高マグネシアアダカイト質安山岩と共生するカルクアルカリ安山岩及びデイサイトの成因

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400510
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 周藤 賢治 新潟大学, 自然科学系, 名誉教授 (50143748)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山内 康人 九州大学, 比較社会文化研究科(研究院), 教授 (80183771)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 東北日本弧 / 島弧横断変化 / 島弧玄武岩 / HFSE / 沈み込み成分 / DMM / アセノスフェア / Sr-Nd同位体組成

Outline of Annual Research Achievements

東北日本弧に産出する35Ma以降の玄武岩についてのHigh Field Strength Elements (HFSE) 及びRare Earth Elements (REE)について分析を実施した。その結果、24-18Ma, 10-8Ma, 6-3Ma, 2.5-0Maの背弧側に出現する玄武岩は、同時代のフロント側に出現する玄武岩よりものこれらの元素含有量に富むことが明らかとなった。Nb/Yb-Nb のモデリングによれば、フロント側玄武岩と背弧側玄武岩のこのような組成上の違いは、ほぼ均質なdepleted MORBマントル（DMM）の部分溶融度の違い（背弧側に比べてフロント側の部分溶融度が高い）によって説明される。いくつかの例外も認められる。それらは１）DMMよりもさらに枯渇したマントルから生じたとみられる、鮮新世のいくつかのフロント側玄武岩の存在、２）DMMよりもHFSEに富むリソスフェリックマントル起源とみなされる35-32Ma, 24-18Maの玄武岩の存在、３）背弧側の16-12Maの玄武岩には稀ではあるが、フロント側玄武岩と同程度の部分溶融を示すものが存在する。
このような35-0Maの東北日本玄武岩の地球化学的特徴は枯渇したアセノスフェリックマントル（DMM様）上昇モデルによって説明が可能である。すなわちアセノスフェリックマントル起源のマグマと上位のリソスフェリックマントルとの反応モデルである。フロント側マグマはアセノスフェリックマントル浅部の高い部分溶融によって、一方、背弧側マグマはアセノスフェリックマントル深部の低い部分溶融によって生成された。エンリッチしたSr,Nd同位体比を有する18Maより古い背弧側マグマおよび22Ma以降のフロント側マグマはアセノスフェリックマントル起源のマグマとリソスフフェアとの反応によってもたらされ、16Maより若い枯渇した同位体的特徴をもつ背弧側玄武岩はそのような反応を受けることなく形成されたものである。

Research Products

• [Journal Article] Across-arc variations in geochemistry of Oligocene to Quaternary basalts from the NE Japan arc: Constraints on source composition, mantle melting and slab input composition (2015)
  • Author(s): K. Shuto, R. Nohara-Imanaka, M. Sato, T. Takahashi, E. Takazawa, H. Kawabata, K. Takanashi, M. Ban, N. Watanabe, and N. Fujibayashi
  • Journal Title: Journal of Petrology Volume: 56 Pages: 2257, 2294
  • DOI: 10.1093/petrology/egv073
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant