地 学 雑 誌 98-3(1989)
海底拡大研究の現状
玉
木
賢
策*
Progress of the Study of the Sea-Floor Spreading
Kensaku TAMAKI
Abstract
The progress of the study of the sea-floor spreading has mutual relationship with that of the ophiolite. The scientists to study ophiolites should fully understand the present pro-gress of the study of the sea-floor spreading, and vice versa. We obtained the concept of the sea-floor spreading in 1960's in terms of diverging plate boundaries and started to observe
geological process at the spreading axis in 1970's. Swarth mapping of topography by multi
narrow beam sonar and long range sidescan sonar, manned submersible observation,
multi-channel seismic reflection survey of the spreading axis, and detailed geochemical study of
sampled rocks dramatically improved our understanding of the geological process along the
spreading axis in early 1980's. The trend of the study of the sea-floor spreading is shifting toward the global understanding of its dynamic process in late 1980's.
I. は じ め に オ フィ オ ライ トが 海 洋 性 地 殻 の 断片 で あ るな らば,海 洋 性 地 殻 の生 成 の 現 場 で あ る海 底 拡 大 の地 球 科 学 は オ フ ィオ ライ ト研 究 と極 め て 密接 な 関係 を持 つ こ とにな る。 オ フィオ ライ ト研 究 者 に と って海 底 拡 大 の 地 学 的 研 究 の ア ッ プデ イ トされ た成 果 は常 に把 握 して お かな くて は な らない で あ ろ う し,逆 に,海 底 拡 大 の地 学 的 研 究 を行 って い る研 究者 に とっ て海 洋性 地殻 を 目の 当た りにす る こ とが で き る オ フ ィオ ライ トは 常 に強 い関 心 を ひ か れ る対 象 で あ る 。 た と えオ フ ィオ ライ トが 海洋 性 地 殻 の 断 片 で は な い と して も,そ れ を立 証 す るた め に は 海洋 性 地殻 とそれ を生 み 出 す プ ロセ スで あ る海 底 拡 大 を十分 に理 解 す る こ とは 当然 必 要 とな る。 本 小論 で は オ フ ィオ ライ ト研 究 者 の 参考 に な る こ とを 考慮 しな が ら,海 底 拡 大 研 究 の歴 史 を概 観 し,現 在 の研 究 の到 達 点 と,今 後 の 方 向性 を簡 単 に紹 介 す る 。 II.海 底 拡 大 研 究 史概 観 1960年 代 初 頭 に提 唱 され,そ して 実 証 され た海 底 拡 大 は,プ レー トテ ク トニ クス が出 現 した1960年 代 後 期 には ま だ 単 な る拡 散 型 プ レー ト境 界 とい う現 象 と して の み 捉 え られ て いた に す ぎな か った 。 海 底拡 大 の 地 学 的 実 態 が 明 らか に な る の は,1971年 か ら1974年 にか けて 実施 され た米 仏共 同 に よ る大 西 洋 中央 海 嶺 に
お けるFAMOUS計 画(French American Mid-Ocean Undersea Study)(HEIRTZLER and VAN
ANDEL 1977)以 降 の こ とで あ る。 中央 海 嶺 へ の地 学 的 関 心 は 当初,中 軸 谷 を有 し海 嶺 地 形 の 顕 著 な大 西
洋 中央 海 嶺 に 向 け られ,FAMOUS計 画 も大 西 洋 中央 海 嶺 で実 施 され て い る 。 しか し,1970年 代 末 に潜 水
艇 観 測 に よ り東 太 平 洋 にお いて ブ ラ ッ クス モ ー カ ーつ ま り 熱 水 噴 出 が 発 見 され て 以来(FRANCHETEAU
* 東 京 大 学 海 洋 研 究 所 Ocean Research Institute, University of Tokyo
第1図 東 太 平 洋 の 伝 播 性 拡 大 と重 複 拡 大 軸(MACDONALD et al. 1986)
Fig. 1 Rift propagation and overlapping spreading centers (MACDONALD
et al.
