島弧は、プレートの収束境界に沿って見られる、活発な地震活動を伴う活火山の長い列である。ほとんどの島弧は海洋地殻に起源を持ち、沈み込み帯に沿ってリソスフェアがマントルに沈み込むことによって形成された。島弧は大陸の成長の主要な過程である。[ 1 ]
島弧は、地震活動と火山の存在に基づいて、活火山と休火山に分類される。活火山弧は、深部地震帯を伴う最近の火山の尾根である。また、明確な湾曲形状、活火山または最近死火山の連なり、深海溝、そして火山弧の凸側における大きな負のブーゲー異常を有する。火山弧に関連する小さな正の重力異常は、多くの研究者によって、島弧の下に高密度の火山岩が存在するためであると解釈されている。休火山弧は、より古い火山岩と火山砕屑岩を含む島々の連なりである。[ 2 ]
多くの火山列の湾曲した形状と下降するリソスフェアの角度は関連している。[ 3 ] プレートの海洋部分が弧の凸側の海底で表され、屈曲帯が海溝の下に発生する場合、プレートの屈曲部分はほとんどの弧の下のベニオフ帯とほぼ一致する。
位置
[編集]現代の島弧のほとんどは大陸縁辺付近（特に太平洋の北縁と西縁）に分布しています。しかし、島弧内部からは、大陸に対して常に現在の位置に存在していたことを示す直接的な証拠は得られていません。ただし、一部の大陸縁辺からの証拠は、一部の島弧が中生代後期または新生代前期に大陸に向かって移動した可能性を示唆しています。[ 2 ]また、島弧は海洋-海洋収束帯にも存在し、その場合、古いプレートが新しいプレートの下に沈み込みます。
島弧が大陸に向かって移動したのは、古代のベニオフ帯が、今日の多くの島弧のように大陸側ではなく、現在の海側に向かっ て傾斜していた場合である可能性がある。その結果、島弧と大陸の間の海底が失われ、結果として拡大期に島弧が移動したと考えられる。[ 2 ]
活動的な島弧の末端に見られる断裂帯は、プレートテクトニクスの観点からは、トランスフォーム断層[ 4 ] [ 5 ]に沿った運動の結果であると解釈できる。トランスフォーム断層とは、地殻が消費も生成もされていないプレート境界である。したがって、これらの非活動的な島列の現在の位置は、現在のリソスフェアプレートの配置によるものである。しかし、これらの島列が古い島弧の断片であることを示す火山活動の歴史は、必ずしも現在のプレート配置とは関連しておらず、過去のプレート境界の位置の違いに起因する可能性がある。
地殻形成
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マントルの溶融を引き起こす熱源の解明は、議論の的となってきた。研究者たちは、熱はスラブ上部での摩擦によって発生すると考えていた。しかし、アセノスフェアの粘性は温度上昇とともに低下するため、この説は妥当ではない。部分溶融に必要な温度では、アセノスフェアの粘性は非常に低く、剪断溶融は起こり得ないと考えられる。[ 6 ]
現在では、水が島弧下の部分溶融を引き起こす主因であると考えられています。沈み込むスラブに含まれる水の量は、マントルの融点と相関関係にあることが示されています。[ 7 ] 存在する水の量が多いほど、マントルの融点は低下します。この水は、圧力の上昇に伴う鉱物の変化の際に放出されますが、最も多くの水分を含む鉱物は蛇紋岩です。
これらの変成鉱物反応により、含水スラブが沈降するにつれて、スラブ上部の脱水が引き起こされる。また、周囲のアセノスフェアからも熱が伝達される。熱がスラブに伝達されると温度勾配が生じ、スラブ近傍のアセノスフェアは周囲、特にスラブ上部付近よりも冷たく粘性が増す。この粘性が高いアセノスフェアはスラブとともに引きずり下ろされ、粘性の低いマントルが背後に流れ込む。この下降するマントルと沈降するスラブから上昇する水性流体との相互作用により、マントルが湿潤固相線を横切る際に部分的な溶融が生じると考えられている。[ 8 ] さらに、マントルウェッジ内での高温のマントル物質の上昇によって溶融物が生じることもある。[ 9 ] 高温の物質が急速に上昇し、熱損失がほとんどない場合は、圧力の低下により圧力解放または減圧による部分溶融が起こる可能性がある。
島弧の沈み込み側には深く狭い海溝があり、これは沈み込むプレートと覆いかぶさるプレートの境界が地表に残された痕跡である。この海溝は、プレートの先端にある比較的密度の高い沈み込むプレートの下向きの重力によって形成される。この沈み込み境界に沿って複数の地震が発生し、震源は島弧の下方に向かって深くなる。これらの地震はベニオフゾーンと定義される。[ 10 ] [ 11 ]
島弧は海洋内部で形成される場合もあれば、隣接する大陸塊から移動した大陸地殻の破片から形成される場合もあれば、大陸の縁辺部で活動している沈み込みに関連した火山から形成される場合もあります。
特徴
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以下は、ほとんどの島弧に存在する一般的な特徴の一部です。
前弧：この地域は、海溝、付加体、そして前弧盆地から構成されています。この系の外洋側には海溝からの隆起が見られます（小アンティル諸島のバルバドスがその一例です）。前弧盆地は前弧海嶺と島弧の間に形成され、撹乱されていない平層堆積層が広がる地域です。
海溝：海盆の最も深い地形で、最も深いのはマリアナ海溝（約11,000メートルまたは36,000フィート）です。海溝は海洋リソスフェアの屈曲によって形成され、島弧の海側に発達します。
背弧海盆：縁海とも呼ばれ、背弧海嶺に区切られた島弧の内側の凹面側に形成される。既存の島弧のリフティングによる張力テクトニクスによって形成される。
