～150 m である。
小野田層 [ Ost = Ot1～2・Oc・Ot3～7・Os ] は 竜のロ層 [ Ts ] を軽微な平行不整合に被覆していて， 本層の下部は 三本木層 [ Ss ] と， 中部は 宮床凝灰岩 [ Mt ] と同時異相の関係にある。 主として 軽石凝灰岩・シルト岩 及び 砂岩からなり， 礫岩 及び 亜炭をはさんでいる。 砂岩は ときに斜層理を示す。 本層には 大きくみて 4～5 層の堆積輪廻が認められる。 層厚は 50～200 m である。 本層から 化石が発見されていない。
第四系は 下位から 高清水 層・ 池月 凝灰岩・ 下山里 凝灰岩・ 東原 層（前３者 [ = 高清水層・池月凝灰岩・下山里凝灰岩 ] と同時異相）・ 荷坂 凝灰岩・ 柳沢 凝灰岩・ 荒川 火砕岩・段丘堆積物 及び 沖積層に分けられる。 沖積層は完新統に属するが， ほかは すべて更新統である。
高清水層 [ Tc ] は 小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆していて， 主として 礫岩 及び 砂岩からなり， 軽石凝灰岩などをはさむ。 層厚は 10 m 内外である。
池月凝灰岩 [ It ] は 小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆している。 主として デイサイト軽石凝灰岩 及び 溶結凝灰岩からなり， 下部に礫岩を伴うところがある。 層厚は 50 m 内外である。
下山里凝灰岩 [ St ] は 小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆していて， デイサイト軽石凝灰岩を主とし， 下部に礫岩を伴うところがある。 層厚は 10～30 m である。
東原層 [ Hc・Ht ] は 宮床凝灰岩 [ Mt ] 及び 小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆している。 主として 軽石凝灰岩 [ Ht ] 及び 礫岩 [ Hc ] からなり， 火山礫凝灰岩・凝灰角礫岩・砂岩 及び シルト岩をはさんでいる。 層厚は 20～50 m である。
荷坂凝灰岩 [ Nc・Nt ] は 小野田層 [ Ost ] 及び 下山里凝灰岩 [ St ] を不整合に被覆していて， デイサイト軽石凝灰岩 [ Nt ] を主とし， 下部に礫岩 [ Nc ] を伴うところがある。 層厚は 10～40 m である。
柳沢凝灰岩 [ Yt ] は 小野田層 [ Ost ] ・池月凝灰岩 [ It ] ・下山里凝灰岩 [ St ] 及び 荷坂凝灰岩 [ Nc・Nt ] を不生合に被覆している。 デイサイト軽石凝灰岩からなり， 層厚は 10～60 m である。
荒川火砕岩 [ Ap ] は 宮床石灰岩 [ Mt ] 及び 東原層 [ Hc・Ht ] を不整合に被覆している。 輝石安山岩凝灰角礫岩 及び 火山角礫岩を主とし， 同質溶岩 及び 輝石かんらん石玄武岩火砕岩を伴っている。 厚さは 50 m 以上である。
段丘堆積物 [ td ] は 礫・砂 及び 泥からなり， ６つの堆積物に細分される。 堆積物の厚さは 多くのところで 5 m 以下である。
沖積層 [ a ] は 礫・砂・泥 及び 泥炭からなり， 後背湿地堆積物 [ a2 ] ・自然堤防堆積物 [ a1 ] 及び 河床堆積物 [ a3 ] に分けられる。
次に 古川図幅地域の構造発達史について述べる [ 以下の [注] 参照 ] 。
本図幅地域内の新第三系 及び 第四系は 特に顕著な造構運動による影響を受けていない。
[ 本図幅地域の南東部の ] 三本木丘陵地のドーム状構造は, 鮮新統の小野田層までを含む地層によって構成されているので， 小野田層の堆積後の造構運動によるものである。 しかし， 宮床凝灰岩 内の乱堆積は, 本凝灰岩と下位の三本木層との間に見られる層面辷りに起因するもので， 宮床凝灰岩の堆積時に 造構運動が 既に開始されていたものと解釈される。 三本木丘陵地の北西縁部に分布する竜の口層 及び 三本木層は 走向が N 20～30°E， 傾斜が 20°W 前後の急傾斜帯を作っていて 一種の撓曲帯となっているが， その西方 前面に分布する小野田層は 再び水平になっている。 また， この撓曲帯をまたいで分布する東原層の基底礫岩 [ Hc ? ] の標高差から判断すると， この撓曲の影響が 東原層の堆積後にも及んでいることがわかる。 したがって， 三本木丘陸地のドーム状構造形成に関する造構運動は, 三本木層の堆積後の宮床凝灰岩の堆積時に最高潮に達し， 小野田層の堆積後にほぼ終結したが， 同様の運動は 東原層の堆積後にも 緩やかに継承されたものと考えられる。
[ 図幅地域の北西部の ] 青木原台地の小野田層の中には 岩出山を通る南北方向の向斜状構造が認められる。 この構造は 荷坂凝灰岩の堆積前の形成によるものであるが， 上位に重なる更新統の凝灰岩は, 鮮新統 [ の堆積物 ] とともに, 南東に向って傾下しつつ [ 図幅地域の西部の ] 古川市を中心とする盆地状構造の北翼部となっている。 したがって， 本図幅地域における第四紀の造構運動は, [ 新第三紀の ] 鮮新世末の運動を継承したもので， 運動の量と速度を緩めながらも 完新世まで継続しているものと解釈される。
大松沢層 : 滝口（1975， MS）が命名。
大松沢層は 本図幅地域内の新第三系の最下位を占めて, 本図幅地域の南東端部にわずかに分布し， 主として砂岩からなる。
模式地 : [ 本図幅の南隣の吉岡図幅地域内の ] 宮城県 大郷 町 大松沢 上町 付近である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の南東隅から北西方 2.5 km の ] 三本木町 秋田 の南方の道路で見られる。
分布 及び 層厚 :
三本木町 秋田の南方 及び
[
秋田の東方 1.5 km の
]
三井
[
←
川井
]
から
[
その南方 500 m の
]
沢
[
読み方不明 ;
さわ ?
]
の間付近に分布し，
層厚は 50 m 以上である。
岩相 : 主として細粒～中粒砂岩からなり， 凝灰質シルト岩 及び 細粒凝灰岩をはさんでいる。 細粒～中粒砂岩は 暗灰色～黄褐色， 塊状で， 黒雲母を多量に有し， 凝灰質のものが多い。 著しい斜層理を示し， サンドパイプが一般に認められる。
層位関係 : 本図幅地域内に下位層が露出していないので 不明である。
化石 : 本層から化石は発見されていない。
亀岡層 : HANZAWA et al.（1953）が命名。
亀岡層は 大松沢層 [ Oss ] を被覆して 本図幅地域の南東端部に分布し， 主として礫岩・砂岩 及び シルト岩からなる。
模式地 : [ 本図幅の南南隣の仙台図幅地域内の ] 宮城県 仙台市 亀岡の広瀬川沿岸一帯 [ = 東北大学の青葉山キャンパスの北部一帯 ] である。 本図幅地域内では [ 本図幅地域の南東隅から西北西方 4 km 強の ] 三本木町 多高田 付近 及び [ その東方 2 km の ] 秋田 の南方でよく見られる。
分布 及び 層厚 : [ 本図幅地域の南東隅から西北西方 4.5 km の ] 三本木町 三本木の南方から 秋田～ 桟婦 の間の [ 図幅地域の南東隅付近の ] 一帯に分布していて， 層厚は 50～70 m である。
岩相 : 礫岩・砂岩 及び シルト岩を主とし， 数枚の亜炭層 及び ときに細粒凝灰岩をはさんでいる。 礫岩は 本層の基底部を構成し， 厚さ 5～30 m である。 礫は 大きさ 2～30 cm の円礫であって， 中新統に属する各種の火山岩・暗灰色泥岩・砂岩・シルト岩・軽石凝灰岩だとが見られる。 本層は 下位から上位へ， 斜層理の発達した礫岩， 砂岩， 薄い砂岩とシルト岩の互層を経て 亜炭を含むシルト岩の順序に規則的に重なり， 小侵蝕の凹凸面をもって 同様の順序で重なる地層を繰り返す 堆積輪廻が見られる。 本図幅地域から [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域内の [ 宮城県 黒川郡 ] 大和町 付近の亀岡層は 大きく見て２つの堆積輪廻からなる。 2～3 m の無層理の軽石凝灰岩と ピソライト [ pisolite ; 火山豆石 ] を含む層理の明瞭な細粒凝灰岩は 下位の堆積輪廻の上部を占め， 有効な鍵層である。
東北縦貫道 [ = 東北自動車道 ] の工事現場の [ 大衡村 ] 奥田付近（ [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域内）で 本層は もっともよく発達し， 累重関係がよく観察される。 磯崎（1976， MS）は 下位から上位に向って次のように記述している（第 4 図） [ 以下の [注] 参照 ] 。
層位関係 : 下位の大松沢層 [ Oss ] を基底礫岩をもって不整合に被覆している。
化石 : 庄司（1954）によれば， [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域の北東部の朝日炭鉱 [ 位置不明 ] 及び 石神井 炭鉱 [ 位置不明 ] の坑内で 次の植物化石を産する。
竜の口層 : HANZAWA et al.（1953）
竜の口層は 亀岡層 [ Kc ] を被覆して 本図幅地域の南東部に分布し， 主としてシルト岩 及び 砂岩からなる。
模式地 : 宮城県 仙台市 青葉山 竜の口沢付近 [ = 東北大学の青葉山キャンパスの南方付近 ] である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の南東隅から西北西方 5 km の ] 三本木町の 南町 付近でよく見られる。
分布 及び 層厚 : 三本木町 南町付近から南南西方の 萱刈 付近一帯に分布し， 層厚は 50～60 m である。 三本木町の北方の古川向斜の沖積層の下の竜の口層は， 深井戸のデー夕によれば 120 m 以上と考えられる。
岩相 : 主としてシルト岩 及び 細粒砂岩からなり， 珪藻泥岩をはさんでいる。 シルト岩は 暗灰色～青灰色， 塊状， 軟弱で， 風化面が 特徴ある黄褐色を示し， 乾燥すると 菱形の細片に割れる。 細粒砂岩は 青灰色， 軟弱， 黒雲母を有し， 本層の上部に多い。
層位関係 : 下位の亀岡層 [ Kc ] を整合に被覆している。
化石 : 海棲貝化石 及び 珪藻化石を多産する。 第 1 表に貝化石を， 第 2 表に海棲浮遊性～底棲 珪藻化石を層準別に示した。 なお， その採集地点を第 5 図に示す。 磯崎（1976， MS）によれば， [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域の北東部の 大衡村 大森の西方 400 m 東北縦貫道の工事現場の露頭 [ = 第 5 図 及び 第 1 表の地点 9 ] より かにの甲羅 及び 魚の脊椎骨を， 大衡村 坂下の東北縦貫道の露頭 [ = 第 5 図 及び 第 1 表の地点 8 ] より 鯨の脊椎骨・肋骨などの化石を産出したという。
|
|
三本木層 : 喜多河（1941， MS）が命名。
三本木層は 竜の口層 [ Ts ] を被覆して 本図幅地域の南東部に分布し， 主として 砂岩 及び シルト岩からなる。
模式地 : 本図幅地域内の [ 図幅地域の南東隅から西北西方 6 km の ] 宮城県 三本木町 廻山 の南方一帯。
分布 及び 層厚 : 三本木町 廻山付近から 混内山 を経て 萱刈 の南西方一帯に分布している。 層厚は 50～70 m である。
岩相 : 粗粒～細粒砂岩 及び シルト岩を主とし， 細粒～軽石凝灰岩・礫岩 及び ２枚の亜炭層をはさんでいる。 砂岩は 暗灰色， 軟弱で， しばしば斜層理を示す。 シルト岩は 暗灰色， 軟弱であって， 凝灰質のものが多い。 本層は 砂岩・シルト岩 及び 凝灰岩の堆積輪廻をなし， 亜炭層をはさむ。 基底部に 粗粒砂岩 及び 礫岩を伴う。