1986)
et al. 1979, CORHSS et al. 1979),1980年 代 に は,東 太 平 洋,す な わ ち,東 太 平 洋 海 膨,ガ ラパ ゴ ス海
嶺,フ ァン デ フ カ海 嶺 が地 学 的 関 心 をひ きつ け研 究 の進 展 を にな って きた 。 これ は,太 平 洋 の海 嶺 が大 西 洋 中 央 海 嶺 よ り も拡 大 速 度 が 速 い た め,様 々 な地 学 現 象 が 顕 著 に表 れ る こ とに起 因 して い る 。 中軸 マ グマ 溜 ま りの 存 在 等 は そ の顕 著 な 例 で あ る.中 軸 マ グ マ溜 ま りは 東 太平 洋 海 膨 で反 射 法 地 震 波 探 査 で容 易 に観 測 され るの に た い し,大 西 洋 中央 海 嶺 で は全 く観 測 され て いな い 。 大西 洋 中央 海 嶺 の片 側 拡 大 速 度 が1∼ 2cmで あ るの にた い し,東 太 平 洋 の各 海 嶺 は4∼8cmに 及 ん で お り,両 者 の 間 に は大 き な相 違 が あ る。 こ の た め,1980年 代 前 半 に は多 くの新 観 測 技 術 が東 大平 洋 の海 嶺 に投 入 され 中 央海 嶺研 究 の 上 で大 き な貢 献 が な され た。 そ の実 際 につ いて はIII章,IV章 で紹 介 す る。 こ の よ うな東 太 平 洋 海 膨 を中心 と した 中央 海 嶺 の諸 プ ロセ ス の詳 細 な 解 明 は1980年 代 後 半 に入 って 概 ね 一段 落 つ い た よ うに思 わ れ る。 そ の 後 の研 究 の 方 向 はV章 で紹 介 す る よ うに 地球 深 部 構 造 に起 因 す る と考 え られ る 中央 海 嶺 の グ ロー バ ル な 多 様 性 に 焦 点 が あ て られ て い る。
海 底 拡 大研 究 の 現 状 195 III. 海 底拡 大 の テ ク トニ ク ス プ レー トテ ク トニ ク ス出現 の 当初 に,海 嶺 と トラ ンス フ オー ム断 層 か ら構 成 され る プ レー ト境 界 と して 単純 に イ メ ー ジ され て い た 海 底 拡 大 の テ ク トニ ク スは,1970年 代 後 半 か ら1980年 代 前 半 に か けて,海 底拡 大 テ ク トニ クス の重 要 な 要 素 で あ る 伝播 性 拡 大 と 重 複 拡 大軸 とい う現 象 が新 たに 発 見 され た こ とに よ り, い よい よそ の実 際 の プ ロ セ スに 光 が あ て られ る こ と にな る(玉 木1987)(第1図)。 伝 播 性 拡 大 は,地 磁 気 全 磁 力 異 常 の 精 査 に よ り(HEY 1987),重 複 拡 大軸 はSeabeamに よ る 海 底 地形 の 精 密 マ ッ ピ ン グ
に よ り(MACDONALD and FOX 1983)発 見 され た もの で あ る。伝 播 性 拡 大,重 複 拡 大軸 とも に海 底 拡 大
の 火 成 活動 と密 接 な関 係 を有 して い る 。 伝 播 性 拡 大 は二 つ の わ ず か に方 向 の異 な る 拡 大 軸 の一 方 が 伸 張 して い って も う一 方 の拡 大軸 が そ の長 さ を減 じて い く現 象 で あ る(第 2図)。 伸 張 す る拡 大軸 を伝 播 性 拡 大 軸(pro-pagating rift),長 さ を減 じて い く拡 大軸 を退 行性 拡 大軸(dying rift)と 呼 ぶ 。伝播 性 拡大 に よ っ て トラン ス フ ォ ー ム断 層 か らは 第2図 に み られ る よ うに拡 大 軸 に斜 交 し た疑 似 断層
(pseudofault),せ ん 断 変 形帯(shear zone)
