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ヒラノ ナオト
平野 直人
Naoto Hirano
所属
東北アジア研究センター 基礎研究部門 地球化学研究分野
職名
准教授
学位
  • 博士(理学)(筑波大学)

  • 修士(理学)(筑波大学)

経歴 8

  • 2008年12月 ~ 2013年3月
    東北大学東北アジア研究センター 助教

  • 2008年7月 ~ 2008年11月
    金沢大学フロンティアサイエンス機構 研究員

  • 2007年4月 ~ 2008年6月
    東京大学理学部地殻化学実験施設 研究員

  • 2006年5月 ~ 2007年3月
    カリフォルニア大学サンディゴ校スクリプス海洋研究所 研究員

  • 2004年4月 ~ 2006年4月
    東京工業大学大学院理工学研究科 研究員

  • 2002年4月 ~ 2004年3月
    東京大学地震研究所 研究員

  • 2002年4月 ~ 2004年3月
    東京工業大学理学部 研究員

  • 2001年4月 ~ 2002年3月
    東京大学海洋研究所 研究員

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学歴 2

  • 筑波大学 地球科学研究科 地質学専攻

    ~ 2001年3月

  • 山形大学 理学部 地球科学科

    ~ 1996年3月

委員歴 6

  • 日本地質学会 代議員(地方支部区)

    2014年1月 ~ 2022年3月

  • 日本地球化学会 広報委員

    2014年1月 ~ 2019年9月

  • J-DESC IODP部会執行部 執行委員

    2013年4月 ~ 2015年5月

  • 日本地球化学会 広報委員

    2012年1月 ~ 2013年12月

  • 日本地球化学会 評議員

    2010年1月 ~ 2011年12月

  • J-DESC IODP部会執行部 執行委員

    2009年4月 ~ 2011年3月

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所属学協会 5

  • 日本地球惑星科学連合

  • American Geophysical Union

  • 日本地球化学会

  • 日本鉱物科学会

  • 日本地質学会

研究分野 2

  • 自然科学一般 / 宇宙惑星科学 /

  • 自然科学一般 / 固体地球科学 /

受賞 2

  1. 日本地球化学会奨励賞

    2008年9月 日本地球化学会 沈み込む海洋プレート上の新タイプ火山活動の発見とメカニズムの解明

  2. 日本岩石鉱物鉱床学会研究奨励賞

    2007年9月 日本岩石鉱物鉱床学会

論文 82

  1. Contribution of carbonatite and recycled oceanic crust to petit-spot lavas on the western Pacific Plate 査読有り

    Kazuto Mikuni, Naoto Hirano, Shiki MacHida, Hirochika Sumino, Norikatsu Akizawa, Akihiro Tamura, Tomoaki Morishita, Yasuhiro Kato

    Solid Earth 15 (2) 167-196 2024年2月8日

    DOI: 10.5194/se-15-167-2024  

    ISSN:1869-9510

    eISSN:1869-9529

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    Petit-spot volcanoes, occurring due to plate flexure, have been reported globally. As the petit-spot melts ascend from the asthenosphere, they provide crucial information of the lithosphere-asthenosphere boundary. Herein, we examined the lava outcrops of six monogenetic volcanoes formed by petit-spot volcanism in the western Pacific. We then analyzed the 40Ar/39Ar ages, major and trace element compositions, and Sr, Nd, and Pb isotopic ratios of the petit-spot basalts. The 40Ar/39Ar ages of two monogenetic volcanoes were ca. 2.6Ma (million years ago) and ca. 0Ma. The isotopic compositions of the western Pacific petit-spot basalts suggest geochemically similar melting sources. They were likely derived from a mixture of high-μ (HIMU) mantle-like and enriched mantle (EM)-1-like components related to carbonatitic/carbonated materials and recycled crustal components. The characteristic trace element composition (i.e., Zr, Hf, and Ti depletions) of the western Pacific petit-spot magmas could be explained by the partial melting of ĝ1/45% crust bearing garnet lherzolite, with 10% carbonatite flux to a given mass of the source, as implied by a mass-balance-based melting model. This result confirms the involvement of carbonatite melt and recycled crust in the source of petit-spot melts. It provides insights into the genesis of tectonic-induced volcanoes, including the Hawaiian North Arch and Samoan petit-spot-like rejuvenated volcanoes that have a similar trace element composition to petit-spot basalts.

  2. An intraoceanic juvenile arc of shoshonite and adakitic andesite in the Nemuro Belt, the Lesser Kuril Arc, across the K/Pg boundary 査読有り

    Taku Yutani, Naoto Hirano, Hirotaka Tanaka, Hirochika Sumino, Shiki Machida, Shun Sekimoto, Shigekazu Yoneda, Yasuhiro Kato

    Cretaceous Research 147 105510-105510 2023年7月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.cretres.2023.105510  

    ISSN:0195-6671

  3. Hydrothermal ferromanganese oxides around a petit-spot volcano on old and cold oceanic crust 査読有り

    Keishiro Azami, Shiki Machida, Naoto Hirano, Kentaro Nakamura, Kazutaka Yasukawa, Tetsu Kogiso, Masao Nakanishi, Yasuhiro Kato

    Communications Earth & Environment 4 (1) 2023年6月1日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1038/s43247-023-00832-3  

    eISSN:2662-4435

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    Abstract Areas of old and cold oceanic plate lack conventional volcanism and have been assumed to be devoid of submarine hydrothermal activity. However, petit-spot volcanoes are common in areas of flexure of such oceanic plates. Here, we report hydrothermal ferromanganese oxides dredged from the vicinity of a petit-spot volcano at 5.7 km water depth in an area of oceanic plate flexure east of the Japan Trench. The bulk chemical, lead isotopic and mineralogical compositions of the samples indicate their formation by low-temperature hydrothermal activity, which can be interpreted as being caused by fluid–rock interactions at <200 °C. We propose that interaction of local marine sediments with volatile-rich petit-spot magmas may produce hydrothermal fluids containing not only iron and manganese but also enough amounts of carbon dioxide and methane to have implications for the global carbon cycle. However, contemporary hydrothermal activities at petit-spot volcanoes have not been confirmed yet.

  4. Lithological structure of western Pacific lithosphere reconstructed from mantle xenoliths in a petit-spot volcano 査読有り

    Kazuto Mikuni, Naoto Hirano, Norikatsu Akizawa, Junji Yamamoto, Shiki Machida, Akihiro Tamura, Yuuki Hagiwara, Tomoaki Morishita

    Progress in Earth and Planetary Science 9 (1) 2022年11月12日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1186/s40645-022-00518-y  

    ISSN:2197-4284

    eISSN:2197-4284

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    Abstract The lithospheric mantle, formed at the mid-ocean ridge as a residue of crustal production, comprises theoretically depleted peridotite, but more fertile components (e.g., lherzolite and pyroxenite) have been reported, creating an enigmatic picture of the lithosphere. The oceanic lithosphere has also been found to be locally modified by intraplate magmatism as proposed from geochemistry of mantle xenolith. Petit-spot xenoliths are particularly notable as direct evidence of old lithospheric mantle and expected to retain essential information about oceanic lithosphere prior to its subduction. In this study, we report on the lithological structure of Pacific lithosphere aged at 160 Ma, just subducting into Mariana Trench, based on petrology and chemistry of ultramafic xenoliths from a petit-spot knoll, and then, we suggest the occurrence of petit-spot melt infiltration resulting in mantle metasomatism and formation of pyroxene-rich vein. Our petit-spot ultramafic xenoliths can be divided into three main types: a depleted peridotite as a residue of crust production, an enriched peridotite, and fertile pyroxenites as the product of melt–rock interactions prior to entrapment. Geothermobarometry also suggests that the depleted peridotite was derived from the uppermost lithospheric mantle, whereas the enriched peridotite and Al-augite pyroxenites were obtained from deeper layers of the lithosphere. Moreover, thermal gradient of the lithosphere estimated from these data is considerably hotter than pristine geotherm estimated on the basis of plate age. Hence, we could illustrate that the oldest portion of the Pacific lithosphere (160 Ma), which was not observed before, was locally fertilized and heated by prior multiple petit-spot magmatic events, and pyroxene-rich metasomatic veins penetrated from the base to the middle/upper lithosphere. Such local lithospheric fertilization is plausible at the plate-bending field, and the nature of Pacific Plate subducting into Mariana Trench may be partly different from what has been assumed so far.

  5. The mantle structure below petit-spot volcanoes 査読有り

    Naoto Hirano, Shiki Machida

    COMMUNICATIONS EARTH & ENVIRONMENT 3 (1) 2022年5月

    出版者・発行元:SPRINGERNATURE

    DOI: 10.1038/s43247-022-00438-1  

    eISSN:2662-4435

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    Petit-spot volcanoes provide a unique opportunity to directly examine the structure and geochemical composition of the lithospheric and asthenospheric mantle beneath the subducting oceanic crust. Currently, petit-spot volcanos-formed in response to the flexure of subducting oceanic plates-are known to exist off the Japan, Java, Chile and Mariana trenches, however, the difficulties associated with detecting them leaves the possibility that they may be more widespread along outer rise of plates. Investigation of the lavas and xenolithic material erupted from petit-spot volcanos has suggested that the suboceanic lithosphere is largely metasomatized by numerous ascending petit-spot melts. This somewhat contradicts previous understanding which indicated that the oceanic lithosphere has a depleted mantle composition. The ultimate source and geodynamic processes that lead to the formation of petit-spot melts remain ambiguous, however, possibilities include that the lavas originate from incipient asthenospheric carbonatitic or carbonated silicate melts that are characteristically depleted in zirconium and hafnium. Typical geochemical trends in petit-spot lava fields off Japan trench indicate elemental partitioning through the immiscible separation of carbonate and silicate melts.The compositional fingerprint of petit-spot magmas represents an enriched mantle source and carbonatitic or carbonated silicate melts below the oceanic lithosphere, suggests a synthesis of geochemical analyses on petit-spot volcanism.

