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地球:沈み込み帯火山の中間的メルトの欠乏と島弧安山岩の成因

Nature 461, 7268 doi: 10.1038/nature08510

安山岩は大陸弧火山で噴出するマグマの大部分を占めており、大陸地殻を形成する主要成分と考えられている。したがって、安山岩の岩石学的成因は、火山災害と地球の分化という2つの点で重要である。安山岩は、典型的には記載岩石学的に非平衡な特性を示す結晶をかなりの量含んでおり、珪長質マグマと苦鉄質マグマの間の混合が考えられる。これは、安山岩の岩石学的成因におけるこれらの過程の重要性に関する長い間にわたる論争を生む原因となっており、結局は安山岩組成をもつ真の液体の存在量が問題となっている。この論争の中心は、液体(すなわちメルト)と、液体と結晶の混合物であるマグマとの相違点であり、これらは起源が同じかもしれないし、同じでないかもしれない。この相違点が、岩石学的に複雑な安山岩の全岩化学分析が島弧火山活動の背後にある基本的過程について、不鮮明な描像をもたらしている可能性が明らかになった。本論文では、斑晶に捕捉されて冷却されたガラス質メルト包有物の再検討、全岩化学組成、高温高圧実験に基づいて、安山岩の成因に対する別の見方を提示する。島弧火山下にあるマグマだまりでは、中間的な組成(59〜66 wt% SiO2)をもつ真の液体は、この組成範囲内にある噴出マグマの存在量から示唆されるよりもずっと少ないことを示す。上部地殻のマグマだまり内部で効率よく混じり合うことで、下部地殻から上昇するメルトの組成の二峰性があいまいになり、中間的な島弧火山の下にある珪長質マグマ(≥ 66 wt% SiO2)の基本的役割が隠される。このような別の見方によって、島弧火山活動のいくつかの不可解な側面が説明され、深成岩と火山岩の記録を統合する重要な手がかりが得られる。

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