フィッション・トラック

ニュースレター 第22号

46-49

2010年

特別講演
海洋地殻‒上部マントルの包括的理解を目指して
宮下純夫*・足立佳子**

Comprehensive understanding on oceanic crust and upper mantle
with a special reference to ridge segmentation
Sumio Miyashita* and Yoshiko Adachi*** 新潟大学大学院自然科学研究科** 新潟大学超域研究機構

Graduate School of Science and Technology, Niigata University

Center for Transdiscipliary Research, Niigata University

はじめにかについては，不明瞭のままとなっている.

1980年代後半以降，海洋底における地形探査なこうした問題は，実は上記の研究で用いられてどの精度の飛躍的向上を背景にして，海嶺が連続いる大部分のサンプルが，ドレッジないし潜航調した一連のものではなく，階層的な不連続によっ査によっていることに起因している可能性があて 区 切 ら れて い る こ と が 明 ら か に な って き たる．つまり，高速拡大海嶺付近から得られるサン（Macdonald et al., 1991）．その最大の不連続

プルは，溶岩層の最上部に限定されており，溶岩はトランスフーム断層で，1次の不連続を構成して層の表面の岩石をもって厚さが数キロメートルのいる．2次の不連続はオフセットが10 km以上の海洋地殻の近似を行っていることになる．すなわ

大規模な重複海嶺，３次の不連続はそれよりも小ち海嶺火成活動のある一瞬のスナップショットをさなオフセットの重複海嶺，最小のスケールの不もって全体を代表させている．ところが最近の研連続はデバルと呼ばれる屈曲である．こうした不究によると，海洋地殻溶岩層の形成は海嶺軸だけ連続によって区切られるそれぞれの部分を，１次ではなく，海嶺翼部までのオフアクシス火成活動から４次の海嶺セグメントと呼んでいる．一般的によって次第に厚さを増していく．このことは，に，より大規模な海嶺セグメントほど寿命が長海洋地殻掘削において得られる溶岩層についてく，デバルによって境界される最小の海嶺セグメも，慎重な取り扱いが必要であることを示していントの場合は，その延長は数km程度で寿命も短いる．と考えられている．

以上のことから，海嶺軸方向に沿ったマグマシ

海嶺セグメント構造は，海嶺火成活動にたいしステム解明のためは，海洋地殻全体を取り扱う必て極めて重要な意味があると考えられている．つ要がある．しかし，現在の海洋底においては海洋まり，1次のセグメント構造はマントルにおける部

地殻第３層まで到達した掘削孔がたった2ヶ所し分溶融プロセスを，2­3次のセグメント構造はマかないことを考えれば，そうしたデーター採取がントルから地殻へのマグマ供給システムを，そし極めて困難であることは明白である．過去の海洋て4次のセグメント構造は地殻浅部におけるメルト

地殻̶上部マントルが地上へ持ち上げられているレンズの挙動を支配していると考えられている

オフィオライトは，溶岩層のみならずその下位の（Macdonald, 1998）．ところが，東太平洋海膨

シート状岩脈群，斑れい岩層，そしてマントルまに沿った玄武岩の研究などからは，むしろこうしで含めた垂直方向の全体を詳しく観察し，またそた予測と異なる全く逆の，大規模不連続部へ向の海嶺軸方向の側方変化の実体や成因について研かって部分溶融度が上昇するような例が多数報告究する上でまたとない場である．

されている（例えばBach et al., 1994）．そのた小論では，特に海嶺セグメント構造に関連した

め，海嶺セグメント構造とマグマシステムとの関オマーンオフィオライトにおける我々の研究を中係は混迷しており，海嶺セグメント構造がマグマ心にして紹介する．

システムにたいしてどのような役割を担っている46

オマーンオフィオライト北部における海嶺セグメ囲が幅広くなることを示した．また，セグメントント構造の認定中心部ほど部分溶融度が高く，南北の末端部へ向オマーンオフィオライトは，アラビア半島の東かってそれぞれ低下する傾向があることを示し側にそって延長600 km，幅80 kmほどにわたってた．

分布している．ところでシート状岩脈群は，海嶺軸に平行で垂直に貫入するので，その貫入方向は海嶺セグメント構造とマグマシステム：モホ遷移

海嶺軸の方向を示す．オマーンオフィオライトで帯とその下位のハルツバージャイトの空間変化

は岩脈群の貫入方向がその分布の長軸方向と大局

橋本ほか（2008）は，モホ遷移帯について海嶺的には一致しているので，海嶺軸方向の変化を観セグメントの様々な位置における岩相柱状図を作察することができる．つまり，その分布に沿っ成して検討した．その結果，セグメント中心部でて，海嶺セグメント構造が観察されることにな

はモホ遷移帯が250 mほどと厚く，セグメント末る．これまでオマーンではマントルかんらん岩の端部へ向かって最小で10ｍ程へと薄くなること，構造岩石学的研究や，斑れい岩の岩相やその構造

セグメント中心部の厚いモホ遷移帯には厚さが数的特徴などから海嶺セグメント構造が識別され議mから数10 mほどの数枚のガブロ層が介在する論されてきた．しかし，従来のセグメント構造にが，モホ遷移帯の厚さが薄くなるにしたがって，関する研究には初歩的な記載岩石学的検討などがモホ遷移帯はガブロの薄層を含むウエールライト