  6. A Paleogene magmatic overprint on Cretaceous seamounts of the western Pacific

    Naoto Hirano, Hirochika Sumino, Taisei Morishita, Shiki Machida, Takaomi Kawano, Kazutaka Yasukawa, Takafumi Hirata, Yasuhiro Kato, Teruaki Ishii

    Island Arc 30 (1) 2021年1月3日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1111/iar.12386  

    ISSN:1038-4871

    eISSN:1440-1738

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    The West Pacific Seamount Province (WPSP) represents a series of short-lived Cretaceous hotspot tracks. However, no intraplate volcanoes in advance of petit-spot volcanism erupted near a trench have been identified after the formation of the WPSP on the western Pacific Plate. This study reports new ages for Paleogene volcanic edifices within the northern WPSP, specifically the Ogasawara Plateau and related ridges, and Minamitorishima Island. These Paleogene ages are the first reported for basaltic rocks on western Pacific seamounts, in an area that has previously only yielded Cretaceous ages. The newly found Paleogene volcanisms overprint the Early-middle Cretaceous volcanic edifices, because the seamount or paleo-island material-covered reefal limestone caps on these edifices are uniformly older than the Paleogene volcanism identified in this study. This study outlines several possible causative factors for the Paleogene volcanism overprinting onto existing Cretaceous seamounts, including volcanism related to lithospheric stress, or a younger hotspot track within the northern part of the WPSP that records magmatism from similar to 60 Ma.

  7. Petrography and stratigraphic Os isotopic ages of ferromanganese nodules from the Northwest Pacific east of Minamitorishima Island 査読有り

    Tatsuo Nozaki, Kosuke T. Goto, Yutaro Takaya, Kazuhiko Shimada, Akira Owada, Gen Shimoda, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Tetsuji Onoue, Shiki Machida, Teruaki Ishii, Kenji Shimizu, Naoto Hirano, Kazuhide Mimura, Moei Yano, Junichiro Ohta, Yasuhiro Kato

    Journal of Asian Earth Sciences: X 100176-100176 2024年3月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.jaesx.2024.100176  

    ISSN:2590-0560

  8. 87Sr/86Sr Isotopic Ratio of Ferromanganese Crusts as a Record of Detrital Influx to the Western North Pacific Ocean 査読有り

    Keishiro Azami, Naoto Hirano, Jun-Ichi Kimura, Qing Chang, Hirochika Sumino, Shiki Machida, Kazutaka Yasukawa, Yasuhiro Kato

    Minerals 12 (8) 943-943 2022年7月27日

    出版者・発行元:MDPI AG

    DOI: 10.3390/min12080943  

    eISSN:2075-163X

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    In this study, the Sr isotope ratios (IRs; 87Sr/86Sr) of ferromanganese (Fe–Mn) crusts are analyzed through laser ablation inductively coupled plasma multiple-collector mass spectrometry. A sample collected from off Minamitorishima Island showed uniform Sr IRs (0.70906–0.70927) similar to that of present-day seawater with more than 36 mm thickness. Meanwhile, a detritus-rich sample collected from off northeast (NE) Japan showed a wide variation in Sr IRs (0.707761–0.709963). The Sr IR variation in the Fe–Mn crust from off NE Japan suggests detrital influx contributions from both the NE Japan arc (<0.708) and aeolian dust from China (>0.718). Detrital flux from the NE Japan arc increases from the bottom to middle layers, possibly due to the uplift of the Ou backbone range that occurred after ~2 Ma. The increased influx of the aeolian dust in the outer layer is attributable to global cooling in the Quaternary that increased the loess dust transportation from China to the western North Pacific Ocean. Meanwhile, the influence of the detrital influx on the sample from off Minamitorishima Island appeared to be negligible. The Sr IR analysis with high spatial resolution proposed in this study possibly improves the burial history of Fe–Mn nodules.

  9. A direct evidence for disturbance of whole sediment layer in the subducting Pacific plate by petit-spot magma–water/sediment interaction 査読有り

    Norikatsu Akizawa, Naoto Hirano, Kenji M. Matsuzaki, Shiki Machida, Chiori Tamura, Junji Kaneko, Hideki Iwano, Tohru Danhara, Takafumi Hirata

    Marine Geology 444 2022年2月

    DOI: 10.1016/j.margeo.2021.106712  

    ISSN:0025-3227

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    Recently, small volcanic knolls known as petit-spot are highlighted from seismic viewpoint for a functional necessity to suppress the coseismic displacement during the 2011 Tohoku-Oki earthquake. To better understand physical mechanism of shallow oceanic plate disturbance by the petit-spot magma intrusion, we aim at elucidating the interaction of petit-spot magma and wet sediment in subseafloor volcanic environment. We used petit-spot peperites that are mixtures generated by mingling of magma and wet sediment. The peperites were collected at a petit-spot knoll located east of the outer trench swell in the northwestern Pacific (offshore of northern Japan). The sedimentary portions in the peperites are hardly to poorly consolidated due to heat supply from the magma body, and in places include radiolarian microfossils and zircon grains. Mineral phases of the sedimentary portions were identified to illite, quartz and hydrated sodium aluminum silicate. The radiolarian species and zircon grains were dated at ca. 10.6 to 15.6 Ma and ca. 1 to 108 Ma, respectively. The wide age range can be interpreted that whole sediments on the Early Cretaceous basaltic basement were entirely disturbed and transported to the surface via recent (younger than 1 million years) violate petit-spot magmatism. The subduction of petit-spot with annealed sediment “armor” functioned to prevent coseismic tsunamigenic slip propagation during the 2011 Tohoku-Oki earthquake as the seismic data predicted.

  10. Near bottom MBES survey mounted on a HOV at 5500m depth

    Junji Kaneko, Shiki Machida, Naoto Hirano, Takafumi Kasaya, Hidenori Kumagai

    OCEANS 2022 2022年

    出版者・発行元:IEEE

    DOI: 10.1109/OCEANSChennai45887.2022.9775366  

    ISSN:0197-7385

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    As the alternate survey protocol for AUV-ROV sequential focused geological survey in great water depth, HOV mounted MBES survey followed by the geological observation and sampling was conducted. HOV mounted MBES provided a sub-meter scale high resolution bathymetric map, which efficiently supported the geological observation and resolve down to one meter scale morphological features successfully. Further, a pre-gridded point clouds imagery contains detailed morphological information.

  11. Modification for the matrix effect in SIMS-derived water contents of silicate glasses 査読有り

    Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Takeshi Kuritani, Naoto Hirano, Shigeru Yamashita

    GEOCHEMICAL JOURNAL 56 (6) 223-230 2022年

    出版者・発行元:Geochemical Society of Japan

    DOI: 10.2343/geochemj.gj22019  

    ISSN:0016-7002

    eISSN:1880-5973

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    Analyses of elemental abundances by secondary ion mass spectrometry (SIMS) require matrix-matched standard samples to account for the matrix effect on correction factors. This requirement makes it difficult to obtain accurate results for geological samples of variable chemistry. In this study, we prepared 39 volcanic glasses of foiditic, basaltic, basaltic andesitic, rhyolitic and pure SiO2 compositions, including synthetic samples and natural samples collected from the deep seafloor. The measured H2O contents of these samples were in the range 0.02-4.8 wt%. We showed that calibration curves (H2O content vs. (OH-)-O-16/Si-30(SIMS)- ratio) differed according to the composition of the volcanic glasses. Our results demonstrated that for a particular (OH)-O-16/Si-30(SIMS) ratio, water content could differ by up to a factor of five, depending on the composition of the volcanic glass. Although the correction factor (the slope of the calibration curve for water [H2O/((OH-)-O-16/Si-30(-))(SIMS)]) was weakly correlated with SiO2 content, we identified a stronger correlation with the molar weight (g mol(-1), on a one-oxygen mole basis) of the silicate glasses. Our results suggest that modification of the correction factor for the matrix effect on SIMS-based H2O content of volcanic glasses according to their molar weights provides more accurate water contents of silicate glasses, regardless of their chemical composition and water content and without the need for a series of standard glasses of known water contents.

