沈み込み帯誕生時の地殻形成プロセスを示す岩石・地球物理学的証拠を発見 ―海底下の「2つの地殻」を可視化―

都市社会工学専攻の神谷奈々 助教は、国立研究開発法人海洋研究開発機構（理事長　河村知彦、以下「JAMSTEC」という。）地震火山研究部門の赤松祐哉 研究員、道林克禎 客員研究員、国立極地研究所/総合研究大学院大学の藤井昌和 助教、国立研究開発法人産業技術総合研究所、大阪公立大学、名古屋大学、神戸大学と共同で、沈み込み帯誕生直後の前弧地殻が、複数の異なる火山活動によって形成されたことを示す岩石物理・地球物理学的証拠を初めて示しました。

沈み込み帯の誕生は、地球のプレートテクトニクスの始まりに関わる重要な転換点です。大陸や日本列島の成り立ちを理解するためには、沈み込み帯誕生直後に地殻がどのように形成・進化したのかを解明する必要があります。しかし、そのような地殻形成をもたらした火山活動がどのように起こったのかを示す直接的な証拠は乏しく、長年未解明でした。本研究では、国際深海科学掘削計画（International Ocean Discovery Program: IODP）第352次研究航海（伊豆・小笠原弧前弧域調査掘削）で採取された岩石コア試料を用い、密度や空隙率、P波速度などの岩石物性を詳細に測定しました。その結果、沈み込み帯誕生後直後の火山活動で形成された岩石と、その後の火山活動で形成された岩石とでは、内部の割れ目（クラック）の量の違いが原因でＰ波速度が大きく異なることを明らかにしました（図1）。この結果を、掘削地点周辺で観測されている地震波速度構造と組み合わせることで、地殻が沈み込み開始直後の海底拡大を伴う火山活動と、海底拡大終了後に起こった火山活動の2つの段階を経て作られたことを、実際の地下構造として裏付けました（図1）。これは、大陸形成と関連する前弧地殻がどのように作られるのかを地球物理学的に初めて示す成果です。

本成果は、Nature Portfolioの論文誌「Communications Earth & Environment」に４月９日付け（日本時間）で掲載される予定です。なお、本研究の一部はJSPS科研費（22H01337,23KJ2219,24K17156）、高知大学海洋コア総合研究センター共同利用（16A047,16B041,17A058,17B058）および情報・システム研究機構戦略的研究プロジェクトによって実施されました。

研究詳細

沈み込み帯誕生時の地殻形成プロセスを示す岩石・地球物理学的証拠を発見 ―海底下の「2つの地殻」を可視化―

研究者情報

• 神谷　奈々　　京都大学教育研究活動データベース

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