海洋プレートの沈み込み開始と沈み込み帯の誕生ーその要因とプロセスの解明ー

• 研究課題/領域番号: 23K20892
• 補助金の研究課題番号: 21H01183 (2021-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2021-2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 石塚 治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 首席研究員 (90356444)
• 研究分担者: 海野 進 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (30192511) ; Conway Christopher 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (50844619) ; 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) ; 針金 由美子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 上級主任研究員 (90569360)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: プレートテクトニクス / 沈み込み開始 / 南西太平洋 / マグマ

研究開始時の研究の概要

プレートテクトニクスにおける未解決問題である「海洋プレート沈み込み開始過程」を2つのアプローチにより解明する．まず西-南西太平洋縁辺域での太平洋プレート沈み込み開始時期を決定して，太平洋プレートの運動方向の変化との前後関係を明らかにし，プレート運動方向の変化と沈み込み開始の因果関係を解明する．もう一つのアプローチは，プレート沈み込み開始期のマグマ生成条件とマグマ起源物質の時間変化を解明し，沈み込み帯形成モデルを構築する．数千kmにおよぶ太平洋プレート縁辺部での沈み込み開始イベントの原因と過程を解明，どのようにプレート沈み込み帯が誕生するのか，という根源的な問いに答える．

研究実績の概要

昨年度に引き続き，南西太平洋地域でのプレート沈み込み開始と島弧創成過程を記録しているビチアス弧について，地質調査と試料採取を計画した．2023年度分調査として主にニューカレドニア及びその周辺地域で調査を実施した．ニューカレドニアでは，約5500万年前以降の沈み込み開始前後と考えられる時期の火山活動の記録として主に岩脈について年代決定と岩石学的研究が行われてきた．しかしながら，新鮮な火山岩の露出が限られていることもあり，火山岩類の層序の詳細については不明であり，形成年代も解明されていない，このため，年代軸を入れた火山噴出物層序の確立と下部地殻を構成する深成岩類の形成年代の解明を目指して地質調査と試料採取を計画した．本調査計画の立案は2023年7月のフランス　リヨンでのGoldschmidt国際会議出席の際，フランスのIFREMERおよびブレスト大学の研究者と打ち合わせにより行った．
調査は2023年度末の17日間の日程で実施した．調査では，上記のフランスの研究者とともに，ニューカレドニア地質調査所の全面的な協力を得て実施した．調査ではこれまで十分な年代データの得られていない海洋地殻を構成すると考えられる玄武岩溶岩や，ボニナイト溶岩，および礫岩中の火山岩礫等の産状観察と試料採取を実施した．またマントルかんらん岩－下部地殻岩石が大規模に露出する地域において，ガブロー閃緑岩質岩石の試料採取を実施した．これらの試料について2024年度に分析実施予定である．
一方過年度の調査航海で実施した，西太平洋の西フィリピン海盆とその周辺海域での採取試料について分析結果を取りまとめ，伊豆小笠原マリアナ弧形成につながるプレート沈み込み開始期のテクトニクスの復元について論文化，投稿した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

フランスとの共同研究体制を構築することができ，今後の調査研究を進展させる上で貴重な足がかりを得ることができたと考えている．試料採取も概ね予定どおり実施することができた．

