マントル水理学と沈み込み帯における反応と変形のカイネティクス

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沈み込み帯においては、スラブの沈み込みに伴って、種々の反応が起こるが、それらの多くは脱水反応である。含水鉱物の分解によって放出された水がどのような経路を通って、どのようなメカニズムで地表に達するのか、またそれが島孤のテクトニクスにおいてどのような意味をもつのかを解明するのが、本研究の目的であった。当該年度の研究の結果、次の事が明らかになった。(1)沈み込み帯における最も重要な脱水反応は、最上部マントルに含まれると予想される蛇紋石の脱水分解反応である。(2)スラブの沈み込みに伴って、厚さ20-220mの脱水反応帯が形成される。この厚さは、沈み込み速度と蛇紋石の含有率の関数として、反応のカイネティクスを考慮することで求められる。(3)蛇紋石の脱水分解によって放出された水は、脱水反応帯の中を上方に移動し、島孤下での花こう岩マグマの形成や、最上部マントルの加水化に寄与する。(4)典型的な島孤の温度構造における脱水反応帯の位置は、二重深発地震面の下位の面と非常に良く一致する。このことは、脱水反応帯の形成が、深発地震を誘起する事を示唆している。(5)脱水反応帯より供給された水によって、ウェッジマントルの蛇紋岩化が進むと、島孤下は、重力的に不安定となり、蛇紋岩ダイアピルが発達する。この蛇紋岩ダイアピルの上昇によって高圧変成帯の隆起が促進される。またこれによって引き起こされた伸長テクトニクスによって、和泉帯のような地溝帯が高圧変成帯の内陸側に発達する。中央構造線はこの伸長テクトニクスにおいて、マントルに達する正断層として活動した。そのマントルにおける延長は、脱水反応帯に一致すると考えられる。