日光火山群の地質

日光火山群の概要

 このページでは日光火山群の地形と地質の特徴をご紹介します。

日光市今市から望む日光火山群。左にそびえるのが男体山、右側の山々で最も高いのが女峰山。2001年2月撮影。

 日光火山群は、標高2000 mを超える山々が連なる栃木県内でも一番の山岳地帯に位置しています。独立峰の多くが火山噴火でできたもので、文字通り「火山群」と呼ぶのにふさわしい成り立ちをしています。

日光火山群とその周辺の3D地質図。南側上空からの鳥瞰イメージ図。
出典:産総研地質調査総合センター 外部リンク「栃木県シームレス地質図」 外部リンク および地理院地図 陰影起伏図 外部リンク を利用。

 日光火山群の数ある火山のうち、よく目立つのが独立した成層火山である男体山です。男体山は、古文書などによる活動記録はありませんが、その最後の活動が1万年前よりも新しいことが判明したため、2017年6月に活火山に認定されています (詳しくは「男体山の活火山指定」を参照)。

 男体山はまた、現在の風光明媚な奥日光の地勢を決定づけている火山でもあります。地質図を見ると、男体山が現在中禅寺湖をせき止めているのが分かりますし、実はその北側の戦場ヶ原も男体山の噴火活動によって埋積された過去の凹地であることが分かっています。言い換えると、男体山の火山活動は二つの大きな谷をせき止め、巨大な堰止め湖と広い湿地を作り出したと言うわけです。

 日光火山群の地形と地質の特徴は3D地質図で見ると一段とよく分かります。ぜひ、一度ご覧ください。

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日光火山群の3D地質図はこちら
(産総研 栃木県シームレス地質図)

男体山の火山活動と地質

 男体山は日光火山群の中でもひときわ目立つ山で、平地からでもその堂々とした山容を望むことができます。また、中禅寺湖の湖面を基準として1200 m以上の標高差があるほか、水深150 mの湖底まで山体が続いていることが水底地形からわかります。

男体山の南側斜面。南から眺める男体山は、きれいな円錐形の山体を成しています。日光市歌ヶ浜にて。2000年2月撮影。

男体山の西側斜面。西側からの眺めでは、男体山は山頂部が広く見えます。日光市千手ヶ浜にて。2000年2月撮影。

男体山の火山地質図。
出典:気象庁の日本活火山総覧(第4版)追補版の図4より引用 外部リンク。オリジナルは高橋ほか (2009) のFig. 2 (こちらのキャプションは英語) 外部リンク

 男体山の火山活動には幾つかの休止期が認められ、それらを基準に3つまたは5つの活動期が区分されています。

男体山の火山活動史
高橋ほか (2009) の区分 石崎ほか (2014) の区分 主な火山活動 主な溶岩や堆積物の地層名
第5ステージ 第3期活動 山頂火口での溶岩・火山灰噴出活動 御沢溶岩、山頂火口内の噴出物と、活動休止期の湖成堆積物
第4ステージ 第2期活動 激しい噴火活動による火山砕屑物の放出・堆積時期 今市降下スコリア堆積物、鷹ノ巣降下スコリア堆積物、志津スコリア流堆積物、七本桜降下軽石堆積物、白崖・竜頭滝軽石流堆積物
第3ステージ 第1期活動 成層火山の形を作り上げた溶岩流の噴出時期 古薙溶岩、男体西溶岩
第2ステージ 小薙溶岩、男体北溶岩、大薙溶岩
第1ステージ 荒沢溶岩、華厳溶岩、男体南溶岩

 男体山の初期の火山活動では、主に溶岩流と火砕物が繰り返し噴出していました。最初期の荒沢溶岩は、日光市街近くまで流れ下り、大谷川に浸食されて含満ヶ淵と呼ばれています。溶岩流を主体とする山体が谷を堰き止めて、中禅寺湖を形成したのもこの時期です。現在の華厳の滝付近にはその時代の溶岩流 (華厳溶岩) の断面が見られます。度重なる噴火活動によって、現在見られる男体山の円錐形の山体が、この時期にできあがったと考えられています。

