The influence of volatiles on magmatism in the Okinawa Trough and Ryukyu Arc

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19F19787
• Research Institution: National Museum of Nature and Science, Tokyo
• Principal Investigator: 谷 健一郎 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 研究主幹 (70359206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MURCH ARRAN 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-11-08 – 2022-03-31
• Keywords: 沖縄トラフ / 琉球弧 / 火山岩 / 地球化学的特徴

Outline of Annual Research Achievements

受入研究機関（国立科学博物館）に収蔵されている沖縄トラフの海底火山岩コレクションについて、2020年度は系統的なICP質量分析計を用いた全岩微量元素組成分析と表面電離型質量分析装置を用いたRb-Sr・Nd-Sm同位体組成分析を実施して、マグマの組成バリエーションとその起源物質について検討を進めた。
また並行して火山岩に含まれる斑晶鉱物の主要元素組成について、電子マイクロプローブアナライザー（EPMA）を用いて決定し、鉱物温度圧力計を適用して噴火前のマグマの温度圧力条件を制約した。火山ガラスや斑晶中のメルト包有物についても、主要元素組成をEPMAで測定した。
その結果、琉球弧・沖縄トラフ火山岩類には液相濃集元素の含有量によって明瞭に分けられる4種類の珪長質マグマが存在することが明らかになった。その一部は先行研究でも報告されているものも含まれるが、本研究では液相濃集元素に著しく富んだ、従来は知られていなかったタイプの流紋岩質マグマが沖縄トラフに存在することが明らかになった。また鉱物温度圧力計の検討から、沖縄トラフの珪長質マグマの噴火前の温度圧力条件は琉球弧や伊豆小笠原マリアナ弧のものと比較して、より高温で、かつ低圧の環境であったことが判明した。
また琉球弧の火山島について、本年度中に口永良部島と諏訪之瀬島について地質調査・試料採取を実施予定であったが、新型コロナウイルス感染拡大に伴う出張制限により、実施することができなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度実施予定であった、火山岩類の系統的な微量元素・同位体組成分析が順調に進んでいる。また電子マイクロプローブアナライザーを用いた斑晶鉱物の局所組成分析からマグマの噴火前の温度圧力条件についてデータセットが構築されたことで、沖縄トラフにおける珪長質マグマの形成過程について新知見が得られた。
新型コロナウイルス感染拡大に伴って琉球弧火山島の調査や試料分析が進展していないが、受入研究機関が収蔵している海底岩石コレクションのより詳細な化学分析に力点を置いたことで、想定を上回る成果が得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

過去の調査航海で採集された収蔵岩石コレクションの系統的な化学組成分析から、沖縄トラフにおいて、これまで知られていなかった液相濃集元素含有量が異なる4種類の流紋岩質マグマが存在していることが明らかになった。
その組成バリエーションを生んだ地質学的背景を解明するために、研究代表者（谷）と分担者（Murch）が中心となって、海洋研究開発機構の研究船共同利用公募に応募していた調査航海計画が採択され、2021年9月に無人探査機を用いた海底調査が予定されている。今後は海底観察に基づいた火山地質学的な情報も加えた研究として発展させる。