不十分なままアイディアが先行しているなどの問ないしダナイトが卓越するようになる（図1）．

題点があった（宮下ほか，2002）．

モホ遷移帯の上位には層状ガブロが厚く累重す

Miyashita et al. (2003), Adachi and Miyashita

るが，カンラン石や単斜輝石のMg#は，セグメン(2003), Umino et al. (2003)は，詳細な地質図作

ト中心部の地域と末端部の地域を比較すると，そ成に基づいて，北部地域におけるセグメント構造の最大値，すなわちもっとも未分化な値は前者のを提案した．すなわち，フィズ地域北側に大規模方が0.02前後も高く，明瞭な差異が認められる．

なセグメント不連続構造を見いだし，その30 kmほど南のスクバ地域にセグメント中心が位置していることを提案した．なお，従来の研究では北部地域におけるセグメント境界はさらに北部のラジミ地域とされ，南へ向かった海嶺伝播が提案されていた（MacLeod and Rothery, 1992）．今回の結果はそれとは逆に，フィズ地域からその北方地域が北側へ向かった海嶺伝播の先端部であることを示している．その主要な根拠は以下のように要約される．
フィズ地域における不連続部は，岩脈群や上部斑れい岩によって貫入される層状斑れい岩の様々な規模のブロックが多数発見されたことにより提案された．つまり，本地域では大規模な海嶺伝播が生じており，2次ないし3次の海嶺セグメント境界であることを提案した（Adachi andMiyashita, 2003）．そして，斑れい岩層が北側の境界部付近ではbasin状の構造をとって閉じていることから，北側への海嶺伝播を提案した．Uminoet al. (2003)は，セグメント末端部のフィズ地域からセグメント中心部のスクバ地域へ向かって，シート状岩脈群の岩脈の幅が小さくなることを示した，Miyashita et al. (2003)は，約70 kmにわたってシート状岩脈群の組成変化を検討し，セグメント中心部では組成範囲が狭いのに対し，南と

図１

北のセグメント末端部へ向かって岩脈群の組成範の層厚変化．

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オマーンオフィオライト北部のモホ遷移帯

図２海嶺軸方向に沿ったマグマシステムのモデル図

一方，モホ遷移帯下位のハルツバージャイトのカがマントル最上部付近で晶出したため，モホ遷移ンラン石のMg#は，わずかにセグメント中心部の帯を超えては一層見かけ上分化したメルトが供給方が高い傾向を示すが，その違いは極めてわずかされたことが結論される．

である．しかし，これらのハルツバージャイトに海嶺セグメントに沿ったマグマシステムは，岩少量含まれる単斜輝石のTiO 2やNa2Oの含有量は脈群の組成変化からみても，斑れい岩層の広域的セグメント中心部の方が明瞭に低い傾向が認めらな変化からみても，モホ遷移帯やその直下のマンれる（足立ほか，2009連合学会）．モホ遷移帯のトル中におけるメルトの挙動など，全てが調和ダナイトーウエールライトのカンラン石，単斜輝的・系統的変化を示していることが結論される．

石のMg#はハルツバージャイトと層状斑れい岩の以上の結果に基づき，2次の海嶺セグメントにおけ中間的な組成を有している．

る海嶺軸方向の模式的なモデル図を描くことが出

ここで注目されるのは，モホ遷移帯の下位のハ来る（図２）．

ルツバージャイトの産状の違いである．セグメン

Bach (1994)などによる海嶺セグメント境界部へ

ト中心部のスクバやヘイル地域ではクリーンカッ

向かった部分溶融度の増大といった議論は，議論

トのガブロダイクを除けば，ガブロ脈は殆ど出現に用いているサンプルが，その場での海嶺火成活せず，均質なハルツバージャイトからなっている動の平均値を必ずしも表していないためと考えらのに対し，セグメント末端部のモホ遷移帯の下位れる．のハルツバージャイト中には，不規則なガブロ脈が少なくともモホ遷移帯から下位の200 m位までまとめは頻繁に観察される．こうしたマントルかんらん

以上，簡潔に最近の我々の研究成果の一端を紹岩における産状の違いは，セグメント中心部ほど介したが，研究が進行するにつれて，海嶺セグメメルトの排出が効率的に行われているのに対し，ント構造が海嶺下のマグマシステムを基本的にコセグメント末端部ではメルトの排出が効率ではなントロールしている状況が次第に明らかになってく，最上部マントル中にメルトが滞留し，その場きている．

で晶出したことを示唆している．

こうした観点からの研究は現在の海洋底におい以上のことから，セグメント中心部ではより部ては不可能であり，来るべき海洋モホールを展望分溶融度の高いメルトが供給され，かつマントルしたときに，オフィオライトを舞台と研究を前進から効率的にメルトが排出されてモホ遷移帯へとさせておくことが，その多分唯一の海洋モホール上昇していくのに対し，セグメント末端部では部の掘削データを解釈する際に極めて重要な意義が分溶融度がより低いことに加えて，メルトの一部あると考えている．

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