  12. Cretaceous to Miocene NW Pacific Plate Kinematic Constraints: Paleomagnetism and Ar–Ar Geochronology in the Mineoka Ophiolite Mélange (Japan)

    Ariuntsetseg Ganbat, Daniel Pastor‐Galán, Naoto Hirano, Norihiro Nakamura, Hirochika Sumino, Yuji Yamaguchi, Tatsuki Tsujimori

    Journal of Geophysical Research: Solid Earth 126 (5) 2021年5月3日

    出版者・発行元:American Geophysical Union ({AGU})

    DOI: 10.1029/2020JB021492  

    ISSN:2169-9313

    eISSN:2169-9356

  13. Tokoro Belt (NE Hokkaido): an exhumed, Jurassic – Early Cretaceous seamount in the Late Cretaceous accretionary prism of northern Japan

    Shunta Sakai, Naoto Hirano, Yildirim Dilek, Shiki Machida, Kazutaka Yasukawa, Yasuhiro Kato

    Geological Magazine 158 (1) 1-12 2021年1月24日

    出版者・発行元:Cambridge University Press ({CUP})

    DOI: 10.1017/S0016756819000633  

    ISSN:0016-7568

    eISSN:1469-5081

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    <title>Abstract</title>The Tokoro Belt exposed in NE Hokkaido (Japan) represents part of a Late Cretaceous accretionary complex, which includes variously metamorphosed volcanic rocks that are interbedded with chert, lenticular limestone and some fore-arc sedimentary rocks. The Tokoro Belt is notably different from other Late Cretaceous accretionary complexes around the Pacific Rim because of widespread occurrence of basalts and volcaniclastic rocks in it. The Nikoro Group, characterized by widespread occurrence of volcanic rocks, is divided into western, eastern and southern sections based on the internal structure, geochemical affinities and metamorphic grades of their volcanic lithologies. OIB (ocean island basalt)-type volcanic rocks with low-grade metamorphic overprint predominate in the western and southern sections, whereas MORB (mid-ocean ridge basalt)- and OIA (ocean island alkaline basalt)-type rocks in the eastern section with partly high-pressure metamorphism make up the northern part of the eastern section. Trace element patterns display transitional trends from MORB to OIA geochemical affinities. OIB-type rocks display trace element characteristics similar to those of shield volcano lavas on Hawaii, rather than small and mainly alkaline, Polynesian hotspot lavas; furthermore, they show significant HREE (heavy rare earth element) enrichment probably caused by plume–ridge interaction. Widespread OIBs in the Tokoro Belt represents tectonic slices of a large (&gt;80 km wide) Hawaiian-style, seamount shield volcano on the Izanagi oceanic plate that was accreted into the continental margin of Far East Asia in the Late Cretaceous.

  14. Multi‐approach characterization of shallow‐water carbonates off Minamitorishima and their depositional settings/history

    Md. Aftabuzzaman, Kazuki Yomogida, Shota Suzuki, Hideko Takayanagi, Akimasa Ishigaki, Shiki Machida, Yoshihiro Asahara, Koshi Yamamoto, Naoto Hirano, Shin‐Ichi Sano, Shun Chiyonobu, Davide Bassi, Yasufumi Iryu

    Island Arc 30 (1) 2021年1月

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1111/iar.12400  

    ISSN:1038-4871

    eISSN:1440-1738

  15. Noble gas isotopic compositions of seamount lavas from the central Chile trench: Implications for petit-spot volcanism and the lithosphere asthenosphere boundary

    Junji Yamamoto, Naoto Hirano, Mark D. Kurz

    Earth and Planetary Science Letters 552 2020年12月15日

    出版者・発行元:ELSEVIER

    DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116611  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    © 2020 We report new noble gas isotopic compositions of submarine basaltic glasses sampled from two seamounts discovered offshore of Chile, and inferred to have erupted as petit-spot volcanoes near the Juan Fernández hotspot. The samples have 3He/4He of 1–15 times atmosphere (Ra). Their neon isotope compositions are similar to those of the Hawaiian Islands and Réunion Island. Their 40Ar/36Ar range from atmospheric to 2300. Although the lavas are likely to be influenced by a hotspot-related component, the cause of the 3He/4He variation must be clarified to ascertain the mantle source. Variations in 3He/4He are not attributable to processes occurring at the Earth's surface such as degassing fractionation, mixing with atmosphere dissolved in seawater, or in-situ post-eruptive addition of 4He. A combination of the Ne-Ar isotope ratios corrected for atmospheric influence and He isotope ratios indicates that the noble gas isotopes of the lavas are a mixture of a hotspot magma, MORB-source, and radiogenic components. The lower 3He/4He are attributed to assimilation with the oceanic lithosphere, suggesting that the pristine 3He/4He of the lavas is hotspot-like. These features can be interpreted as indicating that part of the Juan Fernández plume infiltrated the lithosphere–asthenosphere boundary (LAB), and that the ponding magma has erupted as petit-spot volcanoes because of plate bending. The noble gas data indicate that LAB can be a reservoir for exotic melts, which might have lubricated plate tectonics.

  16. Melting of recycled ancient crust responsible for the Gutenberg discontinuity

    Jia Liu, Naoto Hirano, Shiki Machida, Qunke Xia, Chunhui Tao, Shili Liao, Jin Liang, Wei Li, Weifang Yang, Guoying Zhang, Teng Ding

    Nature Communications 11 (1) 2020年12月

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}

    DOI: 10.1038/s41467-019-13958-w  

    ISSN:2041-1723

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    A discontinuity in the seismic velocity associated with the lithosphere-asthenosphere interface, known as the Gutenberg discontinuity, is enigmatic in its origin. While partial mantle melts are frequently suggested to explain this discontinuity, it is not well known which factors critically regulate the melt production. Here, we report geochemical evidence showing that the melt fractions in the lithosphere-asthenosphere boundary were enhanced not only by accumulation of compacted carbonated melts related to recycled ancient marine sediments, but also by partial melting of a pyroxene-rich mantle domain related to the recycled oceanic eclogite/pyroxenites. This conclusion is derived from the first set of Mg isotope data for a suite of young petit-spot basalts erupted on the northwest Pacific plate, where a clearly defined Gutenberg discontinuity exists. Our results reveal a specific linkage between the Gutenberg discontinuity beneath the normal oceanic regions and the recycling of ancient subducted crust and carbonate through the deep Earth.

  17. Tectonic implications of carbonate deposits on the eastern slope of the Hahajima Seamount in the collision zone between the Izu–Bonin Arc on the Philippine Sea Plate and the Ogasawara Plateau on the Pacific Plate

    Jun Miyata, Hideko Takayanagi, Akimasa Ishigaki, Naoto Hirano, Satoshi Shiokawa, Akira Nishimura, Tsutomu Nakazawa, Tsuyoshi Ishikawa, Kazuya Nagaishi, Hidekazu Tokuyama, Akira Ishiwatari, Yasufumi Iryu

    Island Arc 29 (1) 2020年1月28日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1111/iar.12368  

    ISSN:1038-4871

    eISSN:1440-1738

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    The Hahajima Seamount is located at the junction between the Izu-Bonin and Mariana forearc slopes in the northwest Pacific Ocean, and between the Philippine Sea Plate and the Ogasawara Plateau on the Pacific Plate. Despite numerous previous studies, the origin of the Hahajima Seamount remains controversial. Here we constrain its origin based on sedimentological and chronological analyses of shallowwater carbonates collected from the eastern slope of the seamount. The carbonates are dominated by floatstones with numerous mollusks. Gravel-sized bioclasts include mollusks (e.g. nerineids and rudists) and local calcareous spines and minor amounts of corals. Sand-sized components include bioclasts of benthic foraminifers and dasycladalean algae, and non-skeletal grains of intraclasts and peloids, with no ooids. Most of the bioclasts are bioeroded and coated with micrite envelopes. The Sr isotope ages of the samples fell into two ranges: Berriasian or Aptian (140.3 Ma or 118.3-113.2 Ma, respectively) and Coniacian to Campanian (86.5-77.2 Ma). Shallow-water carbonates on the Hahajima Seamount are similar in lithology and Sr isotope ages to those on the Ogasawara Plateau located to the east, on the opposite side of the Izu-Bonin Trench (i.e. on the Pacific Plate). This indicates that the shallow-water carbonates on the eastern slope of the Hahajima Seamount were not deposited in situ, but instead originated from the Ogasawara Plateau. The eastern section of this seamount can thus be interpreted as an accretionary wedge.

  18. Alkali basalt from the Seifu Seamount in the Sea of Japan: post-spreading magmatism in a back-arc setting 査読有り

    Naoto Hirano

    Solid Earth 11 (1) 23-36 2020年1月7日

    出版者・発行元:COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH

    DOI: 10.5194/se-11-23-2020  

    ISSN:1869-9529

    eISSN:1869-9529

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    <jats:p>Abstract. Abstract. We present geochemical and 40Ar∕39Ar age data for a peridotite xenolith-bearing basalt dredged from the Seifu Seamount (SSM basalt) in the northeast Tsushima Basin, southwest Sea of Japan. An 40Ar∕39Ar plateau age of 8.33±0.15 Ma (2σ) was obtained for the SSM basalt, indicating that it erupted shortly after the termination of back-arc spreading in the Sea of Japan. The SSM basalt is a high-K to shoshonitic alkali basalt that is characterized by light rare earth element enrichment. The trace element features of the basalt are similar to those of ocean island basalt, although the Yb content is much higher, indicating formation by the low-degree partial melting of spinel peridotite. The Nd, Sr, and Pb isotopic compositions of the SSM basalt differ from those of back-arc basin basalts in the Sea of Japan. The Sr–Nd isotopic composition of the SSM basalt suggests its source was depleted mid-ocean ridge mantle containing an enriched mantle (EM1) component. The SSM basalt was formed in a post-back-arc extension setting by the low-degree partial melting of an upwelling asthenosphere that had previously been associated with the main phase of back-arc magmatism. </jats:p>

  19. Petit-spot volcanoes on the oldest portion of the Pacific plate 査読有り

    Naoto Hirano

    Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 154 103142-103142 2019年12月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.dsr.2019.103142  

    ISSN:0967-0637

    eISSN:1879-0119

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    The formation of a petit-spot volcano involves the ascent of an asthenospheric melt to the outboard part of a plate subduction zone where flexure of the plate has taken place in the outer trench swell. On the Pacific Plate, the only previously known examples of such volcanoes were in the vicinity of the Japan Trench. We describe here a newly discovered petit-spot submarine volcano that formed in one of the oldest parts of the Pacific Plate among a cluster of small conical knolls to the southeast of Minamitorishima (Marcus) Island. Geochronological data indicate that this petit-spot volcanic eruption occurred less than 3 million years ago. The volcano erupted on the eastern slope of the outer rise, and it is at an unusually large distance from the Mariana trench axis (similar to 800 km) because this rise, near the older part of the Pacific Plate, is wider than those of other subduction systems.