が 発 生 す る 。 通常,伝 播 性 拡 大 軸 と退 行 性 拡 大 軸 は 異 な る方 向性 を有 す る。 伝 播 性 拡 大 が 生 じる と,伝 播 性 拡 大軸 の持 つ 方 向 が 退 行性 拡 大 軸 にた い して 優 勢 に な っ て い き最 終 的 に 拡 大 軸 は 伝 播 性 拡 大軸 の方 向 にそ ろい,拡 大 軸 は方 向 を 変 え る こ とに な る、 伝 播 性 拡 大 は 拡 大 軸 が そ の 方 向 ・配列 を 変 え る時 に発 生 す る現 象 とい うこ とが で き る. 拡 大 軸 が そ の方 向 を 変 え る の は,拡 大 軸 の 両 側 の プ レー ト間 の相 対 運 動 が 変化 した場 合 で あ る。 プ レー ト間 の相 対 運動 の変 化 に対 応 して,拡 大 軸 は新 しい配 列 を とる必 要 性 にせ ま られ るの で あ る 。 そ の好 例 が フ ァ ンデ フ カ 海 嶺 の 伝 播性 拡 大 で あ る(WILSON et al. 第2図 ガ ラ パ ゴ ス 海 嶺 西 経95°30'付 近 の 伝 播 性 拡 大 軸 の 模 式 図(CHRISTIE and SINTON 1981)
ア ミ部 分 は 正 帯 磁 部,白 ヌ キ 部 分 は 逆 帯 磁 部 の 磁 気 縞 模 様 を 表 す 。 こ の 図 で は,伝 播 先 端 部(Propagating tip: PR Tip)が 左
方 へ 伝 播 し て い く。PseudofaultとFailed Riftの 間 が せ ん 断 帯(Shear Zone)。
Fig. 2 Typical pattern of rift propagation at 95•‹30' of the Galapagos Ridge (CHE-RISTIE and SINTON 1981)
1984).こ の よ うな場 合 の伝 播 性 拡 大 は 受動 的 に生 じる もの と考 え られ るが,こ れ に対 して ガ ラパ ゴ ス海 嶺 に お け る例 は,プ レー ト間 の 相 対 運 動 の 変化 よ りもむ しろ ホ ッ トスポ ッ トに 関連 した能 動 的 もの と考 え られ る 。 第3図 に み られ る よ うに ガ ラパ ゴ ス海 嶺 で は ガ ラパ ゴス ホ ッ トスポ ッ トか らそ れ ぞ れ西 と東 に遠 ざか る よ うに 伝播 性 拡 大 が起 こ って い る。 ここ で は火 山 岩 分析 植 と伝 播 性 海 嶺 の 間 に第3図 に み られ る よ うな 極 め て顕 著 な相 関 が み られ る.こ の よ うな相 関 はオ フ ィオ ライ トを研 究 す る うえ で考 慮 して お く必 要 が あ ろ う。 重複 拡 大軸 は,第4図 に み られ る よ うに拡 大 軸 が 二 重 に存 在 す る現 象 で あ る 。 通 常,重 複 して い る二 っ の 拡 大軸 間 の 距 離 は1∼15kmで あ り,拡 大軸 の重 複 部 分 の 距 離 は3∼35kmで あ る。プ レー トを 剛 体 と仮 定 す るプ レー トテ ク トニ クス で は,二 っ の プ レー トの間 の 拡 大軸 は一 本 で あ る と考 え られ て いた の で,重
複 拡 大 軸 の 発 見(MACDONALD and FOX 1983)は 海 洋 底 研 究 者 に は 大 きな 驚 きで あ った 。 これ を機 に,
第3図 伝播 性 拡 大 軸 にそ った 火 山岩 分析 値 の変 化(DHRISTIE and SINTON 1981)
上 図 は ガ ラ パ ゴ ス海 嶺 の 伝播 性 拡 大 軸 の分 布 を示 す。 丸 印 は サ ンプ リ ング地 点 。 下 図 は
FeO*/MgO分 析 値 の経 度 に 対 す る変 化 を し めす。V印 は伝 播 性 拡 大 の位 置 とそ の方 向 。
