オープンキャンパス模擬講義 (2012.8.10) オマーンオフィオライトからみる海洋地殻−マントルの世界 新潟大学理学部地質科学科 高澤栄一 1. はじめに オマーン国はアラビア半島の東端に位置し，国境を隔てて アラブ首長国連邦 (UAE)，サウジアラビア，イエメンと接し ています。また，オマーン湾を隔てた対岸にはイランやパキ スタンといった国々があります。新潟大学地質科学科のオフ ィオライト・マントル研究グループでは 1997 年以降ほぼ毎年 冬休みにオマーン北部にあるハジャール山脈の地質調査を行 っています。なぜ，オマーンの地質調査かというと，ハジャ ール山脈は「オフィオライト」と呼ばれる約１億年前に海洋 底を作っていた岩石や地層が直接観察できるからです。今日 はオマーンオフィオライトを通して，海洋地殻−マントルの世 界を紹介します。 図１ オマーンオフィオライトの分布 2.オフィオライトとは オフィオライト (ophiolite) とは、海洋地殻から上部マント ルにかけての連続した層序がみられる地質体のことです。オ マーンに限らず，オフィオライトは日本列島でも各地に分布 していますが，その大部分は強い変形・変成作用を被ってい ます。一方，オマーンオフィオライトは世界最大規模のオフ ィオライトで，海洋地殻―マントルの層序があまり乱される ことなく，600 km×100 km にわたってアラビア半島東端に 露出しています (図 1)。正味の厚さが約 20 km に及び，地層 の上から下に向かって，堆積物，枕状溶岩，シート状岩脈群， ハンレイ岩層，マントルかんらん岩が塁重しています (図 2)。 つまり，オマーンオフィオライトでは，普段は海底下にあっ て見ることのできない海洋地殻とマントルの岩石を観察し採 取することができるのです。 図 2 オマーンオフィオライトの模式的層 序。Nicolas (1989)を簡略化。 3. 海洋地殻−マントルの構成 (1) 枕状溶岩 オマーンオフィオライトを例に，海洋地殻とマン トルの様子を観察してみましょう。海洋地殻は 6-7km 前後の一定 の厚さをもち，その最上部は厚さがほぼ 1km の枕状溶岩や塊状 溶岩からなります。枕状溶岩は，海底に高温のマグマが噴出して 冷え固まったもので，約 50cm くらいの楕円形をしたチューブ状 の溶岩が無数に積み重なっています (図 3)。 (2) シート状岩脈群 枕状溶岩の下位には，板状の溶岩が鉛直方 向に平行に並んだシート状岩脈群があります。これは，マグマが すでに形成した岩脈の亀裂に沿って下方から貫入することによ 図 3 枕状溶岩。 有名な Geotimes 露頭 オープンキャンパス模擬講義 (2012.8.10) って板状の岩脈が次々に生じてできたものです (図 4)。 (3) 層状ハンレイ岩 シート状岩脈群よりさらに下位 には，海洋地殻の大部分を占めるハンレイ岩層が厚く積 み重なっています。とくに下部の方では白黒の縞模様が 発達した層状ハンレイ岩がみられます (図 5)。これらは 海洋地殻の生まれ故郷である中央海嶺の直下でおかゆ 状のマグマ溜まりの中でゆっくりと時間をかけて作ら れたものです。白い層は斜長石という無色透明な鉱物が 多く，黒い層はカンラン石や単斜輝石と呼ばれるマグネ 図 4 シート状岩脈群。鉛直方向の筋が顕著 シウムや鉄を多く含む有色鉱物に富んでいます。 (4) モホ面 層状ハンレイ岩の基底にはモホ面があり ます。モホ面はもともと地震波速度の不連続面（モホロ ビチッチ不連続面）として地球深部に存在することが確 認されています。オマーンオフィオライトでは，モホ面 が地殻とマントルの境界に対応しています。 (5) マントルかんらん岩 モホ面の下はマントルかん らん岩が厚く横たわっています。マントルはマグマの生 図 5 層状ハンレイ岩。黒白の縞模様が特徴的 みの親であり，中央海嶺の下で対流によってマントルが 上昇してくるときに，圧力の低下に伴い一部が溶融して 玄武岩質マグマを生じます。そのマグマが中央海嶺に向 かって上昇してくる通り道が図６の赤みを帯びた部分 で，ダナイトとよばれる岩石です。周りの灰色の部分は ハルツバージャイトと呼ばれる岩石で，上昇してきたマ グマと反応するとダナイトに変わります。このように， ダナイトを調べることによって，マントルの中をマグマ がどのように流れていたのか知ることができます。 3. オマーンオフィオライト研究から見えること 図 6 マントルかんらん岩。赤みを帯びたとこ ろはマグマが通った跡。 オマーンオフィオライトは約１億年前に活動したネ オテチス中央海嶺の地殻−マントル断面と考えられてい ます。現在活動する中央海嶺では，太平洋プレートを作 っている東太平洋海膨のような高速で拡大する海嶺に 近いことが岩石の化学組成によって分かってきました。 オマーンオフィオライトの場合，生まれて 200 万年の間 に海洋底の収束が始まり，海洋プレートが海洋プレート の上にのし上げる衝上運動が起こりました。その過程で， 現在の日本列島のような島弧—沈み込み帯に特有のマグ マ活動も起こりました。オマーンオフィオライトは，海 嶺のマグマ活動を記録するだけでなく，中央海嶺から島 弧に変化していく過程も記録しているのです。 図 7 オマーンの首都マスカット。世界で 唯一マントルの岩石の上にあります。
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