  20. Rare earth elements and yttrium (REY) variability with water depth in hydrogenetic ferromanganese crusts

    Naoto Hirano

    Chemical Geology 493 224-233 2018年8月

    DOI: 10.1016/j.chemgeo.2018.05.045  

    ISSN:0009-2541

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    © 2018 Elsevier B.V. The origins of ferromanganese (Fe–Mn) crusts that form in seawater and elemental partitioning into these crusts have previously been studied using samples from water depths shallower than 4 km. Here we report geochemical analyses of Fe–Mn crusts sampled from petit-spot volcanoes within the Pacific Ocean at water depths of 5.2–6.0 km. The Fe–Mn crusts have low Mn/Fe ratios (0.63–1.5), high contents of Co, Ni, and rare earth elements and Y (REY), and positive Ce anomalies, indicating a hydrogenetic origin. The Fe–Mn crusts are characterized by lower shale-normalized La/Pr ratios (LaSN/PrSN) than typical hydrogenetic Fe–Mn crusts from the Pacific Ocean. Despite negative LaSN/PrSNand NdSN/SmSNand positive EuSN/GdSNand DySN/HoSNcorrelations with water depth, the distribution coefficients of the REY are constant. This indicates that the observed REY variability with water depth in these hydrogenetic Fe–Mn crusts reflects that of seawater. In particular, a strong correlation between LaSN/PrSNand water depth has potential for use as a (paleo)ocean hydro-barometer. The variety of REY compositions of Fe–Mn crusts should be interpreted on the basis of distribution coefficients calculated for each water depth.

  21. Direct ascent to the surface of asthenospheric magma in a region of convex lithospheric flexure 査読有り

    Yuki Sato, Naoto Hirano, Shiki Machida, Junji Yamamoto, Masao Nakanishi, Teruaki Ishii, Arashi Taki, Kazutaka Yasukawa, Yasuhiro Kato

    International Geology Review 60 (10) 1231-1243 2018年7月27日

    出版者・発行元:Informa {UK} Limited

    DOI: 10.1080/00206814.2017.1379912  

    ISSN:1938-2839 0020-6814

    eISSN:1938-2839

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    The stress field of oceanic lithosphere controls the distribution of submarine petit-spot volcanoes. However, the eruption sites of these petit-spot volcanoes are considered to be limited to concavely flexed regions of lithosphere off the outer rise. Here, we present new data for a recently identified petit-spot lava field on a convexly flexed section of the lithosphere adjacent to the subduction zone offshore of northeast Japan in an area containing more than 80 volcanoes. This area is marked by strongly alkaline lavas that were erupted on the convexly flexed region. As for the concavely flexed region where the petit-spots previously reported, the base of the lithosphere beneath the eruption sites is under extension, whereas the upper part of the lithosphere is under compression. This change in the stress field, from the lower to upper lithosphere, causes ascending dikes to stall in the mid-lithosphere, leading to metasomatic interaction with the surrounding peridotite. The new geochemical data of rocks and xenocrysts presented in this study indicate that strongly alkaline magmas erupted on the convexly flexed region would have ascended more rapidly through the mid-depth of lithosphere because of the extensional regime of the upper lithosphere and decreasing the degree of metasomatic reaction with the surrounding mantle peridotite. The results indicate that the degree of metasomatism and the compositional variations of petit-spot magmas are controlled mainly by the stress field of the lithosphere.

  22. 白鳳丸KH18-2航海速報:四国海盆のリソスフェアとアセノスフェアの組成 査読有り

    小原 泰彦, 山下 浩之, 研究者一同, 秋澤 紀克, 針金 由美子, 平野 直人, 平内 健一, 道林 克禎, 沖野 郷子, サンフィリッポ アレッシオ, スノー ジョナサン

    日本地質学会学術大会講演要旨 2018 2018年

    DOI: 10.14863/geosocabst.2018.0_172  

    ISSN:1348-3935

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    【災害のためプログラム中止】 平成30年北海道胆振東部地震により学術大会のプログラムが大幅に中止となりました.中止となったプログラムの講演要旨については,著者のプライオリティ保護の見地からJ-STAGEに公開し,引用可能とします.ただし,学術大会においては専門家による議論には供されていませんので「災害のためプログラム中止」との文言を付記します.(日本地質学会行事委員会)

  23. Electrical conductivity of old oceanic mantle in the northwestern Pacific I: 1-D profiles suggesting differences in thermal structure not predictable from a plate cooling model 査読有り

    Naoto Hirano

    Earth, Planets and Space 69 111 2017年12月

    出版者・発行元:SPRINGER HEIDELBERG

    DOI: 10.1186/s40623-017-0697-0  

    ISSN:1880-5981

    eISSN:1880-5981

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    Seafloor magnetotelluric (MT) experiments were recently conducted in two areas of the northwestern Pacific to investigate the nature of the old oceanic upper mantle. The areas are far from any tectonic activity, and "normal" mantle structure is therefore expected. The data were carefully analyzed to reduce the effects of coastlines and seafloor topographic changes, which are significant boundaries in electrical conductivity and thus distort seafloor MT data. An isotropic, one-dimensional electrical conductivity profile was estimated for each area. The profiles were compared with those obtained from two previous study areas in the northwestern Pacific. Between the four profiles, significant differences were observed in the thickness of the resistive layer beyond expectations based on cooling of homogeneous oceanic lithosphere over time. This surprising feature is now further clarified from what was suggested in a previous study. To explain the observed spatial variation, dynamic processes must be introduced, such as influence of the plume associated with the formation of the Shatsky Rise, or spatially non-uniform, small-scale convection in the asthenosphere. There is significant room of further investigation to determine a reasonable and comprehensive interpretation of the lithosphere-asthenosphere system beneath the northwestern Pacific. The present results demonstrate that electrical conductivity provides key information for such investigation.

  24. Garnet xenocryst from petit-spot lavas as an indicator for off-axis mantle refertilization at intermediate spreading ridges 査読有り

    Naoto Hirano

    Geology 45 (12) 1091-1094 2017年12月1日

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC AMER, INC

    DOI: 10.1130/g39427.1  

    ISSN:0091-7613

    eISSN:1943-2682

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    Studies of lithospheric mantle from (ultra) slow spreading ridges have shown that melt extraction at mid-ocean ridges may be incomplete, producing metasomatism/ refertilization of the shallow lithospheric mantle. However, it remains unclear whether similar processes operate off axis and could affect the cooling lithosphere. Here, we report the discovery of a garnet xenocryst in a petit-spot lava sampled on the top of the downgoing Pacific plate in front of Japan. The trace-element composition of this garnet xenocryst, in particular the low chromium, excludes a peridotitic origin, while the flat mid-to heavy rare earth element pattern does not support direct crystallization from melt percolating through the oceanic lithosphere. Garnet formation is therefore interpreted as formed by a subsolidus reaction of a plagioclase-bearing cumulate during the progressive off-axis cooling of the lithosphere. Combining lithosphere cooling models and the specific physical conditions required for subsolidus formation of garnet in tholeiitic systems (0.7-1.2 GPa) indicates that melt percolation to produce plagioclase-bearing cumulate occurs &gt; 150 km off axis. These conditions support that some low-degree melts produced off axis are not collecting to form mid-oceanic ridge basalt (MORB), but percolate and crystallize during the cooling and thickening of the lithospheric mantle. The demonstration of mantle refertilization affecting Pacific lithosphere off axis is critical because such a process could explain the presence of metasomatic domains with distinct physical and chemical properties in the depleted oceanic lithosphere.

  25. Relict chromian spinels in Tulu Dimtu serpentinites and listvenite, Western Ethiopia: implications for the timing of listvenite formation 査読有り

    Ayano Sofiya, Akira Ishiwatari, Naoto Hirano, Tatsuki Tsujimori

    International Geology Review 59 (13) 1621-1631 2017年10月3日

    出版者・発行元:Informa {UK} Limited

    DOI: 10.1080/00206814.2016.1213142  

    ISSN:0020-6814

    eISSN:1938-2839

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    Serpentinites (massive and schistose) and listvenite occur as tectonic sheets and lenses within a calcareous metasedimentary melange of the Tulu Dimtu, western Ethiopia. The massive serpentinite contains high-magnesian metamorphic olivine (forsterite [fo] similar to 96mol%) and rare relict primary mantle olivine (Fo(90-93)). Both massive and schistose serpentinites contain zoned chromian spinel; the cores with the ferritchromite rims preserve a pristine Cr/(Cr+Al) atomic ratio (Cr#=0.79-0.87), suggesting a highly depleted residual mantle peridotite, likely formed in a suprasubduction zone setting. Listvenite associated with serpentinites of smaller ultramafic lenses also contain relict chromian spinel having identical Cr# to those observed in serpentinites. However, the relict chromian spinel in listvenite has significantly higher Mg/(Mg+Fe2+) atomic ratios. This suggests that a nearly complete metasomatic replacement of ultramafic rocks by magnesite, talc, and quartz to prevent Mg-Fe2+ redistribution between relict chromian spinel and the host, that is, listvenite formation, took place prior to re-equilibration between chromian spinel and the surrounding mafic minerals in serpentinites. Considering together with the regional geological context, low-temperature CO2-rich hydrothermal fluids would have infiltrated into ultramafic rocks from host calcareous sedimentary rocks at a shallow level of accretionary prism before a continental collision to form the East African Orogen (EAO).

