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地質調査研究報告 Vol.73 No.5/6（2022）

特集：鹿児島県トカラ列島周辺の海洋地質 －2020年度調査航海結果－

表紙

トカラ列島周辺海洋地質調査

トカラ列島周辺海洋地質調査　地質調査総合センター（GSJ）では1970 年代から日本周辺海域の20 万分の1 海洋地質図を発行している．本特集号では沖縄トラフ北部海域調査の一環として，トカラ列島周辺海域で実施した反射法地震探査，海底地形調査，磁力調査，表層堆積物調査の結果について報告する．
上：鹿児島県トカラ列島の火山島である横当島と上ノ根島
　　右手前の島が上ノ根島，左奥に見えるのが横当島
左上：反射法地震探査で使用するストリーマケーブルの展開
中下：表層試料を採取するための木下式グラブサンプラー
右下：岩石試料を採取するためのドレッジャー

（写真・文：井上卓彦）

目次

全ページ　PDF ： 73_05_full.pdf ［51MB］

タイトル著者PDF
巻頭言
鹿児島県トカラ列島周辺の海洋地質−2020 年度調査航海結果− 井上卓彦・天野敦子・板木拓也 73_05_01.pdf ［3.6MB］
論文
GB21-1 及びGK20 航海（トカラ列島周辺海域）における海底地形観測 高下裕章・佐藤太一・横山由香・佐藤悠介・三澤文慶 73_05_02.pdf ［8.3MB］
GB21-1 及びGK20 航海（トカラ列島周辺海域）における磁気異常観測の概要 高下裕章・佐藤太一・横山由香・佐藤悠介・三澤文慶 73_05_03.pdf ［6MB］
概報
トカラ列島南西沖におけるGB21-1 航海の反射法音波探査概要 石野沙季・三澤文慶・有元　純・井上卓彦 73_05_04.pdf ［7.7MB］
GK20 航海での高分解能サブボトムプロファイラー探査に基づくトカラ列島周辺海域の海底下浅部構造 三澤文慶・鈴木克明 73_05_05.pdf ［15MB］
資料・解説
トカラ列島南部海域で得られた海底岩石試料の特徴
 石塚　治・石野沙季・鈴木克明・横山由香・三澤文慶・有元　純・高下裕章・井上卓彦 73_05_06.pdf ［8.2MB］
概報
GB21-1 航海においてトカラ列島周辺海域で採取された堆積物および堆積岩の石灰質微化石に基づく年代推定 有元　純・宇都宮正志 73_05_07.pdf ［4.3MB］
論文
宝島及び諏訪之瀬島周辺海域の底質分布とその制御要因
 鈴木克明・板木拓也・片山　肇・兼子尚知・山﨑　誠・徳田悠希・千徳明日香 73_05_08.pdf ［7.5MB］
概報
宝島及び諏訪之瀬島周辺海域における海洋環境
 板木拓也・鈴木克明・池内絵里・及川一真・片山　肇・飯塚　睦・鈴木　淳・高柳栄子 73_05_09.pdf ［5MB］
論文
Export and dispersal of coastal macrophyte-derived organic matter to deep offshore sediment around the Tokara and
Yaeyama Islands, southwest Japan: Evaluation using quantitative DNA probing techniques
 MIYAJIMA Toshihiro, HAMAGUCHI Masami, NAKAMURA Takashi, KATAYAMA Hajime and HORI Masakazu 73_05_10.pdf ［1.5MB］
概報
トカラ列島周辺の深海域における表層堆積物の微生物群集構造
 池内絵里・鈴木克明・井口　亮・鈴木　淳 73_05_11.pdf ［1.3MB］
トカラギャップ周辺海域における現生貝形虫群集（予報）
 中野太賀・岩谷北斗・鈴木克明・板木拓也・久保　観・佐々木聡史 73_05_12.pdf ［1MB］
トカラ列島周辺海域（GB21-1 航海）で採取された海底表層堆積物の化学組成
 久保田　蘭・太田充恒・立花好子・板木拓也・片山　肇・鈴木克明・間中光雄 73_05_13.pdf ［1MB］

