Neogene biosiliceous sedimentary sequence and radiolarian biostratigraphy in the Tainai area, Niigata Prefecture

本論文は、日本列島の日本海側における新第三系（Neogene）の層序を扱う。この地域では、新第三系の厚い堆積物が新第三系以前の基盤岩を覆い、日本海の発達に伴う主要な環境変化およびテクトニクス（地殻変動）の転換を記録している。地域的な枠組みとして、堆積相は下部中新統（Lower Miocene）の陸域の火山性／火砕性堆積物から、浅海の海進層へ、次いで中部〜上部中新統（Middle–Upper Miocene）の深海性の生物起源珪質堆積物へ、そして最後に隆起に関連した鮮新世〜更新世（Plio-Pleistocene）の珪質砕屑物（siliciclastic）による充填へと移行する。新潟県北部では、胎内（Tainai）地域に形成（formation）レベルの確立した区分（Kamagui, Shimoseki, Uchisugawa, Kuwae Formations）があり、胎内川沿いのNatsui Sectionは、Shimoseki FormationからKuwae Formationにわたる、アクセスしやすく比較的連続的な露頭を提供する。本セクションは微化石および年代層序（chronostratigraphy）の研究史が長いが、著者らの具体的な目的は、Natsui Section（河川北側の崖）の中部〜上部中新統の放散虫（radiolarian）生層序を新たに提示し、その放散虫による制約を用いて、Uchisugawa FormationとKuwae Formationの間の不整合（unconformity）が表す期間を再評価することである。

放散虫と珪藻（diatoms）は、Uchisugawa FormationからKuwae Formationの基底部にかけて豊富に産出し、回収された放散虫群集は、日本海および中〜高緯度の北太平洋における中部〜上部中新統の層序から既報のものと類似している。層序的な産出に基づき、研究対象区間は下位から順に3つの放散虫帯に区分される：**Eucyrtidium inflatum Zone**、**Lychnocanoma magnacornuta Zone**、**Lipmanella redondoensis Zone**。E. inflatum Zoneは、*E. inflatum*の存在と*L. magnacornuta*の不在の組合せ（Samples 04–11）により同定され、さらにSample 08とSample 10の間で*Cyrtocapsella tetrapera*が急減することを用いてSubzones aとbに細分される。L. magnacornuta Zoneは、*L. magnacornuta*の全産出範囲（Samples 13–16）として定義される。L. redondoensis Zoneは、*L. magnacornuta*の最終産出と*Lychnocanoma parallelipes*の初産出の間（Samples 17–20）に設定される。重要な点として、Uchisugawa FormationとKuwae Formationの岩相層序学的な境界（lithostratigraphic contact）はL. redondoensis Zoneの内部に位置する。したがって、放散虫生層序は、その境界が不整合であることを独立には確認しない。それでも著者らは、放散虫の結果は、不整合が表す時間が**従来提案より短い**ことを示すと解釈し、従来の約350万年のギャップ（10〜6.5 Ma）という提案ではなく、**9.0〜7.0 Maの間で200万年未満（<2 million years）**と見積もっている。

本研究はNatsui Sectionに焦点を当てる。ここでは、Shimoseki FormationおよびUchisugawa Formationの中部〜上部中新統の生物起源珪質堆積物（biosiliceous deposits）と、Kuwae Formationの鮮新世（Pliocene）の砂質シルト岩／砂岩が、胎内川の河岸段丘の崖に沿って露出する。各ユニットの岩相層序学的背景は次のように記載される：Shimoseki Formationは流紋岩質凝灰岩（rhyolitic tuffs）を伴う層状の珪質硬質泥岩（bedded siliceous hard mudstone）、Uchisugawa Formationは厚さ約90 mの塊状のオリーブ灰色の珪藻質泥岩（massive olive-gray diatomaceous mudstone）で、基底付近に海緑石質砂岩（glauconitic sandstone）、硬質泥岩、および凝灰岩を伴う。Kuwae Formationは砂質シルト岩と砂岩からなる約200 mで、先行研究ではUchisugawaを不整合に覆うと報告されている。放散虫については、試料をランプオイルおよびH₂O₂で処理した後、**63 μm**メッシュのふるいで洗浄した。分散した粒子をピペットでガラススライド上に載せ、永久封入して透過光顕微鏡下で観察した。生層序の帯区分は、番号付き試料（例：Samples 04–20）にわたる主要分類群の初産出／最終産出および産出範囲パターンから確立し、存在／不在の基準による帯の定義や、*Cyrtocapsella tetrapera*の顕著な産出量低下から推定される亜帯境界を含む。さらに、放散虫帯区分を形成境界との関係で評価し、生層序が先行研究で推定された不整合期間を支持するか（あるいは支持しないか）を検討する。

