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[SVC47-16] 高Mg玄武岩―安山岩から制約するカムチャツカ北東部のスラブとマントルの温度構造
キーワード：マントル温度構造, 島弧火山, 高マグネシア安山岩, スラブ, 海山の沈み込み
カムチャツカ半島は, 太平洋プレートの北西端の沈み込みに対応する巨大な火山弧である. カムチャツカ半島北部は以下の顕著な特徴がある（Ⅰ）太平洋プレートの北端で三重会合点が位置し（Ⅱ）, そこに天皇海山列が沈み込んでいる. その結果, 世界で最も活発で巨大な火山群（Kliuchevskoy Volcanic Group; KVG）と, 最長の島弧横断幅（∼ 400 km）が形成され, スラブエッジ付近に産するアダカイトを含め, 系統的空間的な火山岩タイプ・組成の変化がみられる（Portnyagin and Manea, 2008; Bryant et al., 2011）. 本研究は, 火山フロントの北方延長上, 半島北東端に分布する単成火山群とその初生的な溶岩を研究することによって, カムチャツカ半島北部直下の物理的-化学的状態を明らかにすることを目的とする.
我々は, Eastern Volcanic Front (EVF)の北部延長上のKumroch Range上に分布する単成火山群（East Cones; EC）の調査とサンプリングを行った. ECはスラブ深度50-80 kmの上に分布し（前弧域）（Gorbatov et al., 1997）, スラブエッジから60-100 km離れている. 海岸線に沿って∼60 kmの範囲に, 約15の単成火山が分布する. 8の単成火山において調査・サンプリングに成功し, この地域においては初となる主要-微量-同位体組成, K-Ar年代データセットを得た.
ECに含まれる鉱物組み合わせは共通であり：かんらん石, 単斜輝石, 斜長石, 磁鉄鉱である. SiO2, MgO, Al2O3含有量に基づきそれらを5つの岩石タイプに分類した：高マグネシア玄武岩（HMB）, 高アルミナ玄武岩（HAB）, 高マグネシア安山岩（HMA）, 玄武岩（B）, 玄武岩質安山岩（BA）. HABを除き, EC溶岩は初生的組成を保持していた（FeO/MgO < 1, Mg# > 0.63）.
全EC溶岩は沈み込み帯特有の特徴（例, LILEに富む一方, HFSEに乏しい）を示し, 水の重要な役割を示す. HMBとHMAの含水溶融実験に基づき（Tatsumi, 1982）, 初生メルト中の含水量を以下のように見積もった：HMB: 2 wt.%, HAB: 4 wt.%, HMA: 4-7 wt.%, B: 2.6 wt.%, BA: 3.3 wt.%. HREE組成と上の含水量に基づき, 含水溶融関係（Iwamori, 1998）を用いると, マントル（1.5 GPa）におけるそれら初生メルトの部分溶融温度は, 1100-1200 ℃と見積もられた. この溶融温度は, 数値計算モデルによる沈み込み帯における平均温度構造と同等である（Iwamori and Zhao, 2000; Manea and Manea, 2007）. これらのデータと, 先行研究で求められた付近の地域のメルト生成温度‐圧力条件をあわせると, 先行研究で示唆されているようなスラブエッジからの水平な熱の流れ（大まかに北から南への流れ）（Yogodzinski et al., 2007）を支持しない結果となった. また, スラブ表面温度について, H2O/Ce温度計（Cooper et al., 2012）を用いて求めた. 推定されたスラブ表面温度は620∼730 ℃であった. 微量元素・同位体組成と共に, 求めたマントル溶融温度とスラブ表面温度を統一すると, 以下のようなモデルが考えられる：沈み込んだ海山による局所的な温度異常がスラブ起源流体（非スラブメルト）の脱水を強め, 前弧域において高マグネシア安山岩, 玄武岩を生成するフラックス溶融をもたらした.
我々は, Eastern Volcanic Front (EVF)の北部延長上のKumroch Range上に分布する単成火山群（East Cones; EC）の調査とサンプリングを行った. ECはスラブ深度50-80 kmの上に分布し（前弧域）（Gorbatov et al., 1997）, スラブエッジから60-100 km離れている. 海岸線に沿って∼60 kmの範囲に, 約15の単成火山が分布する. 8の単成火山において調査・サンプリングに成功し, この地域においては初となる主要-微量-同位体組成, K-Ar年代データセットを得た.
ECに含まれる鉱物組み合わせは共通であり：かんらん石, 単斜輝石, 斜長石, 磁鉄鉱である. SiO2, MgO, Al2O3含有量に基づきそれらを5つの岩石タイプに分類した：高マグネシア玄武岩（HMB）, 高アルミナ玄武岩（HAB）, 高マグネシア安山岩（HMA）, 玄武岩（B）, 玄武岩質安山岩（BA）. HABを除き, EC溶岩は初生的組成を保持していた（FeO/MgO < 1, Mg# > 0.63）.
全EC溶岩は沈み込み帯特有の特徴（例, LILEに富む一方, HFSEに乏しい）を示し, 水の重要な役割を示す. HMBとHMAの含水溶融実験に基づき（Tatsumi, 1982）, 初生メルト中の含水量を以下のように見積もった：HMB: 2 wt.%, HAB: 4 wt.%, HMA: 4-7 wt.%, B: 2.6 wt.%, BA: 3.3 wt.%. HREE組成と上の含水量に基づき, 含水溶融関係（Iwamori, 1998）を用いると, マントル（1.5 GPa）におけるそれら初生メルトの部分溶融温度は, 1100-1200 ℃と見積もられた. この溶融温度は, 数値計算モデルによる沈み込み帯における平均温度構造と同等である（Iwamori and Zhao, 2000; Manea and Manea, 2007）. これらのデータと, 先行研究で求められた付近の地域のメルト生成温度‐圧力条件をあわせると, 先行研究で示唆されているようなスラブエッジからの水平な熱の流れ（大まかに北から南への流れ）（Yogodzinski et al., 2007）を支持しない結果となった. また, スラブ表面温度について, H2O/Ce温度計（Cooper et al., 2012）を用いて求めた. 推定されたスラブ表面温度は620∼730 ℃であった. 微量元素・同位体組成と共に, 求めたマントル溶融温度とスラブ表面温度を統一すると, 以下のようなモデルが考えられる：沈み込んだ海山による局所的な温度異常がスラブ起源流体（非スラブメルト）の脱水を強め, 前弧域において高マグネシア安山岩, 玄武岩を生成するフラックス溶融をもたらした.