要旨集

GB21-1及びGK20航海（トカラ列島周辺海域）における海底地形観測

高下裕章・佐藤太一・横山由香・佐藤悠介・三澤文慶

　トカラ列島南部海域において，海域地質図作成を目的としたマルチビーム音響測深装置（MBES）による海底地形航走観測を実施し，高解像度海底地形図を作成した．その結果，2つの線状構造（N24°E，N73°E方向）が混在する地域であることが明らかになった．これらの線状構造はそれぞれ沖縄トラフ拡大とトカラギャップの形成に関する構造である可能性が高く，本海域は琉球弧における背弧リフト形成史の理解に重要であると考えられる．さらに海底地形が高解像度で得られたことで，横ガン海丘南部にN73°E方向に配列する海丘群を発見し，横当雁行海丘群として記載した．この海丘群はダイポール型の磁気異常と反射法地震探査の観測結果から，火山性の構造であることが推測される．

GB21-1及びGK20航海（トカラ列島周辺海域）における磁気異常観測の概要

高下裕章・佐藤太一・横山由香・佐藤悠介・三澤文慶

　トカラ列島南部海域において，海域地質図作成を目的とした地磁気観測を実施し，三成分磁力計の観測値に基づき全磁力異常図を作成した．全磁力の計算には東・東南アジア磁気異常図改訂版第3版を用いた補正を試みた．フラックスゲート型船上三成分磁力計の観測値が精度よく観測されていたこともあり，曳航型セシウム磁力計と同程度の全磁力値を得ることができた．さらに本手法で解析した結果には，測線交点部のエラーがほぼ存在しなかった．今回試した補正方法はセシウム磁力計の観測等でも応用できると考える．島弧部では多くのダイポール型磁気異常が見られ，地形との関連から活発な火山活動が推測される．一方で海溝側は磁気的に起伏が小さく島弧部ほど顕著ではなかった．また，トラフ側では正の磁気異常の目玉が見られた．地形的には海丘のような地形があるが，さほど明瞭でないことから考えると海底面に現在現れていない海底下の大規模な火成活動を反映している可能性が考えられる．

トカラ列島南西沖におけるGB21-1 航海の反射法音波探査概要

石野沙季・三澤文慶・有元　純・井上卓彦

　海洋地質図の作成を目的として，GB21-1航海はトカラ列島南西沖を中心にマルチチャンネル反射法音波探査を行った．高密度な測線間隔の反射断面をもとに，音響層序及び地下構造をまとめた．火山フロント西方では不整合面を基準にOT1層からOT4層の4層を区分した．火山フロント西方で認められた断層は，OT1層に変位を生じさせた正断層とOT3層に累積性のある変位を生じさせた正断層を識別した．OT1層に変位を生じさせた正断層は西横当海丘東方で北北東–南南西走向に分布する．OT3層に累積性のある変位を生じさせた断層は火山フロント西方に広く分布し，沖縄トラフ東縁部で北東–南西走向を，宝島南西沖で東北東–西南西走向を呈する．OT3層に累積性のある変位を生じさせた断層は，OT2層堆積後に北部沖縄トラフ背弧拡大に起因する北西–南東方向の引張応力によって形成されていると考えられる．火山フロント東方では，音響的な層相の違い及び断層に伴って生じたと考えられる不整合面をもとにして地層をTK1層からTK4層の4層に区分した．火山フロント東方に分布する断層は，TK4層に累積性のある変位を与えた正断層とTK3層及びTK4層に同様の変位を与えた正断層に識別された．TK4層に累積性のある変位を与えた正断層は，調査海域南端である奄美舟状海盆の北縁にて東西走向で認められた．TK3層及びTK4層に同様の変位を与えた正断層は，宝島東方に西北西–東南東走向で分布する．調査海域で追跡可能であった断層の特徴は火山フロントの東西で異なることが明らかになった．今後，音響層序にもとづいた断層の特徴と堆積層の年代分析を組み合わせることにより，琉球弧北部のテクトニクスに関する議論の発展が期待される．

GK20航海での高分解能サブボトムプロファイラー探査に基づくトカラ列島周辺海域の海底下浅部構造

三澤文慶・鈴木克明

　GK20航海では，2021年3月に実施した望星丸GB21航海に先行して，2020年11月初旬から12月初旬に第二開洋丸（海洋エンジニアリング株式会社）を用いて，トカラ列島周辺海域の沖縄トラフ域・火山フロント域・琉球弧にて高分解能サブボトムプロファイラー探査を行い，本海域の海底下浅部に関する地質情報を取得した．本論では，SBP探査により明らかになったトカラ列島周辺海域の海底下浅部の地質構造をまとめる．沖縄トラフ域では，よく成層したトラフ充填堆積層の構造と正断層の発達を確認した．火山フロント域では島嶼や地形的高まり部分では内部構造は不明であったが，平坦面部分では成層した堆積層の詳細な構造及び宝島南方に位置する6列の海丘群である横当雁行海丘群（仮称）の存在を確認した．琉球弧では，大島新曽根の北縁部でサンドウェーブとみられる層相を確認した．奄美舟状海盆では成層した堆積層と正断層によって区切られた凹地状の地形の発達が明らかになった．

