白亜紀のマグマ上昇

領家変成帯は、白亜紀後期にマグマが上昇し、高い地温の場所になりました。内帯では、ジュラ紀までの付加体や、白亜紀前期までの堆積岩に、大量のマグマが深部から上昇しました。

沈み込んだ海洋プレートに沿って、海溝から少し入った場所で新しい付加体がつくられるとともに、内陸の下ではマグマが発生します。

プレート沈み込み帯のマグマはどうしてできる?

岩石が融けて液体になったものを「マグマ」といいます。液体のマグマから冷え固まってできた岩石を「火成岩」といいます。

マグマは地球表層の限られた場所でしか発生しません。中央海嶺のようにプレートが開いていく場所、ハワイのように熱いマントルがスポット的に上昇している場所、日本列島のようにプレートが沈み込んでいる場所でマグマが発生します。


図:沈み込み帯のマグマ発生モデルのひとつ
アセノスフェア:高温のため、ゆっくりと流れるように変形できるマントル
リソスフェア:地球表層で冷えて硬くなったマントルと、その上の地殻
プレート:一体に動いている1枚のリソスフェア

プレート沈み込み帯では、冷たい海洋プレートが沈み込んでいるのに、なぜマグマが発生するのでしょうか?それは、海洋プレートが持ち込む 「水」 のせいだと考えられています。

海洋地殻には、熱いうちに海水と反応してできた、水をふくむ鉱物が含まれています。プレートが沈みこんだ深部では、水をふくむ鉱物は、高圧のため分解して水を放出します。高温の岩石のそばに水(高温なので水蒸気)が加わると、岩石が融ける温度が200度ていど低くなることが実験で確かめられています。高圧の状態では、岩石と水蒸気が別々に存在するよりも、岩石が融けてマグマになり、液体のマグマに水蒸気を溶かしこんだほうが、全体の体積が小さくなれるからだと説明されています。

大陸側の地殻は軽く、沈み込まないため、地下深くなるにしたがって地温が高くなります。大陸の下のマントルは、地下100km付近では十分に高温で、海洋プレートから放出された水が加わると、マントルの成分のうち、融けやすい成分が融け、集まってマグマができると考えられています。沈み込み帯のマグマは水を溶かし込んでいることが特徴的です。

いまの地球では、沈みこんだ海洋プレートは冷たいために、海洋プレートそのものは、ふつうは融けません。

岩石が融けるときには、一部の融けやすい成分が融けます。そのため、かんらん岩からできたマントルから、玄武岩−斑れい岩質のマグマができます。水をふくむマグマは軽いため浮力で上昇します。途中で成分の一部が固体の結晶となって分離したり、道筋の岩石を融かしこんだりして、いろいろな成分のマグマができます。それらのマグマがいろいろな深さで冷え固まり、さまざまな火成岩ができます。


火成岩の分類表
⇒山賀進さん作成(ホームページ)

玄武岩−斑れい岩質のマグマが固まって大陸の下部地殻ができます。下部地殻の一部が融けたり、付加体の岩石が融けて、流紋岩−花崗岩質のマグマができます。これらが混ざると閃緑岩−安山岩質のマグマができます。流紋岩−花崗岩質のマグマが地下でゆっくり固まると花崗岩になります。大陸の上部地殻は、おもに花崗岩でできています。沈み込み帯のマグマ活動は、大陸地殻をつくるはたらきともいえます。

数十億年前の地球はいまより熱く、沈みこんだ海洋プレートが融けて、ひじょうに大量のマグマが発生し、大陸地殻をどんどん成長させたと考えられています。大陸地殻は軽いため、地球深部へ戻りません。

このように、沈み込み帯ではマグマが発生する場所は、沈みこんだ海洋プレート上面が100km以上の深さに沈みこんだあたりなので、火山帯は、海溝からあるていど内陸に入った場所で、海溝に平行にできます。

地表の火山帯の海溝側で、それよりも海溝側には火山がないという境界線を 「火山フロント」 といいます。火山フロントの位置は、沈み込む海洋プレートの新旧(新しいプレートほど温かい)や沈み込み速度や角度のちがいなどにより、時代により変わります。


領家花崗岩・山陽花崗岩・山陰花崗岩

西南日本の白亜紀〜古第三紀の花崗岩は、内帯に広く分布しています。

それらの花崗岩は、中国・四国地方をモデルに、領家花崗岩、山陽花崗岩、山陰花崗岩に分けられています。山陰花崗岩は、砂鉄のもとになる磁鉄鉱を多く含んでいます。

領家花崗岩は、領家変成帯に分布する花崗岩です。木曽〜東濃の上松−苗木花崗岩、鈴鹿山地北部の御在所山の花崗岩、六甲の花崗岩、広島花崗岩などは、山陽花崗岩に区分され、ふつうは領家花崗岩に含めません。更新前のホームページでは、この区別があいまいでした。

⇒領家花崗岩類標本


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