海洋研究開発機構(JAMSTEC)は、地表まで上昇、到達するまでに含有成分が結晶化する通常のマグマとは違って、地下深部から短時間で直接海底に噴出したとみられる未結晶の「初生マグマ」を世界で初めて、マリアナ諸島の海底で採取したことを発表した。これまで室内実験でしか確認できなかった初生マグマを直接分析することで、火山の形成や大陸の地殻の成因など、地球内部のダイナミクス(挙動)の研究がさらに進むものと期待される。

JAMSTEC・地球内部ダイナミクス領域の田村芳彦・上席研究員らは2010年6月に、マリアナ諸島最大の活火山「パガン島」(標高570メートル)周辺で海底火山の調査を行い、無人探査機「ハイパードルフィン」を用いて水深2,000メートル付近の海底斜面から新鮮な23個の「枕状溶岩」を採取した。これらを分析した結果、初生マグマによる溶岩であることが分かった。

調査付近の海底下では、フィリピン海プレートの下に太平洋プレートが沈み込み、それに伴って水(海水)と堆積物(メルト)が地球の深部に運ばれている。それらの物質の影響で、海底の岩盤のさらに深く(約100キロメートル)にあるマントルの岩石(かんらん岩)の一部が溶解して、初生マグマは作られると考えられている。

初生マグマは深さ30-60キロメートルまで上昇して「マグマ溜(だま)り」を形成し、そこで冷却されて、マグマに含まれるケイ素や鉄、ナトリウムなどの成分の結晶化が起こる。そうしたマグマが火山の噴火に伴って地表に噴き出し、固まったのが溶岩だ。

今回採取した溶岩には結晶がほとんど含まれていないことから、初生マグマがマグマ溜りを経ずに、上昇の途中から直接海底に噴出して固まったものと考えられた。また初生マグマには、これまで、水とメルトの両方の成分が含まれるとみられていたが、今回の採取の溶岩(初生マグマ)には、水分が多いもの、メルト成分が多いものの2種類のマグマがあり、ほぼ同時期に隣接した場所から噴出したことが分かったという。

研究論文“Mission Immiscible: Distinct subduction components generate two primary magmas of Pagan Volcano, Mariana arc”は、『Journal of Petrology』(電子版)に掲載された。

図1. プレートの沈み込みとマグマ生成

写真. 初生マグマと確認されたパガン島海底の枕状溶岩

図2. パガン島火山における、初生マグマと普通のマグマの噴出の仕方

(提供：海洋研究開発機構)

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