FeO*/MgOの 値 が伝 播 性 拡 大 と顕 著 な対 応 を示 して い る。 斜 線 部 は伝 播 性 拡 大 軸 に よ
っ て 生成 さ れ た地 殻 を示 す。
Fig. 3 Geochemical
variation
of volcanic rocks along propagating
rift
(CHRISTIE and
SINTON 1981)
中 央 海 嶺 の微 細 構 造 の研 究 が 急 速 に 進 展 す る こ とにな る。 次章 で紹 介 す る よ うに 重 複 海嶺 は 中軸 マ グマ 溜 ま りの 活動 と密 接 な関 係 を持 っ てお り,そ の発 見 の海 底 拡 大 プ ロセ ス研 究 に果 た した 役 割 は 大 きい 。
IV. 中 軸 マ グ マ溜 ま りと海 洋 性 地 殻
反 射 法 地 震 波 探 査 に よ っ て 中央 海 嶺 の 拡 大軸 に そ って 最 初 に 中軸 マ グマ 溜 ま り(axial magma
cham-ber)が 発 見 され た もの もや は り東 太 平 洋 海 膨 にお い て で あ っ た(HERRON et al.1978)。 そ の後,極 め て
明 瞭 な 中 軸 マ グマ 溜 ま りが ラ ウ海 盆 の 拡 大 軸 で発 見 され た(第5図)(MoRTON and SLEEP 1985)。 こ
れ らの 成 果 を う けてDETRICKet al.(1987)は 東 太 平 洋 海 膨9°N∼13°Nに お い て計 画 的 な 反射 法 地震 波
海 底 拡 大研 究 の現 状 197
第4図 東 太 平 洋 海 膨 に み ら れ る 重 複 拡 大 軸(MACDONALD and FOX 1983) 太 線 は 拡 大 軸 。 海 底 地 形 コ ン タ ー はSeabeamに よ っ て 得 ら れ た も の 。
Fig. 4 Overlapping
spreading center on the East Pacific Rise (MACDODALD and FOX
1983)
に測 線 が は られ た。 そ の 結 果,中 軸 マ グマ溜 ま りの 幅 は約3∼4km,海 底 下 の深 度 は1∼2kmで あ る こ とが明 らか に な った 。 拡 大 軸 に 直交 す る断 面 で は 中軸 マ グ マ溜 ま りの上 面 は平 坦 に な ってお り,モ ホ 面 か らの反 射 は拡 大 軸 部 直 下 の 幅1∼2km範 囲 で は観 察 で きな い。 中軸 マ グ マ溜 ま りは断 面 でみ る とキ ノ コ に似 た形 で 貫入 して い る もの と推 定 され て い る(第6図)。 DETRICK et al. (1987)に よ る拡 大 軸 にそ った 測線 で は,中 軸 マ グマ 溜 ま りは数10kmの 距 離 に わ た っ て観 測 され る が,重 複 拡 大 軸 の 部 分 で は観 察 され て い な い 。 ま た,拡 大 軸 に そ っ た地 形 断 面 も重 複 拡 大軸 と密 接 な相 関 を示 す こ とがSeabeamに よ る精 密 地 形 測 量 で 明 らか に され て い る(MACDONALD and
SEMPIERE 1984)。 重 複 拡 大 軸 の 部分 で は水 深 は相 対 的 に深 くな り,重 複 拡 大軸 と重 複 拡 大軸 の 間 の 中央
部 あ た りで最 も浅 くな る(第7図)。 これ は,重 複 拡 大 軸 が拡 大 軸 の セ グ メ ン トとセ グ メ ン トの 間 の境 界 に
相 当 して い る とい うこ とを 示 して い る。 反 射 法 地 震 波 探 査 に よ る 中軸 マ グマ 溜 ま りの 観 測 結 果 か ら,連 続
第5図 反 射 法 地 震 波 探 査 に よ っ て 捉 え ら れ た 中 軸 マ グ マ チ ャ ン バ ー(矢 印A) (MORTON and SLEEP 1985)
