深部起源の熱化学マントルプルームが地球最大の海洋台地形成の有力起源であることを特定 (Thermochemical Mantle Plume Identified as the Likely Origin of Earth’s Largest Oceanic Plateau)

2026-06-12 中国科学院(CAS)

中国科学院南海海洋研究所(SCSIO)の研究チームは、地球最大の海洋台地であるオントンジャワ海台の形成機構を再検討し、従来の「高温マントルプルーム説」や「海底拡大説」に代わり、「熱化学的マントルプルーム(thermochemical plume)」が最も有力な起源であると提唱した。研究では熱力学モデリングを用いて、海台形成時のマントルの温度・化学組成を再現した。その結果、海底拡大説では非現実的に高温のマントルや大量の高密度パイロキセナイトを必要とすることが判明した。一方、周囲より135~200℃高温で、最大13%の高密度・易融解性パイロキセナイトを含む熱化学的マントルプルームであれば、海台の地殻厚変化、溶岩組成、多くが海面下で形成された特徴を整合的に説明できた。また、地殻厚や溶岩組成の空間変化に基づき、プルームヘッドの進化モデルも提案した。本研究は、オントンジャワ海台のみならず、多くの海洋台地の形成に熱化学的マントルプルームが広く関与している可能性を示し、従来の純粋な熱的プルームモデルを見直す重要な知見となる。

<関連情報>

オントンジャワ高原は、熱化学的なマントルプルームによって形成された Ontong Java Plateau formed by a thermochemical mantle plume

Jinchang Zhang  (张锦昌),Xubo Zhang  (张旭博),Shuangshuang Chen  (陈双双),Eric L. Brown,Jiangyang Zhang  (张江阳),Jian Lin  (林间),Rui Gao  (高锐),William W. Sager & Jun Korenaga  (是永淳)
Nature Geoscience  Published:11 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-026-02019-9

深部起源の熱化学マントルプルームが地球最大の海洋台地形成の有力起源であることを特定 (Thermochemical Mantle Plume Identified as the Likely Origin of Earth’s Largest Oceanic Plateau)

Abstract

The Ontong Java Plateau, mainly emplaced during the Early Cretaceous on the Pacific Plate, is the most voluminous extant oceanic plateau. The exceptional volume and flux of magma that formed this plateau is widely thought to result from melting induced by a hot, buoyant mantle plume head; however, a purely thermal plume predicts uplift to above sea level, inconsistent with the plateau’s mostly submarine emplacement. An alternative formation mechanism is rapid seafloor spreading inducing decompression melting of a mantle portion with a relatively high proportion of dense fusible component. Here we use thermodynamic models simulating decompression melting of heterogeneous mantle sources to constrain the mantle potential temperatures and dense fusible mantle proportions required to form the Ontong Java Plateau under mantle plume and seafloor spreading scenarios. We show that the seafloor spreading model requires an unreasonably high mantle potential temperature or dense fusible pyroxenite proportion. By contrast, a thermochemical plume, with a temperature 135–200 °C higher than ambient mantle and up to 13% dense fusible pyroxenite, can explain not only the spatial variations in crustal thickness and lava compositions of the plateau, but also its mostly submarine emplacement. Thus, we propose that the formation of this plateau is best explained by a thermochemical mantle plume.

1702地球物理及び地球化学
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