  26. プチスポット形成過程と沈み込むリソスフェアへのインプット 招待有り 査読有り

    平野直人

    地学雑誌 126 (2) 195-206 2017年

    出版者・発行元:公益社団法人 東京地学協会

    DOI: 10.5026/jgeography.126.195  

    ISSN:1884-0884

    eISSN:1884-0884

  27. Petit-spot as definitive evidence for partial melting in the asthenosphere caused by CO 2 査読有り

    Machida, S., Kogiso, T., Hirano, N.

    Nature Communications 8 14302 2017年

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/ncomms14302  

    ISSN:2041-1723

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    The deep carbon cycle plays an important role on the chemical differentiation and physical properties of the Earth's mantle. Especially in the asthenosphere, seismic low-velocity and high electrical conductivity due to carbon dioxide (CO2)-induced partial melting are expected but not directly observed. Here we discuss the experimental results relevant to the genesis of primitive CO2-rich alkali magma forming petit-spot volcanoes at the deformation front of the outer rise of the northwestern Pacific plate. The results suggest that primitive melt last equilibrated with depleted peridotite at 1.8-2.1 GPa and 1,280-1,290 degrees C. Although the equilibration pressure corresponds to the pressure of the lower lithosphere, by considering an equilibration temperature higher than the solidus in the volatile-peridotite system along with the temperature of the lower lithosphere, we conclude that CO2-rich silicate melt is always produced in the asthenosphere. The melt subsequently ascends into and equilibrates with the lower lithosphere before eruption.

  28. Geology and geochemistry of ferromanganese nodules in the Japanese Exclusive Economic Zone around Minamitorishima Island 査読有り

    Machida, S., Fujinaga, K., Ishii, T., Nakamura, K., Hirano, N., Kato, Y.

    Geochemical Journal 50 (6) 539-555 2016年

    出版者・発行元:GEOCHEMICAL SOC JAPAN

    DOI: 10.2343/geochemj.2.0419  

    ISSN:0016-7002

    eISSN:1880-5973

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    A dense field of ferromanganese (Fe-Mn) nodules was discovered on a seamount approximately 300 km east of Minamitorishima Island, in the Japanese Exclusive Economic Zone. To evaluate its potential as a resource for critical metals, we describe results of a geological survey using the SHINKAI 6500 submersible (dive No. 6K 1207) during cruise YK10-05 of R/V Yokosuka in 2010, and geochemical analyses of collected samples. Submersible observations showed that spherical nodules 5-10 cm in diameter almost fully cover the region of high acoustic reflectivity. The large nodules generally consist of three concentric layers: the outermost mottled (sediment-filled) layer L0, the massive black layer L1, and the innermost porous (sediment-filled) layer L2. Elements including Fe, Ti, Co, As, rare earth elements other than Ce, Th, U, and Pb are concentrated in the nodule rim rather than the center. In contrast, Mn, Al, P, Ca, Ni, Zn, Y, Mo, Ce, and W are concentrated in the center, and decrease toward the rim. Geochemical and structural features indicate that the nodules are compositionally and morphologically similar to Fe-Mn crusts, suggesting that they owe their origin solely to prolonged hydrogenetic precipitation of Fe-Mn-(oxyhydr) oxides. As the nodules include metals of economic interest, especially Co, Ni, Mo, and W, this deposit should have high potential for future mining. The changes in nodule composition from the center to the rim may yield information on paleoceanographic events since early Oligocene time.

  29. 歯舞群島と色丹島の地質資料と岩石試料の重要性

    平野直人, 油谷拓, 山本順司

    東北アジア研究 20 61-74 2016年

  30. Submarine lava fields in French Polynesia 査読有り

    Hirano, N., Nakanishi, M., Abe, N., Machida, S.

    Marine Geology 373 39-48 2016年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.margeo.2016.01.002  

    ISSN:0025-3227

    eISSN:1872-6151

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    Shipboard multibeam survey is powerful tool to locate submarine volcanoes especially having small volume. Small submarine volcanoes may represent the initial stages of hotspot activity, but they may also form via litho spheric flexing, regional convection of the mantle, and the presence of fracture zones. Here we describe several volcanoes, flood lavas, and volcanic clusters in French Polynesia using data from archives of multibeam data. The clusters of small volcanoes are similar to petit-spots, and they are not considered to represent the initial stages of a hotspot as they are composed of both young and old edifices, and because the sites are located far from any known hotspot. These newly discovered submarine volcanoes are located in areas with low-velocity seismic shear waves at depths of 60 and 100 km. These lava fields will therefore facilitate geochemical mapping of the mantle in areas unrelated to hotspots, because these lavas may have developed from melts in the shallow mantle beneath French Polynesia. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

  31. Pre-subduction metasomatic enrichment of the oceanic lithosphere induced by plate flexure 査読有り

    Pilet, S., Abe, N., Rochat, L., Kaczmarek, M.-A., Hirano, N., Machida, S., Buchs, D.M., Baumgartner, P.O., Müntener, O.

    Nature Geoscience 9 (12) 898-+ 2016年

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/ngeo2825  

    ISSN:1752-0894

    eISSN:1752-0908

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    Oceanic lithospheric mantle is generally interpreted as depleted mantle residue after mid-ocean ridge basalt extraction. Several models have suggested that metasomatic processes can refertilize portions of the lithospheric mantle before subduction. Here, we report mantle xenocrysts and xenoliths in petit-spot lavas that provide direct evidence that the lower oceanic lithosphere is affected by metasomatic processes. We find a chemical similarity between clinopyroxene observed in petit-spot mantle xenoliths and clinopyroxene from melt-metasomatized garnet or spinel peridotites, which are sampled by kimberlites and intracontinental basalts respectively. We suggest that extensional stresses in oceanic lithosphere, such as plate bending in front of subduction zones, allowlow-degree melts from the seismic low-velocity zone to percolate, interact and weaken the oceanic lithospheric mantle. Thus, metasomatism is not limited to mantle upwelling zones such as mid-ocean ridges or mantle plumes, but could be initiated by tectonic processes. Since plate flexure is a global mechanism in subduction zones, a significant portion of oceanic lithospheric mantle is likely to be metasomatized. Recycling of metasomatic domains into the convecting mantle is fundamental to understanding the generation of small-scale mantle isotopic and volatile heterogeneities sampled by oceanic island and mid-ocean ridge basalts.

  32. Petit-spot geology reveals melts in upper-most asthenosphere dragged by lithosphere

    Shiki Machida, Naoto Hirano, Hirochika Sumino, Takafumi Hirata, Shigekazu Yoneda, Yasuhiro Kato

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 426 267-279 2015年9月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.epsl.2015.06.018  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    Petit-spot volcanism is a phenomenon ubiquitous on Earth. It originates from melt in the uppermost mantle asthenosphere, occurring where the plate flexes and fractures before subduction. Recent geochemical and petrological studies of petit-spot volcanism lava have shown that understanding this form of volcanism can contribute to the investigation of mantle dynamics and CO2 degassing of Earth. However, geological information constraining the magma source of petit-spot remains limited. Here, we present a comprehensive dataset of geochemistry (major and trace elements, and Sr and Nd isotopic compositions) and Ar-40/Ar-39 ages of alkaline basaltic rocks and glasses to define the geological characteristics of petit-spot volcanoes in the northwestern Pacific. The geochemical and geochronological variations of the basalts indicate that petit-spot volcanism is characterized by a petrogenetically and temporally isolated magma system for each volcano. The basalt geochemistry further indicates that the magmas at the volcanoes were derived from the melting of a heterogeneous regional-scale source under a range of conditions. In addition, slight temporal intra-field migration of petit-spot vent fields against the plate motion was detected. These features indicate that the magma originates from isolated melt ponds at the lithosphere-asthenosphere boundary, and that the speed at which the melt ponds are dragged by the plate is only slightly slower than that of the plate motion. Our results provide detailed insight into eruption processes of asthenosphere melts induced by plate-flexure, and also suggest the complete coupling of the lithosphere to the upper-most asthenosphere in the case of large plate subduction. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

  33. Petit-spot geology reveals melts in upper-most asthenosphere dragged by lithosphere 査読有り

    Shiki Machida, Naoto Hirano, Hirochika Sumino, Takafumi Hirata, Shigekazu Yoneda, Yasuhiro Kato

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 426 267-279 2015年9月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.epsl.2015.06.018  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    Petit-spot volcanism is a phenomenon ubiquitous on Earth. It originates from melt in the uppermost mantle asthenosphere, occurring where the plate flexes and fractures before subduction. Recent geochemical and petrological studies of petit-spot volcanism lava have shown that understanding this form of volcanism can contribute to the investigation of mantle dynamics and CO2 degassing of Earth. However, geological information constraining the magma source of petit-spot remains limited. Here, we present a comprehensive dataset of geochemistry (major and trace elements, and Sr and Nd isotopic compositions) and Ar-40/Ar-39 ages of alkaline basaltic rocks and glasses to define the geological characteristics of petit-spot volcanoes in the northwestern Pacific. The geochemical and geochronological variations of the basalts indicate that petit-spot volcanism is characterized by a petrogenetically and temporally isolated magma system for each volcano. The basalt geochemistry further indicates that the magmas at the volcanoes were derived from the melting of a heterogeneous regional-scale source under a range of conditions. In addition, slight temporal intra-field migration of petit-spot vent fields against the plate motion was detected. These features indicate that the magma originates from isolated melt ponds at the lithosphere-asthenosphere boundary, and that the speed at which the melt ponds are dragged by the plate is only slightly slower than that of the plate motion. Our results provide detailed insight into eruption processes of asthenosphere melts induced by plate-flexure, and also suggest the complete coupling of the lithosphere to the upper-most asthenosphere in the case of large plate subduction. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

  34. 後期白亜紀に根室層群で活動したアルカリマグマ

    油谷 拓, 平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2015 95-95 2015年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2015.0_095  