ラ ウ 海 盆 内 の 拡 大 軸 に お け る も の 。 縦 軸 は 秒 に よ る 往 復 走 時 表 示 。
Fig. 5 Axial magma chamber detected by multi channel seismic
reflec-tion profiling in the Lau Basin (MORTON and SLEEP 1985)
第6図 海 洋 性 地 殻 の 生 成 と 中 軸 マ グ マ 溜 ま り(DETRICK et al. 1987) 拡 大 軸 に 直 交 す る 断 面 の 模 式 図 。
Fig. 6 Generation
of the
oceanic
crust and axial magma
cham-ber (DETRICK et al. 1987)
した マ グ マ溜 ま りの 一 つ一 つ が こ の拡 大 軸 の 一 つ 一 つ の セ グメ ン トに対 応 して い る と考 え られ て い る。 現 在 の と ころ一 般 に,ア セ ノ ス フ ェ ァ か ら上 昇 して く る ダイ ア ピア の一 つ の ユ ニ ッ トが こ の よ うな 重 複 拡 大 軸 と重 複 拡 大 軸 の 間 の拡 大 軸 の一 つ の セ グメ ン トに対 応 し て い るの で は な い か と考 え られ て い る 。第7図 に示 した 拡 大 軸 にそ った火 山岩 分 析 値 の 系 統 的 な変 化 も こ の よ う な 考 え と整 合性 が あ る も の と解 釈 で き る 。 こ の よ う な 拡 大 軸 の 水 深 と,岩 石 分 析 値 の 間 の 秩 序 だ っ た相 関 は
KLEIN and LANGMUIR(1987)に よ って さ らに 系統 化
され て明 らか に され て い る。 中軸 マ グ マ溜 ま りは ま た海 洋 性 地 殻 の生 成 プ ロ セ ス を 考 え る上 で も極 めて重 要 で あ る 。第6図 は現 在 一 般 に考 え られ て い る 中軸 マ グマ 溜 ま り と海 洋 性 地 殻 の関 係 を図 示 した もの で あ る。 マ グマ 溜 ま りの上 面 が,旧 来 か ら屈 折 波 地震 波 探 査 で観 測 され て い る海 洋 性 地 殻 第二 層 と第 三 層 の境 界 に,マ グ マ溜 ま りの 下 面 が モ ホ 面 に対 比 され て い る 。 マ グ マ溜 ま り本 体 は,海 底 拡 大 に と もな って 拡 大 軸 か ら離 れ て い くに つ れ て 固結 し第 三 層 を形 成 す る 。 第 二 層 の 中下 部 は,ventが 固 結 して 形成 され た 複 合 送 入 岩 体 か らな り,第 二 層 の 上 部 は枕 状 溶 岩 層 か らな る。 この よ うな シ ナ リオ は反 射 法 地 震 波 探 査 に よ る 中軸 マ グマ 溜 ま りを直 接 観 測 で き る よ うに な っ て い よ い よ確 か ら しい もの に な り,さ らに地 震 学 的 モ
海底拡大研 究の現状
129 ホ 面 と岩 石 学 的 モ ホ 面 の相 違 に 関す る議 論 等, よ り詳 細 な議 論 に発 展 して い る(荒 井1988)。 重 複 拡 大 軸 の発 見 と,中 軸 マ グマ 溜 ま りの観 測 は拡 大軸 の セ グメ ン ト化 を明 らか に した が, この よ うな セ グメ ン ト化 は海 洋 性 地 殻 が従 来 考 え られ て い た よ うに一 様 で はな い こ とを示 唆 し て い る。 ま だ 正確 な観 測 デ ー タは 提 出 され て い な いが,一 つ の セ グメ ン トの 中央 部 で 地 殻 が厚 く,端 部 で 薄 い こ とは十 分 に予 想 され る。