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[T12-O-3] 遠方に流下したタービダイト堆積物から火山発達史の情報を得る試み：小笠原硫黄島火山の例
キーワード：第四紀、海洋コア、テフラ編年学、伊豆-小笠原-マリアナ弧
伊豆-小笠原弧とマリアナ弧の接合部にある火山列島では近年活発な火山活動が続いている。小笠原硫黄島火山は直径約10kmのカルデラを持ち、水蒸気噴火を伴いつつ再生ドームの成長が続いている。南硫黄島近海の福徳岡ノ場火山では2021年に大規模な軽石噴火が発生し、漂流軽石が南西諸島や本州南岸に到達した。これらの火山では海域であるため火山発達史の全体像はほとんどがわかっていない。そのため火山災害ポテンシャルを評価するうえで必要な、過去の噴火の時期・規模・噴火様式・周辺環境へ与えた影響などの情報がほとんど得られていない。
我々は硫黄島火山の大規模噴出物の捕捉やマグマ組成の長期的な変遷を解明する目的で、かつてパレスベラ海盆で採取されたピストンコアKR98-01-P1に注目した。このコアは池原ほか（1998）や川村ほか（1999 ; 2002）などで詳しく解析されたもので、全長17m38cmのコア試料はタービダイト層（下位よりT6-2～T1層）と遠洋性粘土層（P6～P1層）の互層からなる。堆積年代は微化石群集解析より46万年前以降とされている。タービダイト層には火山ガラス粒子が多く含まれており、またCCD以深なのに石灰質微化石も多く含有することから、一旦CCD以浅に堆積した火山砕屑物が再移動したものと考えられた。その給源候補として古流向解析と海底地形の検討から採集地より300km以上離れた硫黄島周辺が挙げられた。しかし火山砕屑物粒子の起源についての詳しい検討はなされていなかった。一方、硫黄島及び周辺海域の火山はアルカリに富む噴出物を産することが知られており、岩石学的な特徴による給源火山の同定に有利な性質を持っている。
高知コアセンターに保存されていたコア試料には欠落もあったが、大部分の地層ユニットから試料を採取することができた。堆積年代を絞り込むため、長期間かけて堆積したとみなされる遠洋性粘土層から広域テフラ粒子の検出を試みた。識別が容易な薄い泡壁状の火山ガラス粒子を選別してSEM-EDSで主化学組成を測定した結果、Kb-Ks、Ata-Th、Aso-4、ATに由来すると考えられる粒子が見つかり、タービダイトは5~10万年程度に1回の頻度で発生したことが推定された。 タービダイト層を構成する火山ガラス粒子の主化学組成は大部分がアルカリに富み粗面安山岩から粗面デイサイトの範囲であった。SiO2組成変化図ではNa2O図やCaO図で大きく2つの組成トレンドに分かれている。個々のタービダイト層では、常に両方のトレンドに乗る火山ガラス粒子が含まれており、双方の組成トレンドを形成したマグマに由来する砕屑物が混合して流下したものと考えられる。
タービダイト層は直接の噴火堆積物ではないが、低頻度であっても逐次浅海域の新鮮な状態の噴出物を深海に持ち込んだと推定されるので、給源火山の化学組成などの長期的な傾向をある程度平均化しつつ反映していると考えられる。Na2Oに富みCaOに乏しいほうのトレンドの粒子ではK2O量に若干の変化が認められるが、T4-2層以降は陸上の硫黄島火山噴出物とほぼ一致する組成となっている。これは現在の硫黄島火山のマグマ活動に対比されるもので、その開始はAta-Th 降灰以降と推定が可能である。Na2Oに乏しくCaOに富むトレンドの粒子ではNa2O量が次第に増加する傾向があり、T1層では福徳岡ノ場火山噴出物とかなり一致している。こちらは福徳岡ノ場を含む北福徳カルデラの活動に対比される可能性がある。
今後は化学組成だけでなく、粒子形状の特徴や、今回対象としなかった結晶度の高い粒子の性質などについて、時間変化を明らかにして給源火山の活動実態の解明を進める予定である。遠方のコアに含まれる再堆積物の解析は、手段の限られた海域火山の発達史研究では有用であり、今後多くのコア試料で研究が進むことが望まれる。
謝辞：海洋研究開発機構には所蔵ピストンコア試料の利用を御許可いただいた。コア試料のサンプリングでは久光敏夫博士をはじめ高知コア研究所のスタッフの御世話になった。記して御礼申し上げる。
文献：
池原ほか（1998）JAMSTEC深海研究, 14, 193-204.