トカラ列島南部海域で得られた海底岩石試料の特徴

石塚　治・石野沙季・鈴木克明・横山由香・三澤文慶・有元　純・高下裕章・井上卓彦

　トカラ列島南部海域において，海域地質図作成に資する目的で，ドレッジによる海底岩石の採取を行った．火山体と考えられる海山及び海丘についてその噴出物を採取してその火山活動を理解することと，音波探査で認識された堆積物層の年代決定を主な目的として実施した．その結果，琉球弧火山フロント近傍及び沖縄トラフ内の2つの火山体で主に流紋岩及び玄武岩からなる噴出物が採取された．また断層崖と考えられる2地点で,露頭を構成する泥岩を採取した．火山岩類の全岩主成分分析を実施した結果，琉球弧の火山フロントに近い火山体で採取した玄武岩は，琉球弧火山フロントと同レベルかつ沖縄トラフ内の玄武岩よりやや少ないアルカリ金属元素濃度を示す一方，沖縄トラフ内の流紋岩溶岩は，火山フロント近傍の流紋岩類に比べてアルカリ金属元素濃度が高い特徴を持つことが明らかになった．

GB21-1航海においてトカラ列島周辺海域で採取された堆積物および堆積岩の石灰質微化石に基づく年代推定

有元　純・宇都宮正志

　GB21-1航海においてトカラ列島周辺海域から採取された海底堆積物・堆積岩試料について，年代決定に有効な石灰質微化石（石灰質ナノ化石・浮遊性有孔虫）の検討を行った．前弧側1地点および背弧側2地点から得られた計7試料のうち，背弧側で得られた採泥試料およびドレッジ試料の一部は0.29 Ma以降の堆積年代を示し，未固結部は現世の表層堆積物と考えられる．一方，前弧側のドレッジ試料および背弧側のドレッジ試料の一部は下部–中部更新統に対比される可能性が高く，示準化石の産出状況から堆積年代は約0.9 Ma（一部は0.8 Ma以降）から0.43 Maの間に制約される．

宝島及び諏訪之瀬島周辺海域の底質分布とその制御要因

鈴木克明・板木拓也・片山　肇・兼子尚知・山﨑　誠・徳田悠希・千徳明日香

　トカラ列島南部海域において実施した海底地質調査航海GB21-1では，61地点で表層採泥，2地点で柱状試料採泥を実施した．おおむね水深800 m以上の平坦な海底には泥質堆積物が分布し，多くの地点で強い生物擾乱を受けている．コア試料分析によれば，生物擾乱の影響は少なくとも海底下約2 m程度まで見られる．砂質堆積物や礫，露頭の分布は，必ずしも浅い水深には限定されない．こうした底質分布は島嶼部に加えて海底下の堆積物供給源となりうる海底火山の存在に規制されていると思われる．宝島周辺で多く見られるリップルなどのベッドフォーム，生物遺骸の局所的な濃集，露頭や礫質堆積物の分布は，本海域で蛇行する黒潮の強い影響を示唆する．諏訪之瀬島南西方では，海底表面にリップルを呈する火山灰質砂層の下位に泥質堆積層が存在し，その粒径コントラストや粒子組成から，諏訪之瀬島など近傍の陸地から，例えば斜面崩壊などを起源としてイベント的に堆積した可能性がある．

宝島及び諏訪之瀬島周辺海域における海洋環境

板木拓也・鈴木克明・池内絵里・及川一真・片山　肇・飯塚　睦・鈴木　淳・高柳栄子

　GB21-1航海（2021年2月28日～3月30日）において，トカラ列島周辺海域の計61地点でCTD観測と底層水サンプリングを実施した．調査海域は，黒潮が東シナ海からフィリピン海に流出する流路に位置しており，表層から底層にかけて，黒潮水，北太平洋亜熱帯モード水，北太平洋中層水，北太平洋深層水に区分される．横当島周辺の表層は低温・高塩分で特徴付けられ，これは地形的高まりによる鉛直混合の影響と考えられる．宝島東方沖では，海底付近に厚さ数十メートルの高濁度層が観測されており，海底面上の流れによる懸濁作用によるものと考えられる．