今後の研究の推進方策

最終年度となるが，2024年度にニューカレドニアでの採取試料を完了させ，南西太平洋地域でのプレート沈み込み開始時期の特定への手がかりを得ることを目指す．

研究成果

• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Southampton(英国)
• [国際共同研究] IFREMER/University of Brest/SGNC(フランス)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Southampton(英国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [雑誌論文] Magmatic Evolution of the Fossil Melanesian Island Arc: Evidence From Lower Miocene Lavas of Malekula Island (Vanuatu) (2024)
  • 著者名/発表者名: Haase K. M.、Schneider K. P.、Pelletier B.、Ishizuka O.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 25 号: 2
  • DOI: 10.1029/2023gc011187
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plans for Muography of Samail Ophiolite (2024)
  • 著者名/発表者名: Olah Laszlo、Umino Susumu、Kusano Yuki、Morishita Tomoaki、M. Al Musharrafi Said、Al Sawafi Ibrahim、K. M.、Tanaka Hiroyuki、Varga Dezso
  • 雑誌名: JOURNAL FOR ADVANCED INSTRUMENTATION IN SCIENCE 巻: 2024 号: 1
  • DOI: 10.31526/jais.2024.499
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The magmatic conditions and hypersolidus deformation of lower crustal magma chamber below a fast-spreading ridge ― Insight from the core analyses of the Oman ICDP drill holes GT1A & GT2A (2024)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, T., Umino, S., Ishizuka, O., Kusano, Y., Fudai, T., Tamura, A., and Akizawa, N.
  • 雑誌名: The Science Reports of Kanazawa University 巻: 67 ページ: 1-40
• [雑誌論文] Genesis and interaction of magmas at Nishinoshima volcano in the Ogasawara arc, western Pacific: new insights from submarine deposits of the 2020 explosive eruptions (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamura Yoshihiko、Sato Tomoki、Ishizuka Osamu、McIntosh Iona M.、Yoshida Kenta、Maeno Fukashi、Chang Qing
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 11 ページ: 1-17
  • DOI: 10.3389/feart.2023.1137416
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geophysical investigation of the Mado Megamullion oceanic core complex: implications for the end of back-arc spreading (2023)
  • 著者名/発表者名: Okino Kyoko、Tani Kenichiro、Fujii Masakazu、Zhou Fei、Ishizuka Osamu、Ohara Yasuhiko、Hanyu Tomoko、Matamura Yuki
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 10 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40645-023-00570-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemostratigraphy of the extrusive sequence of a Late Cretaceous Neotethyan ophiolite in southern Iran and its significance for the mode and tempo of subduction initiation magmatism and melt evolution in forearc tectonic settings (2023)
  • 著者名/発表者名: Shafaii Moghadam Hadi、Dilek Yildirim、Furnes Harald、Ishizuka Osamu、Chiaradia Massimo、Li Qiu-li、Karsli Orhan、Lucci Federico、Asadi Ali
  • 雑誌名: Journal of the Geological Society 巻: 180 号: 6
  • DOI: 10.1144/jgs2023-080
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Origin and Age of Magmatism in the Northern Philippine Sea Basins (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka Osamu、Tani Kenichiro、Taylor Rex N.、Umino Susumu、Sakamoto Izumi、Yokoyama Yuka、Shimoda Gen、Harigane Yumiko、Ohara Yasuhiko、Conway Chris E.、Perez Americus、Sekimoto Shun
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 23 号: 4
  • DOI: 10.1029/2021gc010242
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isotopes track Tethyan seamount subduction beneath the Troodos spreading centre, Cyprus (2022)
  • 著者名/発表者名: Taylor Rex N.、Ishizuka Osamu、Hessey Isabel、Michalik Agnes、Stillwell Lauren、White Stephen
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 584 ページ: 117509-117509
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal Evolution of Island Arc Magmatism and Its Influence on Long-Term Climate: Insights From the Izu Intra-Oceanic Arc (2022)
  • 著者名/発表者名: Ribeiro Julia M.、Ishizuka Osamu、Pogge von Strandmann Philip A. E.、Tamura Yoshihiko、Xu Yi-Gang
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 10
  • DOI: 10.3389/feart.2022.810597
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A partial melting control on the Zn isotope composition of basalts (2022)
  • 著者名/発表者名: Day J.M.D.、Moynier F.、Ishizuka O.
  • 雑誌名: Geochemical Perspectives Letters 巻: 23 ページ: 11-16
  • DOI: 10.7185/geochemlet.2230
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 小笠原諸島の地質とその学術的価値 (2022)
  • 著者名/発表者名: 海野 進
  • 雑誌名: 都市公園 巻: 237 ページ: 38-39
• [雑誌論文] Juvenile continental crust evolution in a modern oceanic arc setting: Petrogenesis of Cenozoic felsic plutons in Fiji, SW Pacific (2022)
  • 著者名/発表者名: Marien Chris S.、Drewes-Todd Elizabeth K.、Stork Allen、Todd Erin、Gill James B.、Hoffmann J. Elis、Tani Kenichiro、Allen Charlotte M.、M?nker Carsten
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 320 ページ: 339-365
  • DOI: 10.1016/j.gca.2021.11.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 海洋地殻の構造と進化：高速拡大海嶺系 (2022)
  • 著者名/発表者名: 海野 進、草野有紀、宮下純夫、足立佳子
  • 雑誌名: 月刊地球号外 巻: 72 ページ: 40-47