東北縦貫道の坂下（ [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域内）以北の切割で最もよく累重関係が観察される。 磯崎（1976， MS）は 下位から上位に向って 次のように記述している。
なお， 三本木町 混内山 付近の国道 4 号線沿いの大露頭で， [ 次節の「III.5 宮床凝灰岩」の項で示す ] 第 10 図に示したように 重なっている。 すなわち， 本層の上部の無層理 中粒～細粒砂岩とシルト岩 及び 斜層理の発達した砂岩の 厚さ 13 m の互層が発達する。 シルト岩の上位に 粗粒砂を基質とする中礫岩層が重なる。 本礫岩は 上位に向って細粒砂岩となり, 斜層理を示す。 礫岩・砂岩層は 厚さ 1.5 m である。 さらに上位に 宮床凝灰岩 [ Mt ] が重なっている。
層位関係 : 竜の口層 [ Ts ] の上部の侵食面を 本層の基底礫岩が 不整合関係をもって被覆している。
化石 : 庄司（1954）によれば， 日東 三本木炭鉱の太平坑の第 11 輪廻層の上盤の砂質泥岩から, 多数の Corbicula leana Prime [ マシジミ ] の化石が報告されている。 また， 次の植物化石が 第 6・7 輪廻層の上部頁岩の中から報告されている。
宮床凝灰岩 : 中村（1941， MS）が命名。
宮床凝灰岩は 三本木層 [ Ss ] を被覆して 本図幅地域の南部に分布し， 主として軽石凝灰岩からなる。
模式地 : [ 本図幅の南隣の吉岡図幅地域内の ] 宮城県 大和 町 宮床付近である。 本図幅地域内では 三本木町 蟻ヶ袋 の南東方の道路沿いで よく見られる。
分布 及び 層厚 : [ 図幅地域の南西部の ] 色麻 村 小栗山 の西方 及び 南方一帯と， [ 図幅地域の南部・東西中央やや東の ] 三本木町 蟻ヶ袋からその南南西方の一帯とに分布している。 層厚は 30～150 m である。 三本木町付近では 30 m 内外， 色麻村付近では 50 m 内外であるが， [ 本図幅の ] 南隣の吉岡図幅地域では 局所的に 150 m にも達する。
岩相 : 軽石凝灰岩を主とし， 砂質凝灰岩・火山礫凝灰岩・凝灰角礫岩などをはさんでいる。 これらの火砕岩の岩質は デイサイトのものと安山岩のものとがある。
三本木町 蟻ケ袋の南東方一帯では， 三本木層 [ Ss ] に属する 斜層理を示す砂岩とシルト岩互層 及び, 砂岩などの 数 m 大の巨大な岩塊を取り込んだ軽石凝灰岩からなる。 ここでは 成層した凝灰質シルト岩の巨塊が, あたかも逆断層で切られているかの如く 他の巨岩塊と接している（第 6・7・8 図）。 その南方 200 m 付近では， 成層した礫岩・砂岩・凝灰岩などの互層が 場所毎に全く異なった走向及び傾斜をもって接し， 境界部に軽石凝灰岩が幅の狭い分布でもって発達するのが見られる。 しかし， 下位の三本木層に直接重なる本層中には 岩塊の混入が全くなく， 本層の軽石凝灰岩が 三本木層を整合に被覆している。
本図幅地域の南西部の色麻村一帯の宮床凝灰岩は 凝灰角礫岩が多くなり， その角礫は 安山岩・凝灰質シルト岩などである。 [ 本図幅の南隣の吉岡図幅地域内の ] 模式地付近の道路で 第 9 図のような乱堆積が見られる。
層位関係 : 下位の三本木層 [ Ss ] を整合に被覆している（第 10 図）。
化石 : 宮床凝灰岩中から化石は発見されなかった。 若干 産する竜の口層 [ Ts ] の中のものと同じ貝化石は 取り込まれた岩塊中からのものである。
小野田層 : 庄司（1958）が命名。
小野田層は 竜の口層 [ Ts ] を被覆して 本図幅地域の全域に分布している。 主として 軽石凝灰岩・シルト岩 及び 砂岩 [ ← これらは Os ? ] からなる。
模式地 : 本図幅地域内の宮城県 小野田町の鳴瀬川の南岸の [ 図幅地域の南西隅から北方 8 km 弱の ] 小山 ～ [ 小山の東方 3.5 km の ] 月崎 の間一帯。
分布 及び 層厚 : [ 図幅地域の北西隅付近の ] 宮崎町の烏川流域一帯， [ 図幅地域の北部・東西中央やや西の ] 岩出山町の河川沿い一帯， [ 図幅地域の北東隅付近の ] 古川市の北部一帯， [ 図幅地域の西部・南北中央やや南の ] 小野田町の鳴瀬川の南方一帯 及び [ 図幅地域の南部の ] 色麻村と三本木町の境界地区一帯などに分布している。 層厚は 50～200 m である。 本図幅地域の北半部では 150～200 m， 南半部では 50～100 m である。
岩相 : 軽石凝灰岩・シルト岩 及び 砂岩を主とし， 礫岩 及び 亜炭をはさんでいる [ ← これらは Os ? ] 。
本層には 大きくみて 4～5 層の堆積輪廻が認められ， 各堆積輪廻は 下位より 礫岩・砂岩・薄層理のシルト岩と砂岩の互層， 亜炭を含むシルト岩 及び 細粒凝灰岩からなる。 この中に少なくとも 7 層のよく連続する軽石凝灰岩 [ Ot1～7 ] をはさむ。 堆積輪廻の基底部の礫層 [ 以下の [注] 参照 ] は 下位の侵食小凹凸面をうめて 斜層理の発達した円礫岩 及び 円礫まじりの粗粒砂岩， ときに 礫を欠いた粗粒砂岩からなる。 礫は 安山岩・流紋岩・珪質岩 及び いわゆる緑色凝灰岩からなり， 下位に厚い凝灰岩が発達するときは 軽石円礫が多い。 最下部の堆積輪廻の基底部の礫岩は 小野田層の基底礫岩となっている [ 以下の [注] 参照 ] 。 砂岩は 一般に石英を多く含み， また 著しく凝灰質で， しばしばレンズ状の軽石円礫岩層と互層する。 また， 級化層をなしてシルト岩と互層したり， 薄いシルト岩層と葉状に互層する。 砂岩は ときに斜層理を示す。 漣痕や種々の層間異状はこの層準に多い。 シルト岩は しばしば細粒凝灰岩に側方変化する。 また， 細粒凝灰岩とともに亜炭層 及び 炭質シルト岩層と互層することが多い。 また， このような比較的大きい堆積輪廻の上部の細粒部分は, 砂岩・シル卜岩・亜炭または炭質シルト岩からなる, より小さな堆積輪廻が複合していることが多い。
