■固体地球−地球内部変動その１

=>Google

西村屋トップページ＞地球科学技術の耳学問＞固体地球 2007年6月12日更新

---

「マントル」と「マグマ」と「マントル・プルーム」

　「マントル」と「マグマ」はよく混同する。「マントル」は流動する性質を持つが、あくまでも固体であって、地震波の横波が伝播する。
　一方、「マグマ」は、岩石（「主として地殻」という方と「主としてマントル」という方の両方がいるが、どうやら後者か？）が水による融点の低下や熱異常によって融解したもの。地表で見られる溶岩は、マグマのうち軽い成分が地表面に噴出したものだが、特殊な条件下ではマントル起源物質が混入したものが噴出する場合がある。
　「マントル・プルーム」（プリュームと呼ぶ人もいる）は、マントル内の熱異常であって、沈み込んだプレートがコア−マントル境界（CMB）まで降下する「コールド・プルーム」と、CMBから上昇する「ホット・プルーム」がある。「プルーム」とは、キノコ状、柱状の上昇流又は下降流のこと。
　ホット・プルーム（マントル上昇流）はアフリカと太平洋に存在する。一方、コールド・プルーム（マントル下降流）は、西太平洋を取り囲むプレート沈み込み帯からカーテン状に下降している。

「ホット・スポット」

　マントル深部からの上昇流（ホット・プルーム）を起源とする火山活動のこと。プレート運動に無関係に定位置を保つため、プレート運動に伴って火山活動を終えた過去の火山島が列をなすことがある。ハワイ諸島、ガラパゴス諸島、アイスランドなどが有名。
　特に、ハワイのホットスポットが作った天皇海山列は、4000万年前まではプレートが北西に、それ以前はほぼ北に向かっていたことを示している。

「プレート拡大軸」（中央海嶺、プレート生成域）と「熱水活動」と「メガ・プルーム」と「ピラー」

　プレートが拡大している場所を「プレート拡大軸」（中央海嶺、プレート生成域）という。そこではマグマが大規模に上昇し、新しいプレートが生成されている。東太平洋海膨、大西洋中央海嶺、アフリカ東部の中央地溝帯などのほか、後述の背弧海盆にも見られる。
　そこには熱水活動があり、「熱水活動」と「化学合成生態系」を伴うことが多い。熱水噴出口には「チムニー」と「マウント」が形成される。熱水の成分によって「ブラック・スモーカー」、「ホワイト・スモーカー」などと呼ばれるものがある。
　プレート拡大に伴う大規模なマグマの上昇時には、大規模な熱水域が観測される場合がある。これを「メガ（熱水）プルーム」と呼ぶ。また、マグマが満たされたと考えられる場所では、マグマが冷却・収縮した後、熱水の通り道が固化してできた柱状構造が見つかる場合があり、これを「ピラー」と呼ぶ。

「スーパー・スエル」

　通常、中央海嶺の拡大軸から離れるに従って（海底の年代が古くなるに従って）、一定の割合で水深が深くなっていくが、地球深部からのホット・プルームの影響で水深が浅めになっている地域を「スーパー・スエル」という。

「メガムリオン」

　大西洋中央海嶺や背弧海盆拡大系など低速拡大軸を中心に、「メガムリオン」という特異なドーム状の構造が発見されている。その背中には拡大軸に直交する（拡大方向に平行な）畝状の模様（コルゲーション）が発達している。メガムリオンでは蛇紋岩化したカンラン岩やハンレイ岩が海底面に露出しているらしい。
　パレスベラ海盆にある世界最大のメガムリオンは「ジャイアント・ムリオン」又は「ゴジラ・ムリオン」と名付けられていて、全長125ｋｍにわたってカンラン岩が露出している。
　一般に中央海嶺でプレートが拡大する場合には、拡大軸にマグマが上昇するが、引っ張り場でマントルが低温の場合はマグマが十分に供給されず、断層運動とともにマントル自体が上昇し、地殻が非常に薄くなったのがメガムリオンの成因ではないかと考えられているが・・・・・。
（参考：月刊地球　総特集「地球システム変動の解明を目指して−地球システム・地球進化ニューイヤースクール−」、小原泰彦「メガムリオン掘削調査から探る海洋リソスフェア」）

=>冷たいマントルがつくる奇妙な海底世界(海洋研究所海洋底科学部門の沖野郷子さん)
=>フィリピン海背弧拡大系のマントルカンラン岩（小原泰彦さん）
=>Seismic reflection imaging of an oceanic detachment fault: Atlantis megamullion

「蛇紋岩」と「泥火山」

　カンラン岩が熱水と作用する時、ある温度条件より上だとマグマになるが、それ以下だと蛇紋岩という粘土鉱物になる。
Mg₂SiO₄ + H₂O = Mg₃Si₂O₅(OH)₄ + Fe₃O₄ + H₂
　蛇紋岩が地表面や海底面に噴出したものが泥火山。小笠原・マリアナ島弧と海溝の間に富士山級の泥火山が並んでいる。

「コマチアイト」、「緑色岩帯／グリーンストーン帯」、「オフィオライト」

　コマチアイトは、表面に樹枝状あるいは“草”のような模様（蛇紋岩）が見られる岩石。始生代（40〜25億年前）から原生代（25〜5.64億年前）の「緑色岩帯」に産出する。自然科学のとびら

「地球化学的端成分」

　マントル由来の岩石をSr87とSr86、Pb206/Pb204とPb207/Pb204、Nd143とNd144でマッピングすると、いくつかの特徴的な岩石の集合が見出される。（出典：巽　好幸「サブダクションファクトリー」、科学Vol.72 No.10〜ほか）
　MORB（Mid-Oceanic Ridge Basalt）Nタイプ：海嶺玄武岩の大部分、高Nd143/Nd144比、低Sr87/Sr86比、低Pb206/Pb204比。MORBはどこの海底で採ってもほとんど同じ成分。つまり、MORBの元となる最上部マントル（下記DMMのこと）が全球的に組成が均質であることを意味する。
　DMM（Depleted MORB Mantle）：現在の上部マントルのおそらく200km以浅を占めている。初期地球におけるマグマ製造の熔け残りマントルと考えられる。
　HIMU（high-μ）：高U238/Pb204比、高Th/Pb比、フレンチ・ポリネシアと南大西洋セントヘレナ島にのみ産する。海洋地殻が沈み込み帯の脱水分解反応でスラブ物質からPbがUに対して選択的に抜けたという説、海嶺下で海水との反応によりPbが選択的に移動したという説、マントルと核の反応によるとの説がある。
　EM1（Enriched Mantle 1）：マグマに濃集しやすいSr, Ndに富む。大陸起源物質（含水鉱物を含むカンラン岩や下部地殻物質）が地球深部に持ち込まれたものか？
　EM2（Enriched Mantle 2）：EM1と同じくSr, Ndに富む。大陸構成物質（カコウ岩など上部地殻）に由来する堆積物とする説、ある種のスラブ由来の流体相で汚染されたマントルウェッジ物質という説あり。
PM：始源的なマントル。端成分ではない。
=>
=>周藤賢治・牛来正夫（1997）：地殻・マントル構成物質

「キンバーライト」と「蛇紋岩」

　マントルに水が作用した場合、ある温度より高温だと「マグマ」となって上昇し、ある温度以下だと「蛇紋岩」という粘度鉱物になって上昇する。
　炭素に富んだマントルが高速（新幹線程度？）で地上に上昇してダイアモンドの鉱床になったのが「キンバーライト」か？

---

西村屋トップページ＞地球科学技術の耳学問＞固体地球