一 つ の セ グメ ン トの オ ー ダ ー は数10kmで あ るが, これ に トラ ンス フ ォー ム断 層 と トラ ン ス フ オー ム断 層 の 間 の さ らに 大 きな数100kmオ ー ダ ー の変 化 も加 わ って きて海 洋 性 地 殻 の地 域 的 な 非 一 様 性 は さ らに 大 き くな る。 しか し,こ の よ う な 非 一 様 性 は 海 底 拡 大 の プ ロセ ス に 密 接 に 関 連 した 系 統 的 な もの で あ る こ とが 予 想 さ れ る(KLEIN and LANGMUIR 1987)。 オ フ イオ ラ
イ トの デ ー タか ら地 殻 の厚 さ を議 論 す る場合 に は常 に留 意 して お くべ き問 題 で あ ろ う。 V. 背 弧 海 盆 の 海底 拡 大 背 弧 海 盆 に お け る海 底 拡 大 の テ ク トニ クス も 基 本 的 には,中 央 海 嶺 にお け る拡 大 テ ク トニ ク ス と同 様 で あ る 。背 弧海 盆 にお いて も,マ リア ナ トラ フ,日 本 海 ラ ウ海 盆,ビ スマ ル ク海 に お い て,伝 播 性 拡 大,重 複 拡 大 軸 が 観 測 され て い る(玉 木 ・小 林1988)。 第6図 に示 した よ う に極 めて 顕 著 な 中軸 マ グマ 溜 ま りも,ラ ウ海 盆
に お いて 観 測 され て い る(MORTON and SLEEP
1985)。 中央 海 嶺 にお け る海 底 拡 大 と比較 して, 背 弧海 盆 の海 底 拡 大 の大 きな 特 徴 は拡 大軸 の配 第7図 東 太 平 洋 海 膨 拡 大 軸 に そ っ た 火 山 岩 分 析 値 の 変 化(THOMPSON et al.1985) 点 線,破 線 は 拡 大 軸 に そ っ た 海 底 地 形 の プ ロ フ ァ イ ル を 示 す 。Sr含 有 比 と 重 複 拡 大 軸(OSC)と の 相 関 が 顕 著 で あ る 。
Fig. 7 Geochemical
variation
of
volcanic
rocks
along
the
East Pacific Rise
(THOMPSON et al. 1988)
列 が不 安 定 で あ る と い うこ とで あ る 。 背 弧 海 盆 の 拡 大軸 が不 安 定 で あ る原 因 と して は 次 の二 つ を挙 げ る こ とが で き る。 一 つ は,背 弧 海 盆 拡 大 の際,島 弧 側 の プ レー トが 非 剛体 的 に変 形 す る場 合 が しば しば あ る こ とに よ る 。海 底 拡 大 の 際,片 側 の プ レー トが 非 剛体 的 にふ る ま うと,拡 大 軸 近 辺 の応 力 場 が 変 化 す る こ と に な り,拡 大 軸 は 頻 繁 な 伝 播性 拡 大 をひ きお こ しな が ら配 列 を常 時 変化 させ て い く こ とにな る。 日本 列 島 が折 れ 曲 が る とい う変 形 を起 こ しな が ら行 わ れ た 日本 海 の拡 大 は,こ の よ うな 頻 繁 な伝 播 性 拡 大 を と もな っ て い た と推 定 され て い る(玉 木 ・小 林1988)。 ま た,四 国 海 盆 や南 シナ 海 海 盆 の よ うに比 較 的 安 定 し た拡 大 を行 って い た 背 弧海 盆 で も,拡 大 の後 期 にな って 突然 拡 大 方 向 を 大 き く変 更 して いる(CHAMOT-ROOKE et al.1987, PAUTOT et al. 1986)。 これ らの 場 合 も伝 播 性 拡 大 を と もな っ た もの と推 定 され
る。
も う一 つ の原 因 は,拡 大 軸 の ジ ャ ンプ が比 較 的 頻 繁 に 起 こる可 能 性 が ある こ とで あ る。 これ は,背 孤海