本層中の主要な軽石凝灰岩は 下位より Ot1～7 の７層である。 Ot1～3 の下部層準のものは 本図幅地域の北西部の宮崎町の北部に分布し， 宮床凝灰岩 [ Mt ] と側方移化の可能性がある。 厚さは 10～20 m で， ときに 20 m 以上である。 細粒～粗粒， 成層するものもあるが， 無層理のものが多い。 Ot4～5 の中部層準のものは 本図幅地域の北東部の古川町の北部から高清水町にかけて分布している。 厚さは 10～20 m， ときに 30 m 以上に達する。 細粒～粗粒， ときに 軽石片が径 40 cm～1 m に達し， 発泡が悪く， 角礫状をなすものがある。 Ot6～7 の上部層準のものは 本図幅地域の中北部の岩出山町一帯に分布している。 厚さは 10～20 m， 細粒～粗粒である。 径 20～50 cm 位の発泡のよい 丸味をもった軽石片をもつことが多い。 Ot7 では 軽石片の中に 多くの角閃石を含む特徴がある。
層位関係 : 下位の竜の口層 [ Ts ] を軽微な平行不整合で被覆する。 小野田層の下部は 三本木層 [ Ss ] と同時異相， また 小野田層の中部は 宮床凝灰岩 [ Mt ] と同時異相の関係にある。
化石 : 本層から化石は 発見されていない。
高清水層 : 松野（1967）が命名。
高清水層は 小野田層 [ Ost ] を被覆して 本図幅地域の北東端部にわずかに分布し， 主として礫岩 及び 砂岩からなる。
模式地 : [ 本図幅の北東隣の 若柳 図幅地域内の ] 宮城県 高清水町 八壁 [ 読み方不明 ; 以下の [注1] 参照 ] 付近の国道 4 号線沿い付近である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の北東隅から南方 3 km 弱の ] 高清水町 荻田原 [ 以下の [注2] 参照 ] 付近で見られる。
分布 及び 層厚 :
古川市
化石沼
[
←
化女沼
]
の東方から高清水町 萩田原一帯に点々とわずかに分布している。
層厚は 10 m 内外である。
岩相 : 礫岩 及び 砂岩を主とし， 軽石凝灰岩などをはさんでいる。 下部は 礫岩， 中部は 細粒の軽石凝灰岩， 上部は 礫まじり粗粒砂岩からなる。 下部の礫岩は 斜層理がよく発達し， 側方 及び 上方へ砂岩 及び シルト岩に変わる。 礫は 中礫～粗礫大の 不ぞろいな円礫からなり， 安山岩・流紋岩 及び 珪質岩が多い。 礫とその充填物との膠結度は よくなく， ルーズである。 シルト岩の中には 亜炭層をはさむ。 中部の凝灰岩は 下部に マトリックスの少ない， 卵大～くるみ大の 粒度のよくそろった軽石を有する 軟弱な凝灰岩がある。 主部は ピソライト [ = 火山豆石 ] や雑多な細粒岩片を含む白色 均質， 軟弱な凝灰岩となっている。 重鉱物は 角閃石が多い。 上部の粗粒砂岩は 安山岩の角礫を多く含み， 軽石質で斜層理が著しく， 砂質凝灰岩 及び シルト岩をレンズ状にはさみ， 軟弱である。
層位関係 : 下位の小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆する。
化石 : 著者の１人の石田（1978， MS）は 高清水層の亜炭層の花粉分析を行い， Abies [ モミ属 ] ， Picea [ トウヒ属 ] ， Pinus [ マツ属 ] （五葉松型を主とする）， Tsuga [ ツガ属 ] などの亜寒帯針葉樹を主とすることを明らかにした。
池月凝灰岩 : 石田（1978， MS）が命名。
池月凝灰岩は 小野田層 [ Ost ] を被覆して 本図幅地域の北西端部にわずかに分布し， 主として デイサイト軽石凝灰岩 及び 溶結凝灰岩からなる。 北村（1967）の北川 石英安山岩の主部に当たる [ 以下の [注] 参照 ] 。
模式地 : [ 本図幅の北隣の岩ヶ崎図幅地域内の ] 宮城県 岩出山町 池月より 鳴子町 川渡 付近の 江合川 の 左岸 [ = 北岸 ] 一帯である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の北西隅から南方 5.5 km の ] 宮崎町 宮崎の北方の尾根 及び 山頂で見られる。
分布 及び 層厚 : 宮崎町 宮崎の北方に分布し， 層序は 50 m 内外である。 [ 本図幅の ] 北隣の岩ヶ崎図幅地域内では 80 m 以上に達する。
岩相 : 粗粒のデイサイト軽石凝灰岩 及び 溶結凝灰岩を主とし， 下部に礫岩を伴うところがある。 模式地の [ 本図幅の北隣の岩ヶ崎図幅地域内の ] 鳴子町の [ 陸羽東線の ] 川渡駅 [ ← 現在は「川渡温泉駅」 ] の北東方の 沢目木 では 小野田層の上部の凝灰岩の上に, 約 5 m の成層した円礫岩・シルト岩 及び 砂岩の互層があり， 最上部には 炭質物を含み 黒ボク状をなす。 また， 赤色のヤケがみられる。 この上に 池月凝灰岩の主部が重なる。 凝灰岩の下底部には 小豆大～大豆大の角礫状の 粒度のそろった, 厚さ 70 cm の軟弱な軽石層がある。 これよりも上位の 5～7 m が強く溶結し， 均質でやや明るい黄灰色を示し， 粗い柱状節理が発達する。 これより漸移して 上位に 厚さ 50 m 以上の弱溶結～非溶結部がある。 軽石片の径は 30 cm 以下で， 扁平な形をなし， 地層面に平行して並ぶことが多く， 灰白色を示し， 暗紫黒色の やや柔らかいマトリックスから浮き出している。 マトリックスの中に 安山岩の岩片が多い。 デイサイト軽石凝灰岩は 大型の石英を多量に有し， 発泡のわるい 径 10～30 cm の軽石片が多く， 軟弱である。 重鉱物は 紫蘇輝石を主とし， 角閃石は少ない。
代表的な溶結凝灰岩を鏡下で見ると 次のとおりである。
層位関係 : 下位の小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆している。
下山里凝灰岩 : 石田（1978， MS）が命名。