含満ヶ淵に見られる荒沢溶岩。2000年4月撮影。

 山体ができた後、男体山は激しい噴火活動 (プリニー式噴火) を起こします。立ち昇った噴煙は、西風に流されて火山の東側一帯の広い範囲に火山灰を降り積もらせています。日光市付近で普通に見られる今市降下スコリア堆積物と七本桜降下軽石堆積物はこのときの噴出物です。戦場ヶ原の中心部 (糠塚付近) では、このときの噴出物 (竜頭滝軽石流堆積物) が、約116 mもの厚さで埋積しているのがボーリングデータから分かっています (平山・中村, 1994)。また、男体山の山頂付近は北側に開いた馬蹄形の火口になっていますが、火口壁の北側が崩れたのはこの時期の激しい噴火のためと考えられています (高橋ほか, 2009)。

 男体山の末期の火山活動は、山頂火口からの噴火活動です。その最大のものは山頂から北へ流れ下った御沢溶岩で、末端は明瞭な崖をなしています。その後、山頂には火口湖ができていたようですが、断続的に噴火が発生し、火口内にスコリア丘やタフリングを形成しています。また、北東側の斜面に、火山泥流も発生させています。ただ、御沢溶岩の流出以降、活動の規模はそれまでに比べると小さくなり、噴火の影響範囲も縮小しています。そして、最後の噴火がおよそ7000年前にあったことが報告されています (石崎ほか, 2014)。

山王峠から望む男体山の北斜面。逆光でわかりにくいですが、山頂に火口が開いており、そこから御沢溶岩が流れ出しています (同じアングルの3D地質図をご覧ください)。2000年3月撮影。

 男体山の火山活動史は、このように山体形成、プリニー式大噴火、山頂周辺への溶岩・火砕物噴出と変遷してきました。まだ分からないこともありますが、更に研究が進むとより詳しい履歴が明らかになったり、年代が見直されたりすることになるでしょう。

華厳滝

 華厳滝には華厳溶岩の断面が見られます。溶岩は塊状部と角礫部のセットから構成され、ほぼ水平方向に連続しています。溶岩流は2枚あり、滝の下部3分の1程度が下位の溶岩、上部3分の2程度が上位の溶岩です。溶岩の塊状部は角礫部よりも風化に強いため、断面でも少し飛び出しています。

華厳滝に見られる華厳溶岩の断面。溶岩の塊状部は風化に強い一方、角礫部はもろいため、下位の溶岩の塊状部がやや飛び出して、崖の下部が棚のようになっているのが分かります。1991年2月撮影。

 華厳溶岩の塊状部には、垂直方向に伸びる柱状節理が見られます。塊状部は風化に強いとは言え、長い年月の間には次第に岩盤の強度は弱くなります。このため、ここ華厳滝では、崖の崩壊を防ぐための特殊な工事が行われています。実は崖の背後に縦穴のトンネル (一部横穴) が掘ってあり、そこから「アンカー」と呼ばれる工法で崖を補強し、崩壊を防いでいるのです。

華厳滝に見られる華厳溶岩の断面。垂直方向の柱状節理が発達しています。1991年2月撮影。

竜頭滝

 竜頭滝は戦場ヶ原を流れてきた湯川が、中禅寺湖に流れ下る場所にできた滝です。急な斜面を水が激しく流れるタイプの滝で、その長さは200 m以上、比高は60 mほどあります。

観瀑台から見た竜頭滝。二股に分かれていた流れが合流する滝の末端部に相当するため、大きな岩塊が目立ちます。2013年1月撮影。

 竜頭滝は戦場ヶ原と中禅寺湖の間に連なる山並みが一部途切れた場所に位置しており、戦場ヶ原の水はすべてこの山の切れ目を通って下流の中禅寺湖へ向かっています。地形からは河川の浸食によって切れ目ができたようにも見えますが、地質を見ると実はこの場所は川が削る前から低い場所だったことが分かります。

竜頭滝の上部には大きな岩塊は見られず、滑らかな川床は竜頭滝軽石流堆積物からできています。1992年5月撮影。

 竜頭滝とその周辺に見られるのは、竜頭滝軽石流堆積物と呼ばれる男体山の噴出物です。竜頭滝軽石流堆積物は、上述のように戦場ヶ原の地下に厚く堆積しているのが分かっているほか、地表では戦場ヶ原の周縁部に広く分布しています。その一部が戦場ヶ原からあふれるような形で、現在の竜頭滝の谷にも分布しているのです。したがって、竜頭滝軽石流堆積物が堆積する前は、竜頭滝の位置にはもっと深い谷があったと考えられます。

