琉球海溝の海側･陸側斜面の地形と地質:琉球海溝横断潜航

Abstract

琉球海溝南部で｢しんかい6500｣による潜航調査が初めて行われた。海溝の海側斜面では海溝軸にほぼ直交する南沖縄地塁･地溝地形区に潜航し、フィリピン海最古の玄武岩のピローブレッチャの露頭を発見した。玄武岩には無斑晶質なもの(斑晶量<3%)と斑晶質(-10%)なものとがあり、その鉱物組合せはPL+OLあるいはPL+CPX+OLである。全岩のFeO/MgOは1.35-3.70、TiO2は1.25-3.52wt%の範囲にあり、分化している。アルカリに若干富み、高アルミナ玄武岩の領域に落ちる。また各潜航地点ごとに独自の分化トレンドを示すようである。岩石中のincompatible元素の比は、N-MORB-E-MORBの間にあり、全体としてT-E-MORB的であり、DSDP-Site447の玄武岩がN-MORB的な性質を示すのとは対照的である。これらの玄武岩のSr-Nd同位体比は、DSDP-Sitte447の玄武岩がMORBに類似するのに対し、明らかにわずかながらenrichした組成であり、HawaiiやIcelandの玄武岩類の同比と似ている。これらの玄武岩を覆って急斜面を厚いマンガンが被覆していることがわかった。このマンガンは枕状溶岩のような形態を呈し道路のコンクリートの吹き付けのように見える。このようなタイプのマンガンは今までに知られてはいない。一方、海溝陸側斜面では海底地形図から想定されていたように巨大な崩壊地形が確認された。崩壊は500mの単位で起こっており全体として水深2000mから海溝底の7000mにまで及ぶと考えられる。崩壊箇所の始まりは固結した八重山層または島尻層がえぐられたほぼ垂直な急崖を形成している。海溝域の潜航で生物の痕跡の化石、Spirorhapheやzoophycusに類似した生痕が発見された。これらの潜航の結果はフィリピン海の発達史と琉球海溝に沈み込むプレートの変形を知るうえで重要な結果を提供している。琉球海溝の軸に沿って北から南に向けて海側の斜面、海溝域、島弧、背弧で3つの違いがあり、それは海溝軸と沈み込むプレートの向き、及び海側の斜面と陸側の斜面のカップリングの違いによるものと考えられる。

Submersible 'Shinkai 6500' dive surveys were performed at the southern part of the Ryukyu Arc for the first time. At the seaward slope of the Ryukyu Trench, southern Okinawa horst and graben structure which is almost perpendicular to the trench axis were surveyed and oldest pillow lava and pillow breccias of basalts of the Philippine Sea were discovered and sampled. These basalts which show aphyric (less than three percent phenocrysts) and porphyritic (more than ten percent phenocrysts) texture include plagioclase and olivine clinopyroxene as phenocryst minerals. FeO/MgO ratio of bulk rock ranges from 1.35 to 3.70 and the contents of TiO2 ranged from 1.25 to 3.52 weight percent which represent differentiated basalt. The differentiation trend of basalts differs at the different sites. The ratio of incompatible elements represent their nature to be N-type Mid-Oceanic Ridge Basalt (N-MORB) or E-MORB and T to E-MORB as a whole. This feature is comparable that basalts from Deep Sea Drilling Project (DSDP) site 447 are similar to that of N-MORB. Sr-Nd isotope ratio of these basalt are similar to those of the Hawaii and Iceland, whereas basalts from the site 447 are similar to those of MORB. Thick manganese crusts cover the steep cliff of horsts and such kind of manganese was never known before. On the contrary, huge collapse structure were recognized by 'Shinkai 6500' dive as has been thought to be by topographic map. Unit of collapse reaches almost 500 m and as whole the area of the slope failure covers from 2000 to 7000 m water depth. Starting point of slope failure was identified where solidified Yaeyama or Shimajiri formations were broken and collapsed and form steep almost vertical cliff. During the dive around the trench area, trace fossil like structures were encountered and they are similar to the fossil Spirorhaphe and Zoophycus. These dive results may offer significant information about the development of the Philippine Sea Plate which is now subducting along the Ryukyu Trench. Along the Ryukyu Arc from north to south, there are three tectonic segments which have different morphotectonic elements. These differences may be caused by the different coupling between seaward and landward slopes of the Ryukyu Trench, direction between trench axis and direction of subduction, for example.