下山里凝灰岩は 小野田層 [ Ost ] を被覆して 本図幅地域の北東部に分布し， 主として デイサイト軽石凝灰岩からなる。 北村（1967）の北川 石英安山岩の一部に当たる。
模式地 : [ 本図幅の北隣の岩ヶ崎図幅地域内の ] 宮城県 岩出山町 下山里 [ 以下の [注1] 参照 ] 付近である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の北東隅から南西方 3 km の ] 古川市 清滝 [ 以下の [注2] 参照 ] 付近で見られる。
分布 及び 層厚 : 古川市 清滝付近一帯に分布し， 層厚は 10～30 m である。
岩相 : デイサイト軽石凝灰岩を主とし， 下部に礫岩を伴うところがある。 軽石凝灰岩は 粗粒の やや発泡のよくない 角ばった灰白色の軽石片を主とし， 基質が少なく， 軟弱である。 軽石片の最大経は 30 cm 内外である。 軽石片の重鉱物は 紫蘇輝石を主とし， 量が少ない。 基質は粗粒で， 多量の火山ガラス片を含んでいる。 下山里凝灰岩は 下位層を切る 谷状の凹地を埋積する形で堆積し， 下底には 旧地形面に平行して ピソライトを含む厚さ 2～3 m の細粒な部分を伴い， 主部の粗粒な軽石凝灰岩に漸移している。
層位関係 : 下位の小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆している（第 11 図）。
東原層 : 磯崎（1976， MS）が命名。
東原層は 宮床凝灰岩 [ Mt ] 及び 小野田層 [ Ost ] を被覆して 本図幅地域の南西部 及び 中南部に分布し， 主として 軽石凝灰岩 [ Ht ] 及び 礫岩 [ Hc ] からなる。
模式地 : [ 図幅地域の東西中央付近・南端から北方に 3 km 強の ] 宮城県 色麻 村 東原付近。
分布 及び 層厚 : 小野田町の鳴瀬川の南方一帯 及び 色麻村の 愛宕山 [ ← 図幅地域の東西中央付近・南端から北方に 2.5 km ] 付近一帯に分布していて， 層厚は 20～50 m である。 鳴瀬川の南方一帯では 30～50 m， 愛宕山付近一帯では 20～30 m である。
岩相 : 軽石凝灰岩 [ Ht ] 及び 礫岩 [ Hc ] を主とし， 火山礫凝灰岩・凝灰角礫岩 [ Ht ] 及び 砂岩・シルト岩 [ Hc ] をはさんでいる。 軽石凝灰岩は 本層の上半部を構成し， 灰白色， 軟弱で， 石英に富んでいる。 小野田町nの鳴瀬川の南方一帯では 上記のような酸性のものは少なく， 安山岩凝灰角礫岩・火山礫凝灰岩が多くなる。 礫岩は 本層の下半部を構成している。 礫岩は 径 5～10 cm の円礫を主とし， 基質は粗粒な砂からなり， 膠結度が悪く ル一ズである。 上位に向って 中礫岩から細礫岩へと変化し， マトリックスも 石英に富んだ細粒の砂となる。 シルト岩は 薄い砂岩をはさんで互層し， 層理は明瞭である。 砂岩は ときに斜層理を示す。
層位関係 : 下位の小野田層 [ Ost ] を不整合に被覆している。 本層は 高清水層 [ Tc ] ・池月凝灰岩 [ It ] 及び 下山里凝灰岩 [ St ] と同時異相であろうと解釈している。
荷坂凝灰岩 : 石田（1978， MS）が命名。
荷坂凝灰岩は 小野田層 [ Ost ] 及び 下山里凝灰岩 [ St ] を被覆して 本図幅地域の北部に分布し， 主として デイサイト軽石凝灰岩からなる。 北村（1967）の北川 石英安山岩の一部に当たる。
模式地 : [ 本図幅の北隣の岩ヶ崎図幅地域内の ] 宮城県 岩出山町 荷坂 [ ← 上真山 荷坂向 ] 付近である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の東西中央・北端の ] 岩出山町 上野目 付近でよく見られる。
分布 及び 層厚 : [ 図幅地域の東西中央・北端から南方 2 km の ] 岩出山町の [ 陸羽東線の ] 岩出山駅の南西方の丘陵から 同駅の東方の丘陵を経て, 本図幅地域の北東端の高清水町に至る地区に分布している。 層厚は 10～40 m である。
岩相 : 細粒のデイサイト軽石凝灰岩 [ Nt ] を主とし， 下部に 礫岩 [ Nc ] を伴うところがある。 模式地の荷坂付近では 単一層で細分できない。 一般に 淡紫灰色～淡赤色を示す 無層理の 軟弱な 細粒軽石凝灰岩で， 一部に 発泡のよい 丸味を帯びた 径 20 cm 内外の軽石片が密集するところがある。 軽石片の重鉱物は 紫蘇輝石を主とし， 角閃石は少ない。 マトリックスには 石英を多く含み， まれに 黒色の火山ガラス片も含まれている。 安山岩・緑色凝灰岩などの雑多な岩片が多く， 全体に 角礫まじりの砂礫層のように見えるところもある。 荷坂凝灰岩は 2～3 層に細分される可能性がある。
層位関係 : 小野田層 [ Ost ] の色々な層準 及び 下山里凝灰岩 [ St ] を 著しい凹凸面をもって 不整合に被覆している。
柳沢凝灰岩 : 石田（1978， MS）が命名。
柳沢凝灰岩は 小野田層 [ Ost ] ・池月凝灰岩 [ It ] ・下山里凝灰岩 [ St ] 及び 荷坂凝灰岩 [ Nc・Nt ] を被覆して 本図幅地域の北半部に広く分布し， 主として デイサイト軽石凝灰岩からなる。 北村（1967）の北川 石英安山岩の一部に当たる。
模地式 : 本図幅地域内の [ 図幅地域の北西隅から南南東方 6 km 強の ] 宮城県 宮崎町 柳沢付近である。
分布 及び 層厚 : 宮崎町の烏川の東方の丘陵一帯から岩出山町一帯を経て, 古川市 清滝 及び 高清水町に至る地区に広く分布している。 層厚は 10～60 m である。
