沈み込み帯誕生時の地殻形成プロセスを示す岩石・地球物理学的証拠を発見―海底下の「2つの地殻」を可視化―

2026-04-09 海洋研究開発機構,名古屋大学,国立極地研究所,産業技術総合研究所,京都大学,大阪公立大学,神戸大学

海洋研究開発機構(JAMSTEC)などの共同研究チームは、伊豆・小笠原海溝で掘削された岩石試料と地震波データを統合解析し、沈み込み帯誕生直後の地殻形成プロセスを初めて実証した。岩石の物性測定から、海底拡大期に形成された岩石は割れ目が多く地震波速度が低い一方、その後の火山活動で形成された岩石は割れ目が少なく速度が高いことが判明。この違いを地震波速度構造に適用することで、海底下に「初期地殻」と「後期地殻」が重なって存在することを可視化した。すなわち、前弧地殻は海底拡大とその後の火山活動という2段階で形成されたことが示された。本手法は岩石物性と地球物理データを結びつけ、地下構造の広域推定を可能にし、プレートテクトニクスや大陸形成過程の理解に重要な手がかりを提供する。

沈み込み帯誕生時の地殻形成プロセスを示す岩石・地球物理学的証拠を発見―海底下の「2つの地殻」を可視化―
図1 本研究の概念図

<関連情報>

前弧の進化過程において、初期の沈み込み帯で、軸上の地殻は亀裂が入り、軸外の地殻は原形を保ったまま形成された Cracked on-axis and pristine off-axis crust formed during forearc evolution at a nascent subduction zone

Yuya Akamatsu,Masakazu Fujii,Yumiko Harigane,Tetsuya Sakuyama,Yuzuru Yamamoto,Nana Kamiya & Katsuyoshi Michibayashi
Communications Earth & Environment  Published:09 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-026-03400-7

Abstract

Forearc crust that formed at nascent subduction zones contains key evidence regarding Earth’s tectonic evolution, but its nature and underlying formation processes remain unclear. Key geological records are hidden within the deep oceanic lithosphere, highlighting the need to extract information from geophysical data by establishing clear links between rock physical properties and geological processes. Here we show that the petrophysical properties of drillcores from the Izu–Bonin arc, including forearc basalt and boninite, can be linked to the tectonic and magmatic processes experienced by these rocks. Our results indicate that the rocks which formed during forearc spreading have elevated crack densities due to intensive brittle deformation, whereas those produced by subsequent off-axis volcanism remain comparatively pristine. Petrophysics-based interpretation of the seismic velocity structure reveals that off-axis volcanic units intruded the cracked forearc crust. This provides geophysical evidence for distinct volcanic processes during nascent forearc evolution, thereby highlighting the importance of combining petrophysical and geophysical data when investigating crustal geological processes.

1702地球物理及び地球化学
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