盆 の拡 大 の 際 に 生 じる 島孤 の ドリフ トに と もな い,拡 大 軸 自身 も ドリフ トしア セ ノス フェ ァ ダイ ア ピァ の
f
ed
c b a 第8図 オ ー ス トラ リ ア ー 南 極 海 嶺 に そ っ た 火 山 岩 分 析 値 の 変 化(KLE-IN et al.1988) 図aは 拡 大 軸 の 配 置 と サ ン プ リ ン グ地 点 を 示 す 。 図d,e,fに み ら れ る 分 析 値 の ギ ャ ッ プ は イ ン ド洋(図 左 側)と 太 平 洋(図 右 側)の 深 海 性 玄 武 岩 岩 石 区 の 相 違 を 表 す 。Fig. 8 Geochemical variation of
vol-canic rocks along the
Austra-lia-Antarctica
ridge
(KLEIN
et al. 1988)
中心 か ら離 れ て しま い,拡 大 軸 が死 滅 し,新 た に ダ イ ア ピア直 上 に 拡 大軸 が生 じる こ とに よ る も の で あ る。 こ う した拡 大 軸 の ジ ャ ンプ は ラ ウ海 盆 に お い て実 際 に観 測 さ れ てお り,日 本 海 な ど多 くの 背 弧 海 盆 で も起 こ っ た の で は な い か と考 え られ る(玉 木 ・小林 1988)。 背 孤 海 盆 の 場 合,拡 大 テ ク トニ クス の複 雑 さの他 に, 地 殻 構 造 が 一 般 大洋 とは異 な って くる可 能性 が あ る こ と に も注 意 が 必 要 で あ る 。 日本 海 の 大 和海 盆 の場 合,速 度 構 造 は通 常 の 海 洋性 地 殻 とほぼ 同 じで あ る が,厚 さが通 常 の海 洋 性 地 殻 の5kmと 比較 して15∼17kmと 異 常 に 厚 い特 異 な 地 殻 構造 が観 測 され て い る(HIRATA et al. 1987, KATAO 1988)。 背 弧 海 盆 に お け る この よ うな異 常 な地 殻 の 形成 機構 は ま だ不 明 で あ る が,オ フ ィオ ライ トの層 序 を背 弧 海盆 の地 殻 構 造 と比較 す る場 合 に は,こ の よ うな 異 常 な 地殻 が背 弧 海 盆 に 存 在 す る こ と もあ る こ とに留 意 して お く必 要 が あ ろ う。 ま た,オ フ ィオ ライ ト 形 成 に関 す る議 論 の際 に しば しば 背 弧海 盆 の地 殻 の 島弧 へ のオ ブ ダ クシ ョン の可 能 性 が指 摘 され る が ,TAMAKI and HONZA(1985)は 日本 海 東 縁 にお いて 実 際 に 日本 海 盆 の地 殻 が オ ブ ダ ク シ ョン を開 始 して い る こ とを指 摘 して い る。 背 弧海 盆 の地 殻 の 島弧 へ の オ ブ ダ クシ ョ ンは 十 分 起 こ りえ る こ と と考 え て よい で あ ろ う。 VI. 海 底拡 大の グ ロー バ ル な 多 様 性 以 上,海 底 拡 大 テ ク トニ ク ス,火 成 活 動 の 拡 大軸 に お け る実 際 を紹 介 して き たが,最 後 に ふれ て お か な くて は な らな いの は,全 地球 的規 模 での 海 底 拡 大 プ ロセ ス の 多 様 性 で あ る。 海 底 拡 大 を グ ローバ ル にみ た場 合,最 も際 立 って い る の は大 西 洋 中央 海嶺 と東 太 平 洋 海 膨 の 拡 大 様 式 の 相 違 で あ る 。III章で述 べ た よ うに拡 大 速 度 の 速 い 東 太 平 洋 海 膨 で は,中 軸 マ グマ 溜 ま り と重 複 拡 大 軸 を と もな う拡 大 軸 の セ グ メ ン ト化 が顕 著 で あ るが,拡 大 速 度 の 遅 い 大 西 洋 中央 海 嶺 の 拡 大軸 で は マ グ マ 溜 ま りは 観 測 され て いな い。 大 西 洋 中 央 海 嶺 の 拡 大 軸 で は,し ば しば 超 塩 基 性 岩 が,ド レッ ジ,深 海 掘 削,潜 水 艇 に よ って海 底 か ら採 取され て い る(小 沢 一 仁1986, Leg 109 Shipboard Scieatiflc Party 1986)。 深 海 掘 削計 画 第109次 航 海