岩相 : 灰白色～淡赤灰色， 軟弱な デイサイト軽石凝灰岩である。 軽石は 発泡がよく， 絹糸状の光沢を有する中粒の軽石粒で， ときに径 20 cm 内外になる。 重鉱物は 紫蘇輝石のほかに 角閃石を多く含む。 マトリックスは 細粒で， 安山岩ほどの細粒角礫を多く有するところもある。 柳沢凝灰岩の下底には ピソライトを含む 厚さ 2 m 内外の細粒層があり， 主部では 全体に不規則で 粗い葉理が見られる。 模式地の柳沢では 柳沢凝灰岩は 層厚 40 m 以上で， 小野田層の砂礫層 [ Os ? ] の層理面を切る 著しい凹凸面を埋めている。 下底には 2～3 m の厚さの ピソライトを含む細粒凝灰岩があり， 最上部には 数 m の凝灰質の成層した砂礫層があって 新期の火山灰におおわれ， 台地面を構成する。 軽石片は 一般に細粒であるが， 上部には 径 10 cm 内外のものが多い。
層位関係 : 下位の小野田層 [ Ost ] ・荷坂凝灰岩 [ Nc・Nt ] などを不整合に被覆する。
荒川火砕岩 : 北村（1979）が命名。
荒川火砕岩は 宮床凝灰岩 [ Mt ] 及び 東原層 [ Hc・Ht ] を被覆して 本図幅地域の南西部に分布し， 主として 輝石安山岩火砕岩からなる。
模式地 : [ 本図幅の西隣・南西隣・南隣の薬萊山・関山峠・吉岡図幅地域内の ] 宮城県 色麻村の 荒川 流域一帯である。 本図幅地域内では [ 図幅地域の南西隅から北北東方 6 km の ] 色麻村 平沢 の南西方の山地で見られる。
分布 及び 厚さ : 色麻村 平沢の南西方から [ 図幅地域の南西隅から北東方 4 km 弱の 保野川 の左岸（= 北岸）の ] 小栗山 の南方一帯に分布していて， 厚さは 50 m 以上である。
岩相 : 輝石安山岩凝灰角礫岩 及び 火山角礫岩を主とし， 同質 溶岩 及び 輝石かんらん石玄武岩火砕岩を伴っている。 これら火砕岩は 拳大（ときに牛頭大）の暗灰色， 斑状の新鮮な火山岩塊 及び 火山礫を 凝灰質物質が充填している。 一般に 角礫と基質との境は 明瞭であって， 両者の膠結度がすこぶる悪く， ルーズである。
代表的な火山岩塊を鏡下で見ると 次のとおりである。
層位関係 : 下位の宮床凝灰岩 [ Mt ] 及び 東原層 [ Hc・Ht ] を不整合に被覆している。 荷坂凝灰岩 [ Nc・Nt ] 及び 柳沢凝灰岩 [ Yt ] との関係は不明である。 第 3 図の地質総括図では 柳沢凝灰岩 [ Yt ] より上位にしたが， 両凝灰岩 [ = 荷坂凝灰岩 and 柳沢凝灰岩 ] と同時異相の可能性もある。
段丘堆積物は 鳴瀬川 及び 同川の支流をはじめとする主な河川沿い一帯 及び, 台地の上に分布していて， 礫・砂 及び 泥からなる。
本図幅地域の北西部の青木原台地は [ 本図幅の ] 北隣の岩ヶ崎図幅地域の南西部から本図幅地域内にかけて広がる台地で， 頂面は 南東に緩傾斜している。 この青木原台地の南東端部の 岩出山町 大久保 [ ← 陸羽東線の東大崎駅の西方 1.5 km ] ・ 中新田 町 東北原 [ ← 岩出山町 大久保の南南西方 1.5 km 強 ] などで 面の傾斜が他の部分に比してやや緩くなっている。 ここに 河成段丘堆積物 [ t0 ] が見られ， 厚さ 5 m 以下である。 この段丘面は 後述する６つの段丘面のうちの どの段丘面にあたるかはっきりしない。 段丘面は 南東に緩傾斜しつつ， ついに 沖積層の分布地との高度差が 0 となる。
本図幅地域の西部・南西部 及び 中南部には多数の段丘があり， 中位段丘 上段・中段・低段 [ t1～3 ] 及び 下位段丘 上段・中段・低段 [ t4～6 ] の６つの段丘面が識別される。 中位段丘の上段 [ t1 ] 及び 中段 [ t2 ] は [ 第 1 図に示した 図幅地域の東西中央・南端部の ] 大衡段丘地 [ Vc ] に分布している。 中位段丘 [ t1～3 ] は 花川 の扇状地群として形成されたものであるが， 中段 [ t2 ] の形成後に [ 大衡段丘地（Vc）の ] 南部は [ 本図幅の南隣の吉岡図幅地域内の ] 吉田川水系に属し， [ 大衡段丘地（Vc）の ] 北部の王城寺段丘地 [ Va ] に分布するものが 花川水系に留まって 開析され， それぞれの地域で 順次 低位の段丘群が形成された。 従って， 両水系の間で中位段丘の低段 以下の段丘 [ t3～6 ] の高度に差が生じている。 各段丘堆積物の厚さは 5 m 以下で， ときに 10 m 以上に達する。
沖積層は 本図幅地域の東半部に広く分布し， 礫・砂・泥 及び 泥炭からなる。 沖積層は 江合川・鳴瀬川などに沿った 河床堆積物 [ a3 ] と 河道や旧河道沿いの 自然堤防堆積物 [ a1 ] 及び その背後の 後背湿地堆積物 [ a2 ] とからなる。
古川市の南部の [ 図幅地域の南東隅から北西方 5.5 km の ] 百目木 付近では 地表下 27 m で宮床凝灰岩 [ Mt ] に達する。 ここの沖積層の下部は 厚さ 5～6 m の礫混りの粘土からなり， 中部は 砂 及び 粘土からなる。 上部には 数枚の泥炭層をはさむ粘土がある。 沖積層の層序は 古川市までほとんど同様であるが， 古川市の北部の 江合川の左岸の 荒谷 [ ← 図幅地域の北東隅から南南西方 7 km 弱 ] 付近では 上部の粘土の中に厚い泥炭層が発達し， 後背湿地的な環境 [ a2 ] であったことがうかがえる。 本図幅地域の中部の 中新田 町を中心とする地域では， 地表下 12～15 m 以下は礫層となり， その上位に青色の泥が重なる。 ここでは 泥炭層の発達は確認されていない。 江合川に沿った古川市 新田 [ ← 図幅地域の北東隅から南西方 10 km ] 及び 上新田 [ 位置不明 ] では 地表下 25 m までは ほとんどが礫層からなり， その下に基盤と考えられる細粒砂岩が確認されている。 礫層の比較的上位には ところによって砂 及び 泥の層をはさみ， 全体として 河床 [ a3 ] ないし自然堤防の堆積物 [ a1 ] とみなされる。
古川図幅地域内の鮮新統に属する亀岡層 [ Kc ] ・三本木層 [ Ss ] 及び 小野田層 [ Os ] の中には 亜炭層をはさんでいる。 三本木層の中の主要な亜炭層は かつて 盛んに稼行され， 三本木炭田と呼ばれた。
