中央海嶺における海底マグマ活動が地球環境変動に与える影響に関する研究

• 研究領域: 熱ー水ー物質の巨大リザーバ：全球環境変動を駆動する南大洋・南極氷床
• 研究課題/領域番号: 20H04979
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 国立極地研究所
• 研究代表者: 藤井 昌和 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80780486)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 中央海嶺 / 海底マグマ活動 / 海底地形 / 深海磁気異常観測 / 古地磁気強度変動

研究開始時の研究の概要

海底に広がる大山脈(中央海嶺)で起こる活発なマグマ活動は、地球内部から海洋への熱・物質供給を通して中長期的な気候変動に影響を与えるが、これまでの古気候復元や予測では考慮されてこなかった。そこで本研究では、南半球の中央海嶺を対象に海上・深海地球物理観測を実施し、気候変動における海底マグマ活動の役割を明らかにする。研究船（白鳳丸、みらい、しらせ）の航海において地形・磁気データを新たに取得し、古地磁気強度変動記録との対比を通して、過去430万年間における海底地形の周期性の時間変動を明らかにする。得られた結果を古環境記録と対比し、海底マグマ活動と氷期-間氷期サイクルや海水準変動との関連を検証する。

研究実績の概要

高分解能な海洋底年代の挿入法に関して、地磁気の極性逆転より短い波長の成分(Cryptchron)の普遍性を検証した。本課題で得られた南東インド洋海嶺の深海磁気異常データを用いて、地磁気クロンC12nで見られた深海磁気異常変動と、その時代にエチオピアに噴出した陸上溶岩の古地磁気記録を対比した。また、同時代をカバーする堆積物が採取されているIODP掘削孔U1331、U1332、U1333から得られた相対古地磁気強度変動データとも対比した。その結果、短期的な地磁気逆転イベントが３地域で同時期に起こっている事が同定された。
長基線の中央海嶺観測について、海底地形および磁気異常を解析した結果、海嶺中軸谷を対照とした地磁気縞模様が各海域で確認され、その期間で海底拡大速度に大きな変動はみられなかった。特にチリ海嶺においては、発達したAbyssal hillの構造は地磁気クロンC2nまで海嶺両側で認められるものの、南側においては両翼部のC2n以前で確認されなかった。また、東西の海底地形変動の違いが確認され、一部の領域では局所的な火成活動と考えられる大きな地形的高まりも観測された。これらの変動は、マントルの部分溶融度の不均質に起因する数100万年の変動とメルト輸送に起因する数10万年の変動の複雑な重ね合わせであると結論づけた。課題の焦点となる10万年以下の地形変動については、観察されるものの、今回観測した領域および形成時期を通じた系統的な変動は確認できなかった。したがって、少なくともミランコビッチタイムスケールでのマグマ活動は大規模な地形変動を作らないとの考察にいたった。
上述の成果について、JpGU Meeting 2021、日本地球化学会 第69回年会、The 12th Symposium on Polar Science、The 150th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meetingなどで招待講演を含む研究発表を実施した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] パリ地球物理研究所(フランス)
• [学会発表] 中央海嶺の時間変動要因の解明を目指して：太平洋チリ海嶺における観測例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井昌和
  • 学会等名: 日本地球化学会 第69回年会
  • 招待講演
• [学会発表] Rock magnetic study of exposed oceanic crust and mantle (2022)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Fujii
  • 学会等名: The 152th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meeting
• [学会発表] Regional East Antarctica simulation with optimized ocean, sea ice, and thermodynamic ice shelf model parameters (2022)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Hyogo, Yoshihiro Nakayama, Masakazu Fujii, Takeshi Tamura, Shigeru Aoki
  • 学会等名: Ocean Science Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] On-Shelf Circulation of Warm Water Toward the Totten Ice Shelf, East Antarctica (2022)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama1, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Stephen R. Rintoul, Esmee van Wijk, Jamin S. Greenbaum, Donald D. Blankenship, Shigeru Aoki
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Regional East Antarctica simulation with optimized ocean, sea ice, and thermodynamic ice shelf model parameters (2022)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Hyogo, Yoshihiro Nakayama, Masakazu Fujii, Takeshi Tamura, Ayako Abe-Ouchi, Shigeru Aoki
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Tectono-magmatic origin of the Conrad Rise: Key to understanding the development of the southwestern Indian Ocean during the Late Cretaceous (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sato, Shiki Machida, Ryoko Senda, Osamu Ishizuka, Christine Meyzen, Michael Bizimis, Taichi Sato, Masakazu Fujii, Yoshifumi Nogi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Upslope flow of mCDW across the continental shelf using a high-resolution model in the Cape Darnley Bottom Water formation region (2022)