  35. Missing western half of the Pacific Plate: Geochemical nature of the Izanagi–Pacific Ridge interaction with a stationary boundary between the Indian and Pacific mantles 査読有り

    Takashi Miyazaki, Jun-Ichi Kimura, Ryoko Senda, Bogdan S. Vaglarov, Qing Chang, Toshiro Takahashi, Yuka Hirahara, Folkmar Hauff, Yasutaka Hayasaka, Sakae Sano, Gen Shimoda, Osamu Ishizuka, Hiroshi Kawabata, Naoto Hirano, Shiki Machida, Teruaki Ishii, Kenichiro Tani, Takeyoshi Yoshida

    Geochemistry, Geophysics, Geosystems 16 (9) 3309-3332 2015年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1002/2015GC005911  

    ISSN:1525-2027

    eISSN:1525-2027

  36. Melt-rich lithosphere-asthenosphere boundary inferred from petit-spot volcanoes 査読有り

    Junji Yamamoto, Jun Korenaga, Naoto Hirano, Hiroyuki Kagi

    GEOLOGY 42 (11) 967-970 2014年11月

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC AMER, INC

    DOI: 10.1130/G35944.1  

    ISSN:0091-7613

    eISSN:1943-2682

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    Young basaltic knolls have been discovered on the old oceanic lithosphere, namely petit-spot volcanoes. Based on their geochemical signatures, they have presumably originated from partial melts in the asthenosphere. However, there is no direct information on the depth provenance of petit-spot formation. Here we report new geothermobarometric data of rare mantle xenoliths discovered from petit-spot lavas exhibiting a geotherm much hotter than expected for the ca. 140 Ma seafloor on which petit-spots were formed. Such an anomalously hot geotherm indicates that melt porosity around the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) must be as high as a few percent. Such high melt porosity would be possible by continuous melt replenishment. Excess pressure induced by the outer-rise topography enables horizontal melt migration along the LAB and sustains a continuous melt supply to petit-spot magmatism. Given the general age-depth relationship of ocean basins, a melt-rich boundary region could also be a global feature.

  37. 北西太平洋のアウターライズ手前で活動したプチスポット初生マグマの最終平衡温度圧力条件

    町田 嗣樹, 小木曽 哲, 平野 直人

    日本地球化学会年会要旨集 61 160-160 2014年

    出版者・発行元:日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.61.0_160  

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    北西太平洋のアウターライズ手前(プレート屈曲部)で活動したプチスポット初生マグマが、リソスフェア下部(約1280 ℃、約2.1 GPaの条件)で周囲のカンラン岩と最終平衡にあったことを検証するために、同一海域の別の火山(試料採取地点番号YK06-05 6K#879)と、日本海溝海側斜面に存在する火山(試料採取地点番号KR97-09 10K#56)(噴火当時同様なセッティングにあったと考えられる)に対する複数相飽和実験を行った。その結果、6K#879は約1280 ℃、約1.8 GPaの条件で、かんらん石・斜方輝石・単斜輝石が飽和し、10K#56は約1275 ℃、約1.4 GPaの条件で、かんらん石と斜方輝石が飽和した。プチスポットの初生マグマが、リソスフェア下部(およびそれ以浅)において周囲のカンラン岩と最終平衡にあったことは、マグマ噴出位置や噴火年代の違い関わらず共通する条件である。

  38. Carbon dioxide emission to Earth's surface by deep-sea volcanism 査読有り

    Satoshi Okumura, Naoto Hirano

    GEOLOGY 41 (11) 1167-1170 2013年11月

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC AMER, INC

    DOI: 10.1130/G34620.1  

    ISSN:0091-7613

    eISSN:1943-2682

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    Large amounts of CO2 are transferred from Earth's interior to the surface by volcanism. On a geological time scale, the rate of CO2 emission has controlled the evolution of Earth's atmosphere and climate, as well as the dynamic processes that take place in the mantle and core. The total rate of natural CO2 emission from Earth has been estimated on the basis of CO2 flux from arc, mid-ocean-ridge, and hotspot volcanism. However, previous estimates have overlooked the CO2 emitted from a recently discovered type of volcanism-petit-spot volcanism-that occurs on the deep-sea floor. Here, we measure the CO2 and H2O contents of glassy basalts produced by petit-spot volcanism and estimate the initial contents to be &gt; 5 wt% and 1.0-1.1 wt%, respectively. Based on these values and magma flux of petitspot volcanism, we show that the rate of CO2 emission from petitspot volcanoes (2.7-5.4 x 1011 g CO2 yr(-1)) is a few percent of the CO2 emissions from arc and mid-ocean-ridge volcanism, and up to similar to 14% of that from hotspot volcanism. Thus, the contribution to the carbon cycle on Earth of the large amounts of CO2 that have been emitted from the deep-sea floor by petit-spot volcanism has not previously been recognized.

  39. Petit-spot lava fields off the central Chile trench induced by plate flexure 査読有り

    Naoto Hirano, Shiki Machida, Natsue Abe, Tomoaki Morishita, Akihiro Tamura, Shoji Arai

    GEOCHEMICAL JOURNAL 47 (2) 249-257 2013年

    出版者・発行元:GEOCHEMICAL SOC JAPAN

    DOI: 10.2343/geochemj.2.0227  

    ISSN:0016-7002

    eISSN:1880-5973

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    In 2009, petit-spot submarine volcanoes were discovered off the oceanward slope of the central Chile trench, offshore from Valparaiso, Chile, at around 33 degrees S. Ar-Ar dating of mugearite and alkali-basalt from the volcanoes yields ages of 10.11 +/- 0.22 Ma and 6.69 +/- 0.88 Ma, respectively. Back-calculations of plate motion along the present absolute movement direction of the Nazca Plate, conducted using the Ar-Ar age data, indicate that eruption occurred above a zone of plate flexure. The back-calculation results suggest that the mugearite was erupted at a flexural arch prior to arrival at the active site of the Juan Fernandez hotspot. In contrast, the alkali-basalt was erupted on a plate flexure at a site of interaction between a flexural moat and an outer-rise area, where the source material was probably influenced by the Juan Fernandez hotspot. The geochemistry of the lavas supports this interpretation because the concentration ratios of various rare earth and other trace elements in the mugearite are different from those of the alkali-basalt and Juan Fernandez hotspot lavas. Consequently, petit-spot melts could reflect the composition of source materials below the plates at sites of plate flexure.

  40. 仙台付近の墓石 転倒率調査結果 招待有り

    石渡明, 宮本毅, 平野直人

    東日本大震災を分析する, 第1巻, 地震・津波のメカニズムと被害の実態 (明石書店) 263-276 2013年

  41. Conformity and precision of CO2 densimetry in CO2 inclusions: microthermometry versus Raman microspectroscopic densimetry 査読有り

    Tomoyuki Kobayashi, Junji Yamamoto, Takao Hirajima, Hidemi Ishibashi, Naoto Hirano, Yong Lai, Vladimir S. Prikhod'ko, Shoji Arai

    JOURNAL OF RAMAN SPECTROSCOPY 43 (8) 1126-1133 2012年8月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1002/jrs.3134  

    ISSN:0377-0486

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    To assess the ability of densimetry for CO2 fluid in CO2 inclusions, we compare two methods, microthermometry and Raman microspectroscopic densimetry for CO2. The comparative experiment was performed for nine CO2 inclusions in three mantle xenoliths. The results are as follows: (1) microthermometry precisely determines CO2 density with the range of 0.65 to 1.18?g/cm3 compared with Raman microspectroscopic densimetry; (2) CO2 density obtained by Raman microspectroscopic densimetry is fairly consistent with that by microthermometry; (3) it is hard to determine CO2 density in CO2 inclusion with diameter of less than around 3 mu m using microthermometry; and (4) microthermometry can be applied only to the CO2 inclusion whose CO2 density ranges from around 0.65 to 1.18?g/cm3, whereas the Raman microspectroscopic densimetry is applicable to CO2 density ranging from 0.1 to 1.24?g/cm3. The above features carry the potential for estimation of depth origin of mantle-derived rocks. The depth where the rocks were trapped by host magma can be estimated using both geothermometric data and CO2 fluid density in CO2 inclusions in the rocks. Typical precisions of density of CO2 in CO2 inclusions obtained by the Raman microspectroscopic densimetry (similar to 0.01?g/cm3) and by the microthermometry (&lt; 0.001?g/cm3) correspond to uncertainties in the depth origin of 2.4?km and?&lt;?1.7?km, respectively, at 1000?+/-?50?degrees C. In case of the mantle under 7501250?degrees C and 1?GPa, the CO2 fluid has a density ranging from 1.06?g/cm3 to 1.21?g/cm3, which are well measured by the Raman microspectroscopic densimetry. Combination of both densimetries for CO2 in mantle minerals elucidates the deep structure of the Earth. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

  42. Retentivity of CO2 in fluid inclusions in mantle minerals 査読有り

    Junji Yamamoto, Kazuhiko Otsuka, Hiroaki Ohfuji, Hidemi Ishibashi, Naoto Hirano, Hiroyuki Kagi

    EUROPEAN JOURNAL OF MINERALOGY 23 (5) 805-815 2011年10月

    出版者・発行元:E SCHWEIZERBARTSCHE VERLAGS

    DOI: 10.1127/0935-1221/2011/0023-2150  

    ISSN:0935-1221

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    To assess the capacity of fluid inclusions in mantle minerals for CO2 retention, annealing experiments were conducted for two mantle xenoliths with CO2 inclusions for 8 days at 1000 degrees C under atmospheric pressure and fO(2) of 10(-11) MPa. The results show no marked decrease in the CO2 density of the CO2 inclusions for any examined minerals - olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, or spinel. The CO2 density of CO2 inclusions in olivine in the present mantle xenoliths is lower than that in pyroxenes or spinel. Results of previous studies indicate that the low CO2 density in olivine is attributable to plastic deformation of olivine around CO2 inclusions during annealing in ascending magma. Results of this study present fundamental implications for deformation mechanisms that arise from internal pressure of fluid inclusions in silicate minerals. We calculated the stress field in minerals having a CO2 inclusion. Results show a steep stress gradient in the host around the inclusion. Such local stress in the mineral induces a local rise in the density of dislocations around the CO2 inclusions. The orthopyroxene used for this study showed a sparse distribution of dislocations around a CO2 inclusion, whereas olivine showed dense dislocations around CO2 inclusions, implying that the low CO2 density of the CO2 inclusions in olivine results from volume expansion of the CO2 inclusions through plastic deformation of the host mineral during annealing of the xenoliths in ascending magma. In this respect, constancy of CO2 density during the annealing experiments for all minerals is an interesting finding. Regarding olivines, the reduction of internal pressure of the CO2 inclusions or interaction of the dense dislocations possibly inhibits decrepitation or further volume expansion of the CO2 inclusions during annealing experiments. However, pyroxenes and spinel show higher and similar CO2 density, which reflects the resistance to plastic deformation and which indicates the effectiveness of CO2 inclusions in these minerals as a depth probe for mantle xenoliths.