三本木炭田は 本図幅地域の南東部の三本木町 廻山 [ ← 図幅地域の南東隅から西北西方 6 km ] から 萱刈 [ ← 図幅地域の南東隅から西方 5.5 km ] の南西方にいたる地区一帯に位置し， 比較的 交通の便がよい。 本炭田は かつて． 北から南に向って 廻山・ 千貫森 ・長坂山・大崎 及び 日東 三本木などの各炭鉱として亜炭を稼行したが． 昭和 56 年 3 月現在は すべて休山中である。
三本木炭田 [ 以下の [注] 参照 ] の亜炭は 確実でないが， 明治初年に土地の人が燃料として使用したといわれている。 明治 27 年 11 月に鈴木三郎平 氏によって長坂山炭鉱の採炭を開始した記録がある。 その後， 大正 6 年に大崎炭鉱の開発に着手し， 一時は採炭された。 その後 盛衰があり， 昭和 17 年に至り 亜炭鉱業の隆昌につれ 活況を呈した。 昭和 19 年には 各炭鉱で作業の機械化と経営の合理化を計り面目を一新するとともに, 有数の亜炭田地区となった。
三本木炭田の中部 夾亜炭層 [ 以下の [注1] 参照 ] は 最も主要な亜炭層をはさんでいる。 本層の最下部に基底礫岩を有し， 含介化石層 [ 以下の [注2] 参照 ] の侵食面を不整合に被覆している。 この基底礫岩の礫は 安山岩・砂岩・頁岩などの 1～5 cm の小円礫が多い。 膠結物は 主として 石英砂からなるのを特徴としている。 本礫岩 及び 礫質砂岩は比較的薄く 厚さ 2～3 m 以下で， 上位に行くに従い 軽石質粗粒砂岩より灰色の中粒 及び 細粒砂岩となる。 次いで 灰色～淡青色の凝灰岩となる。 凝灰岩は しばしば軽石粒をまじえ， 廻山の南で多量のピソライトを含んでいる。 本層の下部には 凝灰岩 及び 細粒砂岩が多く， この砂岩は 石英粒を多量に含んでいる。 亜炭層は 本層の下部にあり， 炭厚 1.8 m の「本層」及び 0.7 m の「上層」からなる。 本地区の主要炭層は「本層」である。 その直上に 特徴ある軽石質砂岩が認められる。 上部は 凝灰質砂岩 及び 凝灰質頁岩からなり， 全層序は 100 m 以上と算定される。 走向は 北東 - 南西で， 下部では 2～4°で 極めて緩やかな傾斜をなす。 上部に行くに従い 次第に傾斜を増し， 大崎・日東 三本木炭鉱などの坑内では 7～120°北西となり， 上位の凝灰岩層 [ 以下の [注3] 参照 ] との境界付近では 20°以上となる。
三本木炭田に属する各炭鉱の亜炭層の炭柱図を第 12 図に示す。 千貫森炭鉱の亜炭の発熱量は 4,500 Cal である。 長坂山炭鉱 及び 日東 三本木炭鉱の亜炭の発熱量は 4,640～4,680 Cal である。 長坂山炭鉱 及び 日東 三本木炭鉱の昭和 21 年の生産量は, 各々 18,045 t 及び 14,749 t である。
QUADRANGLE SERIES
SCALE 1 : 50,000
Akita (6) No. 77
By Nobu KITAMURA, Atsushi ŌZAWA, Takuji ISHIDA and Hisao NAKAGAWA (Written in 1981)
The mapped district is situated about 30 km north of Sendai City, northern Japan. Succession of geologic events in the district is summarized in Table 1.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The Neogene rocks are divided stratigraphically into six formations, that is, Ōmatsuzawa Formation, Kameoka Formation, Tatsunokuchi Formation, Sambongi Formation, Miyatoko Tuff and Onoda Formation.
The Ōmatsuzawa Formation, the lower-most unit of the Neogene in the mapped district, is distributed in the south-eastern part of the district. This formation consists mainly of sandstone with tuffaceous siltstone and fine-grained tuff.
The Kameoka Formation unconformably overlies the Ōmatsuzawa Formation, and is distributed in the south-eastern part of the district. This formation is formed mainly of conglomerate, sandstone and siltstone with lignite.
The Tatsunokuchi Formation conformably overlies the Kameoka Formation, and is distributed in the south-eastern part of the district. This formation is made up mainly of siltstone and fine-grained sandstone with diatomaceous mudstone, and abundantly yields molluscan fossil and diatom fossil.
The Sambongi Formation unconformably overlies the Tatsunokuchi Formation, and is distributed in the south-eastern part of the district. This formation consists mainly of sandstone and tuffaceous siltstone with tuff, conglomerate and lignite, and yields plant fossil.