本論文は、Natsui Sectionから、E. inflatum、L. magnacornuta、L. redondoensisの各Zoneからなる明瞭な中部〜上部中新統の放散虫生層序枠組みが得られ、加えて*Cyrtocapsella tetrapera*の顕著な減少を用いてE. inflatum Zoneを細分できると結論づける。この帯区分は、多分野の層序学・古環境研究で広く用いられてきた新潟県北部の典型的な新第三系参照セクションに対し、放散虫に基づく新しい年代層序（chronostratigraphic）制約を与える。重要な含意はUchisugawa FormationとKuwae Formationの層序関係にある。両者の接触面がL. redondoensis Zone内にあるため、放散虫データは、先行研究で不整合が報告されているにもかかわらず、その境界が不整合であることの直接的証拠を与えない。しかし著者らは、放散虫年代の制約は従来より**短いハイエイタス（hiatus）**を示唆し、ギャップを**200万年未満（9.0–7.0 Ma）**に限定すると主張する。このように本研究の意義は、日本海縁辺のテクトノ—堆積（tectono-sedimentary）進化という広い文脈の中で、地域層序の時間分解能を改善するとともに、放散虫証拠が形成境界の性質について「示せること」と「示せないこと」を明確にする点にある。

本論文では、明示的な今後の研究方向は示されていない。

この論文は、日本列島の日本海側にある新第三系(およそ2300万年前から約260万年前までの時代にできた地層の集まりです。日本海ができていく時期と重なるため、この時代の地層を調べると海や気候の変化が分かります。)という地層の並び方や年代を調べた研究です。この地域では、新第三系の厚い地層が、それより古い岩石の上をおおっていて、日本海ができて発達していく中で起きた環境の変化や地殻変動の変化が記録されています。地層のタイプは、陸での火山の堆積物から始まり、浅い海の地層、深い海で生物の死がいからできたシリカの多い地層、そして最後は陸が持ち上がったことで砂や泥がたまる地層へと移り変わります。
新潟県北部の胎内地域には、Kamagui層・Shimoseki層・Uchisugawa層・Kuwae層という地層区分があります。胎内川沿いのNatsui Sectionでは、Shimoseki層からKuwae層までが比較的連続して見やすく観察できます。
この研究の目的は、Natsui Sectionの中部〜上部中新統(中新世という時代にできた地層のことです。中部中新統や上部中新統は、その中新世をさらに前後に細かく分けた区分です。)について、放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの骨格をもつ生物です。種類ごとに生きていた時代が違うため、地層の年代を決める目印になります。)化石を使った新しい年代の区分を示し、その結果を使ってUchisugawa層とKuwae層の間の不整合(地層の間に「堆積しなかった時期」や「削られた時期」があり、時間の空白がある境界のことです。地殻変動や海面変化などの大きな変化を示すことがあります。)が表す時間の長さを見直すことです。