• [雑誌論文] 伊豆小笠原弧研究におけるハードロック掘削の貢献 (2021)
  • 著者名/発表者名: ISHIZUKA Osamu
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 130 号: 4 ページ: 527-542
  • DOI: 10.5026/jgeography.130.527
  • NAID: 130008091275
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • 年月日: 2021-08-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Geochemical characteristics of back-arc basin lower crust and upper mantle at final spreading stage of Shikoku Basin: an example of Mado Megamullion (2021)
  • 著者名/発表者名: Akizawa, N., Ohara, Y., Okino, K., Ishizuka, O., Yamashita, H., Machida, S., Sanflippo, A., Basch, V., Snow, J.E., Sen, A., Hirauchi, K., Michibayashi, K., Harigane, Y., Fujii, M., Asanuma, H., Hirata, T.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 8 号: 1 ページ: 65-65
  • DOI: 10.1186/s40645-021-00454-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Juxtaposition of Cenozoic and Mesozoic ophiolites in Palawan island, Philippines: New insights on the evolution of the Proto-South China Sea (2021)
  • 著者名/発表者名: Dycoco Jesley Mei A.、Payot Betchaida D.、Valera Gabriel Theophilus V.、Labis Florence Annette C.、Pasco Julius A.、Perez Americus D.C.、Tani Kenichiro
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 819 ページ: 229085-229085
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2021.229085
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Age and origin of Philippine Sea basins -Tectonic setting leading to subduction initiation - (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 治, 谷 健一郎, Rex N Taylor, 海野 進, 坂本 泉, 横山 由香,下田 玄,針金 由美子,小原 泰彦,Conway Edward Christopher, Americus Perez, Shun Sekimoto
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] Age and origin of Philippine Sea basins -Tectonic setting leading to subduction initiation - (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 治,谷 健一郎, Rex N Taylor, 海野 進, 坂本 泉, 横山 由香,下田 玄,針金 由美子,小原 泰彦,Conway Edward Christopher, Americus Perez, Shun Sekimoto
  • 学会等名: Goldschmidt 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Muography of Oman ophiolites (2023)
  • 著者名/発表者名: Olah, L., Tanaka, H.K.M., Umino, S., Varga, D., Morishita, T. and Kusano,
  • 学会等名: Muographers 2023 - International workshop on muography
  • 国際学会
• [学会発表] ミュオグラフィー観測が明かすオマーンオフィオライトの海洋地殻ーマントルの密度構造 (2023)
  • 著者名/発表者名: 海野 進, 田中宏幸, Laszlo Olah, Dezso Varga, 森下知晃, 平松良宏, 草野有紀
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2023年年会
• [学会発表] 西フィリピン海盆上での伊豆小笠原島弧創成の可能性 ―島弧-拡大軸会合部潜航調査― (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 治,下田 玄,針金 由美子,佐藤 太一,海野 進,Nguyen Thi My Trinh,坂本 泉,中村 希,森 光貴,渡邊 聡士,谷 健一郎,小原 泰彦,小川 智美
  • 学会等名: 海と地球のシンポジウム2022
• [学会発表] Along-axis Magmatic/tectonic Phase Variation on the Spreading Ridge Inferred From the Northern Oman Ophiolite (2022)
  • 著者名/発表者名: Kusano, Y., Miyashita, S., Adachi, Y., and Umino, S.
  • 学会等名: AOGS 2022
  • 国際学会
• [学会発表] プレート拡大速度の指標としての海洋地殻温度構造： オマーンオフィオライトの岩脈群の結晶粒径温度 (2022)
  • 著者名/発表者名: 海野 進,奥川 歩美,寅丸 敦志,草野 有紀,宮下 純夫,足立 佳子,田村 明弘,森下 知晃
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2022年ハイブリッド年会
• [学会発表] The magmatic conditions and hypersolidus deformation of lower crustal magma chamber below a fast-spreading ridge ― Insight from the core analyses of the Oman ICDP drill holes GT1A & GT2A (2022)
  • 著者名/発表者名: Nguyen, T., Umino, S., Fudai, T., Kusano, Y., Ishizuka, O., Tamura, A., and Morishita, T.
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2022年ハイブリッド年会
• [学会発表] Origin of Philippine Sea basins -Tectonic setting leading to subduction initiation of Izu-Bonin-Mariana arc- (2021)
  • 著者名/発表者名: 石塚 治,谷 健一郎,下田 玄,針金 由美子,佐藤 太一,Taylor Rex,海野 進,平 天宇,坂本 泉,横山 由香,内山 涼多,若山 知晃,鈴木 愛実,成田 佳南,小川 知夏,小原 泰彦,Conway Edward Christopher
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [学会発表] 高速拡大海嶺のマグマ溜まり構造：オマーンICDP掘削コア及び野外調査データ解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 海野 進,草野 有紀,石塚 治,普代 貴大,田村 明弘,森下 知晃
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [学会発表] Re-Os isotopes of chromitites from the Zambales and Oman ophiolites : an implication for the origin of Indian MORB mantle (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., Umino, S., and Senda, R.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [学会発表] 高速拡大海嶺のマグマ溜まり構造：オマーンICDP掘削コア解析と野外調査による考察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 海野 進,草野 有紀,石塚 治,普代 貴大,田村 明弘,森下 知晃
  • 学会等名: 日本地質学会第128年学術大会
• [学会発表] ICDPオマーン掘削計画による高速海嶺系の下部地殻構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 海野 進,草野 有紀,石塚 治,普代 貴大,田村 明弘,森下 知晃
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2021年オンライン年会
• [学会発表] オマーンオフィオライトの古拡大軸セグメント構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡田 颯馬,海野 進, 草野 有紀, 宮下 純夫, 足立 佳子
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2021年オンライン年会
• [学会発表] Collection and integration of crystal orientation and composition data for diffusion chronometry studies (2021)
  • 著者名/発表者名: Conway, C.E., Harigane, Y., Geshi, N., Saito, G
  • 学会等名: 日本火山学会秋季大会