The Miyatoko Tuff conformably overlies the Sambongi Formation, and is distributed in the southern part of the district. This tuff consists mainly of pumice tuff with sandly tuff, lapill tuff and tuff breccia.
The Onoda Formation unconformably overlies the Tatsunokuchi Formation, and is distributed in the northern part and south-western part of the district. This formation is made up mainly of pumice tuff, siltstone and sandstone with conglomerate and lignite.
The Quaternary is divided stratigraphically into nine, that is, Takashimizu Formation, Iketsuki Tuff, Shimoyamazato Tuff, Higashihara Formation, Nizaka Tuff, Yanagizawa Tuff, Arakawa pyroclastic rock, Terrace deposits and alluvium.
The Takashimizu Formation unconformably overlies the Onoda Formation, and is narrowly distributed in the north-eastern part of the district. This formation is made up mainly of conglomerate and sandstone with pumice tuff.
The lketsuki Tuff unconformably overlies the Onoda Formation, and is narrowly distributed in the north-western part of the district. This tuff is formed mainly of dacite pumice tuff and welded tuff.
Shimoyamazato Tuff unconformably overlies the Onoda Formation, and is distributed in the north-eastern part of the district. This tuff consists mainly of dacite pumice tuff.
The Higashihara Formation unconformably overlies the Miyatoko tuff and Onoda Formation, and is distributed in the south-western part of the district. This formation is made up mainly of pumice tuff and conglomerate with lapilli tuff, tuff breccia, sandstone and siltstone.
The Nizaka Tuff unconformably overlies the Onoda Formation and Shimoyamazato Tuff, and is distributed in the northern part of the district. This tuff consists mainly of dacite pumice tuff.
The Yanagizawa Tuff unconformably overlies the Onoda Formation, Nizaka Tuff, etc., and is distributed in the northern part of the district. This tuff is made up mainly of dacite pumice tuff.
The Arakawa pyroclastic rock unconformably overlies the Miyatoko Tuff and Higashihara Formation, and distributed in the south-western part of the district. Arakawa pyroclastic rock is formed mainly of pyroxene andesite pyroclastic rock.
The terrace deposits are widely distributed in the district, and consist of gravel, sand and mud. The alluvium is very widely distributed in the district, and is made up of gravel, sand, mud and peat.
昭和 56 年 10 月 26 日 印刷 昭和 56 年 10 月 30 日 発行 著作権所有 通商産業省 工業技術院 地質調査所 (C) 1981，Geological Survey of Japan