  43. Direct evidence for upper mantle structure in the NW Pacific Plate: Microstructural analysis of a petit-spot peridotite xenolith 査読有り

    Yumiko Harigane, Tomoyuki Mizukami, Tomoaki Morishita, Katsuyoshi Michibayashi, Natsue Abe, Naoto Hirano

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 302 (1-2) 194-202 2011年2月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.epsl.2010.12.011  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    Petit-spots, the late Miocene alkali basaltic volcanoes on the Early Cretaceous NW Pacific Plate, originate at the base of the lithosphere. The petit-spot volcanic rocks enclose fragments of tholeiitic basalt, dolerite. gabbro. and mantle peridotite, providing a unique window into the entire section of subducting oceanic lithosphere. We provide here the first direct observations on the deep structure of the Pacific lithosphere using microstructural analyses of a petit-spot peridotite xenolith. The xenolith is a lherzolite that consists mainly of coarse- and medium-grained olivine. orthopyroxene, and clinopyroxene, as well as fine-grained aggregates of spinel and orthopyroxene that probably represent replaced pyrope-rich garnet. A strong deformational fabric is marked by a parallel alignment of millimeter-sized elongate minerals and their crystallographic preferred orientation. The olivine displays a [010] fiber pattern with a girdle of [100] axes and a maximum of [010] perpendicular to the foliation, a pattern which is consistent with a transpressional deformation in high temperature conditions at the base of oceanic lithosphere. Our microstructural observations and seismic data indicate that the lower part of the NW Pacific lithosphere possess an early stage structure of mantle flow at the asthenosphere. This interpretation is compatible with a conventional model in which oceanic lithosphere is thickened during cooling and plate convection. A discrepancy between the weak anisotropy in the petit-spot peridotite and the strong azimuthal anisotropy from the seismic data in the NW Pacific plate implies the existence of a highly anisotropic component in the deep oceanic lithosphere. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

  44. Role of plutonic and metamorphic block exhumation in a forearc ophiolite mélange belt: An example from the Mineoka belt, Japan 招待有り 査読有り

    Ryota Mori, Yujiro Ogawa, Naoto Hirano, Toshiaki Tsunogae, Masanori Kurosawa, Tae Chiba

    In: J. Wakabayashi & Y. Dilek (eds.) Mélanges: Processes of Formation and Societal Significance, Geological Sciety of America, Special Paper 480 95-115 2011年

    DOI: 10.1130/2011.2480(04)  

    ISSN:0072-1077

  45. 3-B12 プチスポット火山からの炭素放出量の見積もり(マグマの発生と移動2,口頭発表)

    奥村 聡, 平野 直人

    日本火山学会講演予稿集 2010 84-84 2010年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2010.0_84  

  46. Mechanisms of low-flux intraplate volcanic fields-Basin and Range (North America) and northwest Pacific Ocean 査読有り

    Greg A. Valentine, Naoto Hirano

    GEOLOGY 38 (1) 55-58 2010年1月

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC AMER, INC

    DOI: 10.1130/G30427.1  

    ISSN:0091-7613

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    We compare two intraplate, Pliocene-Pleistocene volcanic fields in different tectonic settings-the central Basin and Range and the northwest Pacific Ocean. Both fields are characterized by widely scattered, small-volume, alkali basaltic volcanoes; within the fields, each volcano apparently originates from a separate, volatile-enriched parental melt from the tipper mantle. There is no evidence at either held for locally anomalous heat flow or ongoing introduction of new fluids into the upper mantle such as might occur above a subducting slab. We conclude that the volcanic fields reflect deformation-driven collection of already existing partial melts in a heterogeneous; upper mantle. Deformation-driven melt collection may be in important mechanism for other diffuse intraplate volcanic fields, and this is consistent with a tectonically controlled, low-flux end member for intraplate fields where magmatism is a passive response to regional deformation. Differences in the degree of fractionation and contamination between the two fields are inferred to be related to flexure-induced vertical variations in the orientation of principal stresses in the northwest Pacific Ocean, which cause stalling of ascending dikes in the lithosphere.

  47. Noble gas isotopic compositions of mantle xenoliths from northwestern Pacific lithosphere 査読有り

    Junji Yamamoto, Naoto Hirano, Natsue Abe, Takeshi Hanyu

    CHEMICAL GEOLOGY 268 (3-4) 313-323 2009年11月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.chemgeo.2009.09.009  

    ISSN:0009-2541

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    We measured noble gas isotopic compositions of mantle xenoliths and xenocrystic olivines sampled from seamounts-so-called petit-spot volcanoes-on the 135-million-year-old northwestern Pacific Plate. The xenoliths are spinel lherzolites originating from suboceanic lithospheric mantle. The samples' He-3/He-4 ratios are 7.0-8.5 Ra, where Ra signifies atmospheric He-3/He-4. The Ar-40/Ar-36 ratios are as high as 7000. These observations suggest that the noble gas isotopic compositions of suboceanic lithospheric mantle resemble those of mid-ocean ridge basalt (MORB). A mantle source with a He/U ratio as high as an assumed value for MORB source is necessary to maintain the MORB-like He-3/He-4 over 135 million years, implying that melt extraction at mid-ocean ridges only slightly alters the He/U ratio of the oceanic upper mantle. The He-4/Ar-40* ratios of the samples described herein are much lower than the theoretical radiogenic production ratio, where an asterisk denotes correction for atmospheric contribution. The low He-4/Ar-40* is inferred to result from kinetic fractionation in the mantle. When magma migrates through a mantle source, lighter noble gases in the mantle source diffuse selectively into magma channels. The MORB generation does not cause low He-4/Ar-40*, however. If a mantle source is depleted in lighter noble gases during ancient MORB generation, then noble gas isotopic compositions of the mantle source are affected over time by accumulation of radiogenic nuclides. Thereby, the mantle source adopts a radiogenic or nucleogenic noble gas isotopic composition. Recent kinetic fractionation contributes to the low He-4/Ar-40* in the samples. Based on the diffusive fractionation model, more than 100 years are necessary to produce a residual mantle source with He-4/Ar-40*, as observed in the samples. However, petit-spot volcanoes. found as small knolls, seem to erupt within a short period. The low He-4/Ar-40* of the samples implies prior volcanism in this region. No recent volcanism has occurred near this region aside from petit-spot volcanism, indicating that petit-spot volcanoes are polygenetic with a long active period. Petit-spot volcanoes are regarded as common magmatism on the subducting oceanic plate. Consequently, the thermal structure and temperature-dependent physical properties of the oceanic plate are, at least partly, affected by remnant heat of the magmatism. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

  48. Evidence for recycled plate material in Pacific upper mantle unrelated to plumes 査読有り

    Shiki Machida, Naoto Hirano, Jun-Ichi Kimura

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 73 (10) 3028-3037 2009年5月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.gca.2009.01.026  

    ISSN:0016-7037

    eISSN:1872-9533

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    We report Sr, Nd, and Pb isotopic data of young alkaline basalt lava from a new type of volcano (petit-spot) on the northwestern Pacific Plate. Petit-spot lavas show Dupal, or extremely EM-1-like, Si-Nd-Pb isotopic compositions. The data cannot be explained by contamination of pelagic sediment, in spite of the prediction on the basis of geological observation. We thus consider that the geochemistry of petit-spot lava indicates the existence of recycled fertile plate materials, not only the Dupal isotopic signature, in the northern hemisphere Pacific upper mantle unrelated to one or more active plumes. In consideration of published experimental results for fertile plate materials, selective melting of recycled material is a process critical in generating petit-spot lava. Moreover, the small volume of the volcano and low degree of melting in the mantle source needed to form strongly alkalic lavas suggest that petit-spot volcanism is originated front small-scale heterogeneities of recycled material. This idea consistently explains the geochemistry and noble gas isotopic composition of petit-spot lava, and also suggests small-scale heterogeneity widespread in the upper mantle of the Pacific Ocean. Together with a revised view of upper mantle heterogeneity, we propose that gross upper mantle composition is controlled by abundances and scales of regions of recycled material that correspond to differences in the relative position to the Pangea supercontinent. suggesting the link to the tectonic origin of the global scale heterogeneity. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  49. Knocker catalogue of the Mineoka ophiolite belt, Boso Peninsula, Japan