ベニオフゾーンまたは和達ベニオフゾーン：これは、プレートの下に沈み込む面であり、活発な火山活動が発生する場所であり、弧下の地震発生場所によって定義されます。地震は地表付近から深さ約660kmまで発生します。ベニオフゾーンの傾斜は30°からほぼ垂直までの範囲にわたります。[ 12 ]
大陸棚と島弧の凹面側の間には、海洋盆地が形成されることがある。これらの盆地は、海洋地殻、あるいは通常の海洋地殻と大陸に典型的な地殻の中間的な地殻を有し、盆地内の熱流量は通常の大陸地殻や海洋地殻よりも高い。[ 2 ]
アリューシャン列島などの一部の島弧は、島弧の凹側で大陸棚に横方向に入り込んでいますが[ 13 ]、ほとんどの島弧は大陸地殻から分離されています。
二つのリソスフェアプレート間の運動は、活動的な島弧の主要な特徴を説明する。島弧と小さな海盆は、ベニオフ帯に沿って通常の海洋地殻を含む下降プレートと接する上部プレート上に位置する。海洋プレートが下方に急激に曲がることで、海溝が形成される。[ 14 ]
島弧の火山岩
[編集]島弧に発生する火山岩の種類は、一般的に3つの火山系列から形成されます。[ 15 ] [ 16 ]
この火山系列は、沈み込み帯の年代と深度に関連している。ソレアイト系マグマ系列は、比較的浅い深度のマグマによって形成された若い沈み込み帯の上部によく見られる。カルクアルカリ系およびアルカリ系は成熟した沈み込み帯に見られ、より深度のマグマと関連している。安山岩と玄武岩質安山岩は島弧で最も豊富な火山岩であり、カルクアルカリ系マグマを示唆している。一部の島弧では、日本列島系に見られるように、海溝から離れるにつれてソレアイト系、カルクアルカリ系、アルカリ系へと変化する火山系列が分布している。[ 15 ]
島弧マグマ活動には複数のプロセスが関与しており、その結果、多様な岩石組成が生じます。これらのプロセスには、マグマの混合、分別作用、部分溶融および同化作用の深度と程度の変化などが含まれますが、これらに限定されるものではありません。したがって、3つの火山系列は多様な岩石組成をもたらし、マグマの種類や起源地域を絶対的に特定するものではありません。[ 6 ]
現代の島弧の一覧
[編集]| 島弧 | 国 | 溝 | 盆地または縁海 | オーバーライドプレート | 沈み込むプレート |
|---|---|---|---|---|---|
| アリューシャン列島 | アメリカ合衆国 | アリューシャン海溝 | ベーリング海 | 北アメリカプレート | 太平洋プレート |
| 千島列島 | ロシア | 千島・カムチャッカ海溝 | オホーツク海 | 北アメリカプレート | 太平洋プレート |
| 日本列島 | 日本 | 日本海溝、南海トラフ | 日本海 | 北アメリカプレート、ユーラシアプレート | 太平洋プレート、フィリピン海プレート |
| 琉球諸島 | 日本 | 琉球海溝 | 東シナ海（沖縄トラフ） | ユーラシアプレート | フィリピン海プレート |
| フィリピン諸島 | フィリピン | フィリピン海溝 | 南シナ海、セレベス海 | ユーラシアプレート | フィリピン海プレート |
| スンダアーク | インドネシア | ジャワ海溝 | ジャワ海、フローレス海 | ユーラシアプレート | オーストラリアプレート |
| アンダマン・ニコバル諸島 | インド | 北ジャワ海溝 | アンダマン海 | ユーラシアプレート | インド・オーストラリアプレート |
| 伊豆諸島と小笠原諸島 | 日本 | 伊豆・小笠原海溝 | フィリピン海プレート | 太平洋プレート | |
| マリアナ諸島 | アメリカ合衆国 | マリアナ海溝 | フィリピン海プレート | 太平洋プレート | |
| ビスマルク諸島 | パプアニューギニア | ニューブリテン海溝 | 太平洋プレート | オーストラリアプレート | |
| ソロモン諸島（群島） | ソロモン諸島 | サンクリストバル海溝 | 太平洋プレート | オーストラリアプレート | |
| ニューヘブリディーズ諸島 | バヌアツ | ニューヘブリディーズ海溝 | 太平洋プレート | オーストラリアプレート | |
| トンガ諸島 | トンガ | トンガ海溝 | オーストラリアプレート | 太平洋プレート | |
| アンティル諸島 | プエルトリコ海溝 | カリブ海 | カリブプレート | 北アメリカプレート、南アメリカプレート | |
| サウスサンドウィッチ諸島 | イギリス海外領土 | サウスサンドイッチトレンチ | スコシア海 | スコシアプレート | 南アメリカプレート |
| エーゲ海またはギリシャ弧 | ギリシャ | 東地中海海溝 | エーゲ海 | エーゲ海プレートまたはギリシャプレート | アフリカプレート |
古代の島弧の例
[編集]いくつかの場所では、かつての島弧の遺跡が確認されています。以下の表は、その一部を抜粋したものです。
| 島弧 | 国 | 運命 |
|---|---|---|
| チャイテニア | チリ、アルゼンチン | デボン紀にパタゴニアに付加した。[ 17 ] |
| 島嶼 | カナダ、アメリカ合衆国 | 白亜紀に北アメリカに付加した。 |
| 山間諸島 | カナダ、アメリカ合衆国 | ジュラ紀に北アメリカに生息した。 |
参照
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参考文献
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