  • 著者名/発表者名: Vigan Mensah, Yoshihiro Nakayama, Masakazu Fujii, Kay I. Ohshima
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Geophysical investigation of the Mado Megamullion Oceanic Core Complex: Implication for the end of back-arc spreading (2022)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Okino, Yasuhiko Ohara, Kenichiro Tani, Osamu Ishizuka, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Near-seafloor magnetic anomaly reveals geomagnetic field fluctuation during 29-33 Myr (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., K. Okino
  • 学会等名: The 150th Society of Geomagnetism and Earth, Planetary and Space Sciences fall meeting
• [学会発表] Unveiling seafloor spreading mode and geodynamics in the Southeast Indian Ridge: New challenge in Japanese Antarctic Research Expedition (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M.
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] 氷縁から深海盆までを繋ぐ海底の地形：観測の実態紹介と次の布石 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤井昌和
  • 学会等名: 南極氷床・海氷・海洋に関する研究集会
• [学会発表] Multibeam bathymetry off East Antarctica: 2010s Japanese observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M,, Y. Nogi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Deep-tow magnetics for 29-33 Myr seafloor of the Southeast Indian Ridge (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii M,, K. Okino, C. Tamura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation on the interactions between the downslope flow of Antarctic Bottom water and upslope flow of modified Circumpolar Deep Water using a high-resolution model (2021)
  • 著者名/発表者名: Vigan Mensah, Yoshihiro Nakayama, Masakazu Fujii, Yoshifumi Nogi, Kay I Ohshima
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] The new tectonic model between the Madagascar Ridge and the Del Cano Rise in the southern Indian Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Taichi Sato, Yoshifumi Nogi, Hiroshi Sato, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Research Instruments for unexplored frontiers in the Southern Ocean and Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Nogi, Shigeru Aoki, Hiroshi Yoshida, Toshihiro Maki, Kyoko Okino, Yuichi Aoyama, Tetsuo Sueyoshi, Takeshi Tamura, Hirokazu Yamagata, Masakazu Fujii
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] On-shelf warm water circulation toward Totten Ice Shelf, East Antarctica (2021)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Hirano, Takeshi Tamura, Kazuya Kusahara, Masakazu Fujii, Kaihe Yamazaki, Yoshihiro Nakayama, Kazuya Ono, Takuya Itaki, Yuichi Aoyama, Daisuke Simizu, Kohei Mizobata, Kay I. Ohshima, Yoshifumi Nogi, Shigeru Aoki
  • 学会等名: The 12th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Geophysics in the R/V Hakuho-maru 2019-2020 expeditions around the world, 30th anniversary (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., H. Koge, H. Sato, K. Okino, C. Tamura, Z. Jinyu, K. Inoue,
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] New geophysical observation of circum-Antarctic mid-ocean ridges (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujii M., K. Okino, Y. Nogi
  • 学会等名: The 11th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] 中央海嶺プロセスの短期変動の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤井昌和・野木義史・沖野郷子・田村千織・山崎俊嗣・津田敦・佐藤暢・高下裕章・喜岡新・池原実・大島慶一郎・勝又勝郎
  • 学会等名: 海と地球のシンポジウム2020
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/fuj1ma