戦場ヶ原とその周辺の地質

 男体山の火山活動がせき止めたもうひとつの谷が、やがて埋め立てられた結果、形成されたのが戦場ヶ原です。

戦場ヶ原

 戦場ヶ原は、現在では水域は見られませんが、ボーリングによって地下の地質を調べた結果、過去にはここに湖があったことがわかっています。そして、湖ができる前は、かなり深い渓谷地形だったと考えられています (平山・中村, 1994)。

 ボーリングデータによれば、湖成堆積物は糠塚の東で最大38.9 mの厚さがあります。その下には上述したように竜頭滝軽石流堆積物が約116 mも堆積しています。竜頭滝軽石流堆積物の直下にあるのは、戦場ヶ原の周囲の山に見られる古い火山岩や男体山の溶岩です (平山・中村, 1994)。つまり、かつて存在した渓谷が、男体山の火山活動によりせき止められ、まもなくして大量の火砕流堆積物が堆積しててできた湖が、その後1万年以上の間に砂や泥で埋め立てられた結果、今の戦場ヶ原になったというわけです。

 戦場ヶ原は、現在でも少しずつですが埋め立てが進んでいます。地質図を見ると、男体山北側の御沢から土砂が運ばれ、湿地堆積物の分布範囲に広がっていっている様子がわかります。

西側から望む戦場ヶ原。雪原の範囲が湿地堆積物の分布域にほぼ一致し、画面中央に灌木が並んでいるところを湯川が左から右に流れています。左奥の林になっている緩斜面は御沢の運んできた土砂が分布する地域で、湿地を少しずつ埋め立てています。遠くに並ぶピークは、左から小真名子山、大真名子山、男体山。1995年2月撮影。

三岳の溶岩と湯ノ湖

 三岳 (みつだけ) という名前は、日光の山の中ではあまりなじみがないかも知れません。山頂に至る登山道などはないですが、湯ノ湖の東側に位置する山が三岳です。ハイキングコースや国道をたどって、周囲を一周することはできるようになっています。

 三岳は、日光火山群の中では日光白根山に次いで新しい山です。地形図や陰影起伏図を見ると、溶岩表面に見られる「しわ」状の地形などがよく保存されているのが分かります。

光徳牧場から見上げる三岳。名前の通り、3つのピークが並んでいます。いずれも同じ時期に噴出したデイサイト溶岩からできています。1994年1月撮影。

 三岳も、かつて存在していた谷をせき止めてしまいました。その結果できた、最も大きな湖が湯ノ湖です。湯ノ湖の水は元の谷とは別の方向へ溢れ、湯滝となって急な斜面を流れ落ちています。その水は湯川となって戦場ヶ原の西の端を流れ下り、竜頭滝を経て中禅寺湖に注ぎます。つまり、湯ノ湖の水は、戦場ヶ原、中禅寺湖と、全部で三つの大きな堰止め湖を経由して、最終的には華厳滝から谷そして平地へと流れてゆくわけですね。湯ノ湖の他にも、三岳の北側には流出河川をもたない切込湖、刈込湖、涸沼などの堰止め湖が形成されています。

日光白根山の地形と地質

 日光火山群の中で、最も新しい火山は、日光白根山です。日光白根山は栃木県では一番高い山ですが、火山としての山体の大部分は群馬県側にあります。もとの分水嶺のやや西側に新たな山体が成長したような地形を呈しており、山頂東側の五色沼は、斜面の一部が隔離されてできた凹地にせき止められた水が溜まったようになっています。

北側から望む日光白根山の山頂溶岩ドーム。1995年6月撮影。

 日光白根山の火山活動の主体は溶岩噴火で、地形からもいくつもの溶岩流が判別できます。活動時期が新しいため、溶岩特有の微地形や、火口が残っていることがあります。菅沼、丸沼は、日光白根火山の溶岩流で谷がせき止められてできたものです。

3D地質図で見る日光火山群

 3D地質図で、日光火山群の地形と地質の特徴をご覧ください。

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日光火山群の3D地質図はこちら
(産総研 栃木県シームレス地質図)

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参考文献

CC-BY