定量的DNA検出技術を利用したトカラ列島・八重山諸島近海堆積物における沿岸植生帯由来有機物の分散・貯留状況の解析

宮島利宏・浜口昌巳・中村隆志・片山　肇・堀　正和

　沿岸海浜部に発達する海草藻場・大型藻類群落・マングローブ等の植生帯からは，その一次生産物が外洋域に多量に流出しており，深海への炭素貯留や深海生物生産の駆動に貢献することを通して沿岸植生帯による生態系サービスの重要な媒体となっていると考えられるが，その実態は断片的にしか分かっていない．本研究では，新たに開発した定量的PCR技術を応用して，八重山諸島近海及びトカラ列島近海の外洋表層堆積物における植物由来DNA分子の面的分布を定量的に評価することにより，沿岸植生帯に由来する有機物の深海底への供給を植物種別に立証し，起源推定を行うとともに，その分散過程を支配する要因としての黒潮の役割について考察した．また，比較のために底質中の全有機炭素，炭素・窒素安定同位体比，炭酸塩，比表面積等の分布を調査し，外洋底質への有機炭素貯留とそれに対する沿岸植生帯の潜在的寄与に関して検討を行った．

トカラ列島周辺の深海域における表層堆積物の微生物群集構造

池内絵里・鈴木克明・井口　亮・鈴木　淳

　日本周辺の深海域における表層堆積物の微生物分布情報の蓄積のため，トカラ列島周辺海域で実施した海域地質調査（GB21-1）において，表層堆積物の微生物の群集解析を行った．採取した表層堆積物47試料のうち42試料からのDNA抽出に成功し，ハイスループットシーケンサーによる塩基配列の決定，R（R Core Team， 2021）による解析を行った．解析の結果，Proteobacteria門のGammaproteobacteriaa綱とAlphaproteobacteriaa綱，次いでActinobacteriotaa門のaActinobacteriaa綱に同定されるDNA配列が多く検出された．微生物群集構造は水深帯及び底質の種類でグループが分かれる傾向にあることが示され，水深と底質に影響を受ける可能性が示唆された.今後調査地点を増やすことで微生物群集の地理的な違いも比較できる可能性がある．本研究はトカラ列島海域において初めて網羅的かつ定量的に底質の微生物群集構造を評価した点で貴重な知見であり，今後の深海域の生物多様性の把握や，環境影響評価を行う上で基礎的な情報として活用されることが期待される.

トカラギャップ周辺海域における現生貝形虫群集（予報）

中野太賀・岩谷北斗・鈴木克明・板木拓也・久保　観・佐々木聡史

　本研究は生物地理分布境界の渡瀬線が設定されている小宝島，悪石島間における海底生物相の変化を，現生貝形虫をモデルとして検討すると共にトカラギャップ周辺海域における現生貝形虫群集構造を明らかにすることを目的とする．解析にはGB21-1航海によって採取された表層堆積物5試料を用い，トカラ列島に属する宝島周辺海域における現生貝形虫の空間分布を検討した．結果として，研究海域から貝形虫が初めて認められ，60属以上を同定した．産出した貝形虫の多くは，亜熱帯域～熱帯域に生息する分類群であった．R-modeクラスター分析の結果，3つの貝形虫種群に分類され，Q-modeクラスター分析では2つの貝形虫相が認定された．これらの種群や貝形虫相は水深や含泥率と相関関係を示したことから，宝島周辺の貝形虫群集は水深に伴い変化する底質の影響を受けると推測される．

トカラ列島周辺海域（GB21-1 航海）で採取された海底表層堆積物の化学組成

久保田　蘭・太田充恒・立花好子・板木拓也・片山　肇・鈴木克明・間中光雄

　トカラ列島周辺海域から採取した海底表層堆積物56試料について，主成分元素および微量元素24元素を定量した結果を示し，化学組成の特徴や分布特性について検討を行った．本調査海域の海底堆積物は，過去に調査した沖縄本島周辺海域の海底堆積物に比べ， T-Fe2O3（全鉄量をFe2O3に換算したもの），MgO，MnO濃度が高くCaOの濃度が低い傾向がみられ，生物遺骸粒子より陸源性砕屑粒子の寄与が大きいと考えられた．Al2O3濃度とCaO，K2O，T-Fe2O3濃度の関係から，特に諏訪之瀬島および宝島周辺の浅い海域では砕屑粒子の寄与が大きいことが分かった．宝島西部海域のシルト–粘土質試料についてMn，Ni，Cu，Zn，Pbの濃集が認められ，初期続成作用により堆積層表層部で粒子表面に吸着したものと考えられた．