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中国地方は活発な火山地帯だった火山活動が衰えた原因を解明


ポイント

発表者

タイ・チュオン・グエン(岡山大学PML)
北川 宙(岡山大学PML)
ピネダ・ベラスコ・イバン(岡山大学PML)
中村 栄三(岡山大学PML)

概要

日本は火山大国です.これは日本が複数のプレートの境目付近に立地しているからで,日本が存在するのも同じ理由です.プレートとはマントルに浮かぶ岩板のことで,これは大陸プレートと海洋プレートに二分されます.後者は前者より重いため,これらが衝突すると後者が前者の下に潜ります(正しくは沈み込むといいます).日本列島は大陸プレートの縁に乗り,二つの海洋プレートがこれに沈み込みます.海洋プレートは地下で圧縮し密度が増し,マントルに斜めに沈み込みます.海洋プレートと大陸プレートに挟まれたV字形のマントルはマントルウェッジと呼ばれます.

九州地方と中国地方の地下には同じ海洋プレート(フィリピン海プレート)が沈み込んでいますが,この二地域の火山活動は対照的です.前者は日本に111ある活火山のうち,17を含み,多くは噴火活動を伴います.一方後者は活火山をわずか2つ含むも,それらですら過去4000年噴火活動を認めません.現在は静穏な中国地方ですが,一万年さかのぼるとそうではありません.大山(鳥取),三瓶山(島根),萩の笠山(山口),神鍋山(兵庫)が活動していました.更に古い時代の火山活動の痕跡も中国地方各地に認めます.世羅の三大明神山(広島)や荒戸山(岡山)は800万年前,玄武洞(兵庫)は160万年前,大根島(島根)は10万年前の火山活動の名残です.

 
図 1: 日本南西部(南西部)の地図.挿入図は,南西日本周辺のプレート構成を示しています.PHS,フィリピン海プレート. PAC,太平洋プレート; EUR,ユーラシアプレート. (b)中北地区における後期セノゾイック火山岩(黒,苦鉄質岩,灰色,中期,珪長質岩)の分布と,瀬戸内火山帯における中新世中期(16〜11Ma)の高Mg安山岩の産地を示す地図. (c)中国地方の火山岩のK-Ar年代(<12 Ma)の縦方向の変動.

九州地方と中国地方では地下に沈み込みこんでいるフィリピン海プレートの角度が異なります.九州地方での沈み込み角度は,東北日本など火山を多く認める地域のそれと同じです.これに対して中国地方での沈み込み角度は低角で,日本ではこのような例は他にありません.海洋プレートの低角沈み込みと火山活動の衰退の因果関係を解明するため,私たちは総合化学解析法および年代測定法をマグマ由来の岩石に応用し,地下深部の温度・圧力条件の詳細を検証しました.

 
図 2: OIBおよびIABの親マグマの生成に関連する融解深度と温度.青と赤の線は,各マグマタイプ(赤,OIB,青,IAB)の最小および最大P-T推定値から推定された固体かんらん岩の断熱経路を示しています.断熱線とT軸の交点の温度(0 GPa)は,マントルの温度(Tp)に対応します. OIBおよびIAB一次マグマの生成のTpの範囲は,両方向矢印で示しています.

 
図3: 中国地方における火成活動の進化の概略 (a) 12–8 Ma 太平洋(PAC)プレートは,フィリピン海(PHS)プレートの下の浅い深さで沈み込み,PHSの下の高温のアセノスフェア流の注入を防ぎます. (b) 8–4 Ma. 海溝接合部(TTT)は中国地方から北東に移動しました. PACはより深く沈み込み,PHSプレートの下にアセノスフェアを注入できるようになりました.四国盆地中央海嶺(SBSC)と九州パラオ海嶺(KPR)が南海海溝と衝突したことにより,PHSスラブが裂け,地殻が部分的に融合しました.(c)アセノスフェアマントルとの漸進的な相互作用は,沈み込むスラブのさらなる平坦化と断裂の伝播をもたらしました. スラブ由来のメルトの量が増えると,表面への輸送を促進し,苦鉄質マグマと時間的および空間的に近接したアダカイト(ADK)マグマが搬入されました.

論文情報