ホットスポットの起源

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12002006
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高橋 栄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40144779)
• 研究分担者: 金嶋 聡 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80202018) ; 平田 岳史 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10251612) ; 廣瀬 敬 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50270921) ; 趙 大鵬 愛媛大学, 理学部, 助教授 (70304665)
• キーワード: ホットスポット / ホットスポット火山 / マントルプルーム / ハワイ / マグマ / 上部マントル / 下部マントル / マントルダイナミクス

研究概要

高橋を代表とする東工大の研究グループは特別推進研究のさきがけとなった基盤研究A(地球物質大循環と玄武岩マグマの起源:1998-2000年度代表者高橋栄一)で、ハワイオアフ島のコーラウ火山の成長史をフィールド調査と巨大山体崩壊(ヌーアヌ地すべり)により深海底に露出した部分への潜水調査によって研究した。その研究成果は2000年6月日米の研究者50人を集めた東京シンポジウムで発表し、2001年秋出版予定のAGUモノグラフ(高橋・他編集)として刊行予定である。我々の研究によって明らかになった最も重要な点は、一つのハワイ楯状火山(コーラウ)がキラウエア型、マウナロア型を経て最終的にコーラウ型のマグマ組成に至る複雑な成長史を持つことをはじめて明らかにした点である。火山成長史と高温高圧融解実験に基づき我々は新たなハワイマントルプルームモデルを提案した。我々のモデルではマグマを発生するプルームの温度が従来の推定値より200℃も低温である。プルームの推定温度に大きな差が出る理由は、マグマを生成する物質が従来のモデルではペリドタイト、我々のモデルでは主としてエクロジャイトと仮定しているためである。従来のモデルに従って高いプルーム温度を仮定すると海洋地殻成分は深さ200km付近で融解を開始しハワイプルーム頂上部に達するまでに周囲のペリドタイトと完全に均質化してコーラウ型のSiO2に富むマグマを生成することはあり得ない。ハワイは地球上で最も活動的なホットスポットであるため我々のモデルが正しければその影響は地球上の全てのマントル上昇流(プルーム)に波及する可能性が高い。平均的アセノスフィアとマントル上昇流の温度差が従来の予想(300℃以上)より遥かに小さい(150℃以下)とすればプルーム生成深度その上昇のメカニズムも大きな解釈変更が必要になるであろう。

研究成果

• [文献書誌] 王五一,高橋栄一: "Subsolidus and melting experiments of K-doped peridotite KLB-1 to 27GPa"J.Geophysical Research. 105. 2855-2868 (2000)
• [文献書誌] 西原遊,高橋栄一: "Density and seismic velocity model for the mantle transition zone"Earth Planet Sci.Letter. in press. (2001)
• [文献書誌] K.Hirose,Y.Fei,S.Ono,T.Yagi,K.Funakoshi,K.Hirose,Y.Fei,S.Ono,T.Yagi,K.Funakoshi: "In-situ measurements of the phase transition boundary in Mg3Al2Si3O12 implications for the nature of the seismic discontinuities in the Earth's mantle"Earth and Planetary Sciences. 181. 567-573 (2001)
• [文献書誌] 趙大鵬 他3名: "Seismic structure and magmatism of the young Kyushu subduction zone"J.Geophysical Research. 27. 2057-2060 (2000)
• [文献書誌] Takafumi HIRATA: "Determinations of Zr isotopic composition and U-Pb age for terrestrial and extraterrestrial zircons"Chemical Geology. (in press). (2001)