川村ほか（1999）JAMSTEC深海研究, 15, 73-82.
川村ほか（2002）地質学雑誌, 108, 207-218.
我々は硫黄島火山の大規模噴出物の捕捉やマグマ組成の長期的な変遷を解明する目的で、かつてパレスベラ海盆で採取されたピストンコアKR98-01-P1に注目した。このコアは池原ほか（1998）や川村ほか（1999 ; 2002）などで詳しく解析されたもので、全長17m38cmのコア試料はタービダイト層（下位よりT6-2～T1層）と遠洋性粘土層（P6～P1層）の互層からなる。堆積年代は微化石群集解析より46万年前以降とされている。タービダイト層には火山ガラス粒子が多く含まれており、またCCD以深なのに石灰質微化石も多く含有することから、一旦CCD以浅に堆積した火山砕屑物が再移動したものと考えられた。その給源候補として古流向解析と海底地形の検討から採集地より300km以上離れた硫黄島周辺が挙げられた。しかし火山砕屑物粒子の起源についての詳しい検討はなされていなかった。一方、硫黄島及び周辺海域の火山はアルカリに富む噴出物を産することが知られており、岩石学的な特徴による給源火山の同定に有利な性質を持っている。
高知コアセンターに保存されていたコア試料には欠落もあったが、大部分の地層ユニットから試料を採取することができた。堆積年代を絞り込むため、長期間かけて堆積したとみなされる遠洋性粘土層から広域テフラ粒子の検出を試みた。識別が容易な薄い泡壁状の火山ガラス粒子を選別してSEM-EDSで主化学組成を測定した結果、Kb-Ks、Ata-Th、Aso-4、ATに由来すると考えられる粒子が見つかり、タービダイトは5~10万年程度に1回の頻度で発生したことが推定された。 タービダイト層を構成する火山ガラス粒子の主化学組成は大部分がアルカリに富み粗面安山岩から粗面デイサイトの範囲であった。SiO2組成変化図ではNa2O図やCaO図で大きく2つの組成トレンドに分かれている。個々のタービダイト層では、常に両方のトレンドに乗る火山ガラス粒子が含まれており、双方の組成トレンドを形成したマグマに由来する砕屑物が混合して流下したものと考えられる。
タービダイト層は直接の噴火堆積物ではないが、低頻度であっても逐次浅海域の新鮮な状態の噴出物を深海に持ち込んだと推定されるので、給源火山の化学組成などの長期的な傾向をある程度平均化しつつ反映していると考えられる。Na2Oに富みCaOに乏しいほうのトレンドの粒子ではK2O量に若干の変化が認められるが、T4-2層以降は陸上の硫黄島火山噴出物とほぼ一致する組成となっている。これは現在の硫黄島火山のマグマ活動に対比されるもので、その開始はAta-Th 降灰以降と推定が可能である。Na2Oに乏しくCaOに富むトレンドの粒子ではNa2O量が次第に増加する傾向があり、T1層では福徳岡ノ場火山噴出物とかなり一致している。こちらは福徳岡ノ場を含む北福徳カルデラの活動に対比される可能性がある。
今後は化学組成だけでなく、粒子形状の特徴や、今回対象としなかった結晶度の高い粒子の性質などについて、時間変化を明らかにして給源火山の活動実態の解明を進める予定である。遠方のコアに含まれる再堆積物の解析は、手段の限られた海域火山の発達史研究では有用であり、今後多くのコア試料で研究が進むことが望まれる。
謝辞：海洋研究開発機構には所蔵ピストンコア試料の利用を御許可いただいた。コア試料のサンプリングでは久光敏夫博士をはじめ高知コア研究所のスタッフの御世話になった。記して御礼申し上げる。
文献：
池原ほか（1998）JAMSTEC深海研究, 14, 193-204.
川村ほか（1999）JAMSTEC深海研究, 15, 73-82.
川村ほか（2002）地質学雑誌, 108, 207-218.