で は大 西 洋 中 央 海 嶺23°N近 くで 中軸 谷 内 を100m掘 削 して い る が,す べ て蛇 紋 岩 化 した超 塩 基性 岩 で あ
っ た。 掘 削 地 点 は最 も近 い トラ ン ス フ ォー ム 断層 か らも30kmも 離 れ た 拡 大 軸 の 直 上 で あ った 。 大 西 洋 で
は トラ ンス フ オー ム 断層 か らは しば しば 超 塩 基性 岩 が採 取 され て い る が,ト ラン ス フオ ー ム 断 層 と無 関係
海 底 拡 大 研 究 の現 状 201
の 露 頭 が 確 認 され て い る(Leg 109 Shipboard Scientific Party 1986)。 掘 削点 付 近 では新 しい火 山 も確 認
され て お らず,こ の こ とは こ の付 近 で は拡 大軸 が火 山活 動 を 十分 ともな わ ず に拡 大 して い る こ とを示 して い る。超 塩 基 性 岩 が 海 底 ま で露 出 して い るの は,火 山 活動 が不 活 発 で あ る の に,海 底 拡 大 活動 が行 われ, マ ン トル 物 質 が海 底 に顔 を 出 した もの と考 え られ て い る。 現 在 の とこ ろ,拡 大軸 部 に 超塩 基性 岩 が露 出 し て い る現 象 は東 太 平 洋 で は確 認 され て い な い。 この よ うな 大西 洋,太 平 洋 の海 底 拡 大 プ ロセ ス の相 違 は,イ ン ド洋 も含 め て各 大 洋 固 有 の岩 石 区 の議 論 に 発 展 して き て い る(KLEIN et al. 1988)。 最 近 オ ー ス トラ リア大 陸 と南 極大 陸 の 間 の オ ー ス トラ リア ー 南 極 海 嶺 の 拡 大軸 部 で系 統 的 に採 取 され た 玄 武岩 岩 石 サ ンプ ル分 析 結 果 に 基 づ いて,太 平 洋 岩 石 区 とイ ン ド洋 岩 石 区 の 極 め て顕 著 な境 界 が 発 見 され て い る(第8図)。 この よ うな各 大 洋 固 有 の岩 石 区の 存 在 は,各 大 洋 下 の ア セ ノ ス フ ェ アの 組 成 の 相 違 を反 映 した もの と考 え られ て お り,地 球 深 部 構 造 の進 化 に関 連 した 問 題 に つ な が る重 要 な もの で あ る。 オ フ ィオ ライ トが 過 去 の海 洋 性 地 殻 の組 成 に関 す る情 報 を持 って い る とすれ ば,オ フ ィ オ ライ トの研 究 が 地 球 深部 構 造 の進 化 に 大 き な貢 献 を なす こ とも期 待 され る。 現 在 行 わ れ て い る地 球 深 部 構 造 の議 論 は,地 震 波 に よ り得 られ た デ ー タ に基 づ い た もの で,現 在 の構 造 に関 す る情 報 しか提 供 す る こ とが で き ない 。 オ フ ィオ ライ トが 過 去 の海 洋 性 地 殻 に関 す る正 確 な情 報 を提 供 で きる と す れ ば,そ れ は 極 め て 貴重 な も の に な るは ず で あ る。 今 後 の進 展 が 期 待 され る。 文 献 荒 井 章 司 (1988): 地 表 に の し あ げた マ ン トルー 地 殻 スラ イ ス. 科 学,58, p.685-695.
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