日仏共同ポリネシア海底観測・調査による上昇プルームの実態解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16253002
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 深尾 良夫 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, センター長 (10022708)
• 研究分担者: 末次 大輔 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, グループリーダー (20359178) ; 塩原 肇 東京大学, 地震研究所, 助教授 (60211950) ; 羽生 毅 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (50359197) ; 杉岡 裕子 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (00359184) ; 一瀬 建日 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (60359180)
• キーワード: ホットスポット / スーパープルーム / 広帯域海底地震計 / 火山岩 / 潜航調査

研究概要

1.上部マントル構造
本研究の広帯域海底地震波データとフランスの海洋島PLUMEデータを統合解析し、上部マントルのS波速度構造を推定した。ホットスポットの下には例外なく低速度異常が見られ、高温プルームの存在が示唆されるが、その深さはホットスポットによって異なる。マクドナルド、ソサエティホットスポットでは少なくとも200kmまで低速度異常が存在するが、ラロトンガなどでは100kmまでしか存在しない。
2.遷移層-下部マントル構造
本研究の海底地震データとPLUMBデータを統合解析し、P波到着時刻読み取りと観測点間のP波走時差測定を行った。このデータに既存観測網のデータをあわせてP波トモグラフィーを行い、遷移層一下部マントルP波速度モデルを得た。下部マントルの深さ1000km以深では直径1000-2000kmの巨大な低速度異常が存在する。深さ1000kmから600kmまでは低速度異常のサイズは小さくなり、一部でマントル遷移層を通じて上部マントルにつながっていることが分かった。
3.海底火山岩採取と分析
2006年10月に行われた調査航海において、フレンチポリネシアの三つの島の海底部で潜水船による潜航調査を行った。この地域の火山島の海底部を直接観察するのは初めての試みであったが、火山体にはサブマリンリッジと呼ばれる尾根状の構造が発達しており、その場での海底噴火活動が繰り返すことによって火山体が成長していったことが分かった。潜航中に採取された岩石試料を分析した結果、陸上に噴出したマグマとは異なる組成のマグマが見つかった。このことはプルーム内に物質的不均質が存在し、火山体の成長とともにマグマのソースが変化していったためと考えられ、同地域のマントルプルームの起源を理解するのに有用なデータが得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Topography of the mantle discontinuities beneath the South Pacific superswell as inferred from broadband waveforms on seafloor (2007)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu D., et al.
  • 雑誌名: Phys.Earth Planet.Inter. 160 ページ: 310-318
• [雑誌論文] Noble gas and geochronology study of the Hana Ridge, Haleakala volcano, Hawaii; implications to the temporal change of magma source and the structural evolution of the submarine ridge (2007)
  • 著者名/発表者名: Hanyu T., et al.
  • 雑誌名: Chem.Geol. 印刷中
• [雑誌論文] Towards mapping the three-dimensional distribution of water in the transition zone from P-velocity tomography and 660-km discontinuity depths (2006)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D., et al.
  • 雑誌名: AGU Geophysical Monograph Series 167 ページ: 237-249
• [雑誌論文] Shear wave speed structure beneath the South Pacific superswell using broadband data from ocean floor and islands (2006)
  • 著者名/発表者名: Isse T., et al.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 33 ページ: doi:10.1029/2006GL026872
• [雑誌論文] 3-D shear wave structure beneath the Philippine Sea from land and ocean bottom broadband seismograms (2006)
  • 著者名/発表者名: Isse T., et al.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 111 ページ: doi:10.1029/2005JB003750
• [雑誌論文] Depth of the 660-km discontinuity near the Mariana slab from an array of ocean bottom seismographs (2006)
  • 著者名/発表者名: Tibi R., et al.(第3, 4著者が塩原, 杉岡)
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 33 ページ: doi:10.1029/2005GL024523
• [雑誌論文] High temperature anomalies oceanward of subducting slabs at the 410-km discontinuity (2006)
  • 著者名/発表者名: Obayashi M., et al.(第2, 4著者が杉岡, 深尾)
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 243 ページ: 149-158
• [雑誌論文] Partial melting experiments of bimineralic eclogite and the role of recycled mafic oceanic crust in the genesis of ocean island basalts (2006)
  • 著者名/発表者名: Kogiso, T., et al.
  • 雑誌名: Earth Planet.Sci.Lett. 249 ページ: 188-199
• [雑誌論文] Contribution of slab melting and slab dehydration to magmatism in the NE Japan arc for the last 25Myr : Constraints from geochemistry (2006)
  • 著者名/発表者名: Hanyu, T., et al.
  • 雑誌名: Geochem.Geophys.Geosyst. 7 ページ: doi:10.1029/2005GC001220
• [雑誌論文] Re-Os systematics of high-Mg andesites and basalts from the Setouchi volcanic belt, SW Japan : Implications for interaction between wedge mantle and slab-derived melt (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K., Y.Tatsumi
  • 雑誌名: Geochem.J. 40 ページ: 297-307