Uchisugawa層からKuwae層の一番下にかけて、放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの骨格をもつ生物です。種類ごとに生きていた時代が違うため、地層の年代を決める目印になります。)と珪藻(海や湖にすむ微小な藻類で、シリカの殻をもっています。珪藻が多い地層は、深海の環境や海の生産力を考える材料になります。)の化石が多く見つかりました。見つかった放散虫の集まり方は、日本海や北太平洋の中〜高緯度で報告されている同じ時代の地層とよく似ていました。
化石が出てくる順番にもとづき、調べた地層は下から順に3つの放散虫帯に分けられました。Eucyrtidium inflatum Zone、Lychnocanoma magnacornuta Zone、Lipmanella redondoensis Zoneです。さらにEucyrtidium inflatum Zoneは、Cyrtocapsella tetraperaが急に減る位置を使って2つに細かく分けられました。
重要なのは、Uchisugawa層とKuwae層の境目が、Lipmanella redondoensis Zoneの途中にあることです。このため、放散虫の結果だけでは、その境目が「地層が欠けた不整合(地層の間に「堆積しなかった時期」や「削られた時期」があり、時間の空白がある境界のことです。地殻変動や海面変化などの大きな変化を示すことがあります。)だ」とははっきり言えません。
それでも著者らは、放散虫にもとづく年代の見積もりから、不整合が表す空白期間は従来より短い可能性が高いと考え、以前の約350万年（10〜6.5Ma）ではなく、9.0〜7.0Maの間の200万年未満だと見積もりました。

研究対象は胎内川沿いのNatsui Section（川の北側の崖）です。ここでは、Shimoseki層とUchisugawa層のシリカの多い堆積物と、Kuwae層の砂や泥の地層が観察できます。
岩石の特徴として、Shimoseki層はシリカの多い硬い泥岩が層状に重なり、流紋岩質の凝灰岩がはさまります。Uchisugawa層は約90mの珪藻(海や湖にすむ微小な藻類で、シリカの殻をもっています。珪藻が多い地層は、深海の環境や海の生産力を考える材料になります。)質泥岩で、下の方に海緑石を含む砂岩などが見られます。Kuwae層は約200mの砂質シルト岩や砂岩からなり、先行研究ではUchisugawa層の上に不整合(地層の間に「堆積しなかった時期」や「削られた時期」があり、時間の空白がある境界のことです。地殻変動や海面変化などの大きな変化を示すことがあります。)で重なるとされてきました。
放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの骨格をもつ生物です。種類ごとに生きていた時代が違うため、地層の年代を決める目印になります。)化石は、試料をランプオイルと過酸化水素(試料処理で有機物を分解したり、岩石をほぐしたりするために使う薬品です。微化石を取り出す作業でよく利用されます。)で処理し、63μmのふるいで洗って取り出しました。粒子をガラススライドにのせて永久標本にし、顕微鏡で観察しました。化石種の「出現し始める位置」や「出なくなる位置」、出る範囲などから放散虫帯を決め、地層の境目との関係を調べました。

Natsui Sectionから、中部〜上部中新統(中新世という時代にできた地層のことです。中部中新統や上部中新統は、その中新世をさらに前後に細かく分けた区分です。)を3つの放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの骨格をもつ生物です。種類ごとに生きていた時代が違うため、地層の年代を決める目印になります。)帯に分けられる、はっきりした放散虫生層序(化石が出る順番を使って地層を区分し、地層同士の年代関係を比べる方法です。特定の化石が出始める・消える位置が重要な手がかりになります。)が得られました。また、Cyrtocapsella tetraperaの急減を使ってEucyrtidium inflatum Zoneを2つに分けられることも示されました。
この成果は、胎内地域の新第三系(およそ2300万年前から約260万年前までの時代にできた地層の集まりです。日本海ができていく時期と重なるため、この時代の地層を調べると海や気候の変化が分かります。)の標準的な地層に対して、放散虫にもとづく新しい年代の手がかりを与えます。
一方で、Uchisugawa層とKuwae層の境目は放散虫帯の途中にあるため、放散虫だけでは不整合(地層の間に「堆積しなかった時期」や「削られた時期」があり、時間の空白がある境界のことです。地殻変動や海面変化などの大きな変化を示すことがあります。)を直接証明できません。しかし、もし不整合があるとしても、その空白期間は従来より短く、200万年未満（9.0〜7.0Ma）に限られる可能性が高いと主張しました。つまりこの研究は、日本海の発達に関わる地殻変動と堆積の歴史をより細かい時間で理解する助けになり、さらに「放散虫の証拠で分かること」と「分からないこと」をはっきりさせた点に意味があります。

この論文では、今後の研究課題は特に明確には示されていません。