    Yujiro Ogawa, Ryota Mori, Naoto Hirano, AkikoTakahashi, Mia Mohammad Mohiuddin, Hiroshi Sato, Toshiaki Tsunogae, Masanori Kurosawa, Hidetsugu Taniguchi

    Earth Evolution Sciences, University of Tsukuba 3 3-25 2009年4月

  50. Seamounts, knolls and petit-spot monogenetic volcanoes on the subducting Pacific Plate 招待有り 査読有り

    Naoto Hirano, Anthony A. P. Koppers, Ayu Takahashi, Toshiya Fujiwara, Masao Nakanishi

    BASIN RESEARCH 20 (4) 543-553 2008年12月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1111/j.1365-2117.2008.00363.x  

    ISSN:0950-091X

    eISSN:1365-2117

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    On the western part of the Pacific Plate most seamounts formed during the Cretaceous period in the so-called West Pacific Seamount Province (WPSP). On the northwestern part of the same plate, the Joban and Japanese Seamount Trail (JJST) are also composed of Early Cretaceous seamounts. However, two new groups of knolls were recently discovered during multibeam surveys on the Pacific Plate along the Japan Trench. One group consists of circular knolls that are flat-topped in shape and correspond to eruptive ages of approximately 75 Ma. The other group consists of irregularly shaped knolls, also called petit-spot volcanoes, that are found on the outer-rise systems of the subducting Pacific Plate. These petit-spots seem much younger and available age data suggest that they only formed in the last few million years. Acoustic reflective data, which are simultaneously obtained with bathymetrical data, are a most powerful tool to distinguish the petit-spots from the Cretaceous edifices in the WPSP and JJST. In this paper, we present the results of an exploratory search for these new kind of petit-spot volcanoes along the trenches in the Pacific Ocean, with an emphasis on the Japan and Tonga trenches. The sizes of these irregularly shaped petit-spot volcanoes are several orders of magnitude less than the Cretaceous seamounts and circular knolls, yet they appear to be ubiquitous on the ocean floor, in particular, where incipient melts in the asthenosphere can be squeezed out by tectonic forces.

  51. アセノスフェアの正体:古い太平洋プレート上に噴出したアルカリ玄武岩からの考察

    高橋 栄一, 平野 直人, 竹原 直希, Paras Bhlla

    日本地球化学会年会要旨集 55 78-78 2008年

    出版者・発行元:日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.55.0.78.0  

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    我々は、平野らが採取した太平洋プレート上に噴出した新鮮なアルカリ玄武岩(ベイサナイトJPT-2)の岩石学的研究を行い、この岩石がマントルの橄欖岩と化学平衡であったときの化学組成と揮発性分量を推定した。高圧融解実験を行い、揮発成分を含むJPT-2CWマグマが、3GPa・1400℃、すなわちザクロ石橄欖岩のソリダス付近で生じたことを明らかにし、さらに橄欖岩にJPT2CWマグマを3wt%加えた試料KLB-1*を用いて、2.2aから3.5GPa, 1200から1500℃の範囲で平均50時間以上の保持実験を行い、アセノスフェアの部分融解条件を再現した。実験結果に基づき、アセノスフェア内部での揮発成分の役割と構造モデルを提唱する。

  52. 北西太平洋の複数回の火山イベント : 白亜紀から現在まで

    平野 直人

    日本鉱物学会・学術講演会,日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会講演要旨集 2007 18-18 2007年9月22日

    出版者・発行元:日本鉱物科学会

    DOI: 10.14824/jakoka.2007.0.17.0  

    ISSN:1348-6543

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    The volume of magma of the petit spot volcanoes (Hirano et al., 2006) has not been estimated but certainly must be several orders of magnitude less than surrounding Cretaceous volcanoes on the NW Pacific Plate. Note that we found 0-1, 2.5, 4.2, 6.0 and 8.6 Ma volcanoes, implying episodic eruption of magma over a distance of 600 km of plate motion on the flexural Pacific Plate before its subduction but with low volumes of magma production.

  53. Depleted mantle wedge and sediment fingerprint in unusual basalts from the Manihiki Plateau, central Pacific Ocean 査読有り

    Stephanie Ingle, John J. Mahoney, Hiroshi Sato, Millard F. Coffin, Jun-Ichi Kimura, Naoto Hirano, Masao Nakanishi

    GEOLOGY 35 (7) 595-598 2007年7月

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC AMERICA, INC

    DOI: 10.1130/G23741A.1  

    ISSN:0091-7613

    eISSN:1943-2682

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    Numerous large igneous provinces formed in the Pacific Ocean during Early Cretaceous time, but their origins and relations are poorly understood. We present new geochronological and geochemical data on rocks from the Manihiki Plateau and compare these results to those for other Cretaceous Pacific plateaus. A dredged Manihiki basalt gives an Ar-40-Ar-39 age of 117.9 +/- 3.5 Ma (2 sigma), essentially contemporaneous with the Ontong Java Plateau similar to 2500 km to the west, and the possibly related Hikurangi Plateau similar to 3000 km to the south. Drilled Manihiki lavas are tholefitic with incompatible trace element abundances similar to those of Ontong Java basalts. These lavas may result from high degrees of partial melting during the main eruptive phase of plateau formation. There are two categories of dredged lavas from the Danger Islands Troughs, which bisect the plateau. The first is alkalic lavas having strong enrichments in light rare earth and largeion lithophile elements; these lavas may represent late-stage activity, as one sample yields an Ar-40-Ar-39 age of 99.5 +/- 0.7 Ma. The second category consists of tholefitic basalts with U-shaped incompatible trace element patterns and unusually low abundances of several elements; these basalts record a mantle component not previously observed in Manihiki, Ontong Java, or Hikurangi lavas. Their trace element characteristics may result from extensive melting of depleted mantle wedge material mixed with small amounts of volcaniclastic sediment. We are unaware of comparable basalts elsewhere.

  54. Subsurface structure of the "petit-spot'' volcanoes on the northwestern Pacific Plate 査読有り

    Toshiya Fujiwara, Naoto Hirano, Natsue Abe, Kaoru Takizawa

    GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 34 (13) L13305 2007年7月

    出版者・発行元:AMER GEOPHYSICAL UNION

    DOI: 10.1029/2007GL030439  

    ISSN:0094-8276

    eISSN:1944-8007

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    [1] A seismic reflection survey was conducted in the northwestern Pacific to investigate subsurface structure of small volcanoes considered to be formed by the newly-discovered "petit-spot'' intra-plate volcanism. In contrast with an acoustically transparent sedimentary layer in the ambient northwestern Pacific, sedimentary layers are acoustically opaque with interbedded strong reflections beneath the volcanoes. These reflections are possibly caused by inhomogeneous structure due to intrusion of central vent. Subhorizontal strong reflections at base of the sedimentary layer, identified in the vicinity of volcanoes, are probably reflections from sills of dense lavas flowing out within the sedimentary layer. These volcanoes could be monogenetic volcanoes produced by small amount of magma intrusion, &lt; 1 km(3) in volume. Although such small volcanoes have never been discovered unless through a high-resolution bathymetric mapping, the "invisible'' intra-plate volcanism affects successive evolution/modification of the crustal architecture of old-age oceanic plates.

  55. Noble gas and geochronology study of the Hana Ridge, Haleakala volcano, Hawaii; implications to the temporal change of magma source and the structural evolution of the submarine ridge 査読有り

    Takeshi Hanyu, Kevin T. M. Johnson, Naoto Hirano, Zhong-Yuan Ren

    CHEMICAL GEOLOGY 238 (1-2) 1-18 2007年3月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.chemgeo.2006.09.008  

    ISSN:0009-2541

    eISSN:1872-6836

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    In order to constrain the magma sources and the structural evolution of Hana Ridge, noble gas isotope ratios and Ar-40/Ar-39 ages were determined for this submarine extension of the east rift zone of Haleakala volcano. Ar-40/Ar-39 ages of ten lavas from Hana Ridge are bimodally distributed. Three samples have ages of 1.8-1.9 Ma and seven samples have ages of 1.4-1.5 Ma. The observation of older lavas overlying younger ones in two locations suggests that growth of Hawaiian rift zones occurs endogenously by continuous intrusion of magmas and patchy resurfacing at outbreak points. The 0.5 Ma age range for submarine Hana Ridge lavas, coupled with previously published K/Ar ages of 0.97-1.1 Ma for subaerial Honomanu lavas on the Haleakala Volcano, indicates that Haleakala shield volcanism persisted for nearly 1 My. Furthermore, the new Ar-40/Ar-39 ages, when considered with isotopic compositions of the lavas, suggests that the source for Hana Ridge magmas gradually shifted over a period of 0.5-1.0 My. The majority of samples from the ridge have relatively uniform He-3/He-4 ratios between 18 and 22 Ra, which is higher than He-3/He-4 of subaerial Honomanu tholeiites. Ne-20/Ne-22 and Ne-21/Ne-22 ratios define linearly correlated trend that overlaps with the Loihi-Kilauea trend. He-Ne systematics of the Hana Ridge indicate that the magmas comprising most parts of the ridge were derived from a source with a primordial less-degassed mantle component. Since Hana Ridge lavas predate the subaerial Honomanu lavas, temporal decrease of He-3/He-4 ratios suggests that contribution of this primordial component had decreased in the magma source during establishment of Hana Ridge and Haleakala volcano. Pb-Sr isotopes demonstrate that Hana Ridge magmas are representative of the Kea component. However, such isotopic signatures associated with elevated high 3 He/4 He ratios precludes that the Kea component is a distinct endmember, such as recycled oceanic crust or lithospheric mantle. Alternatively, we propose that it is a common sub-component that is a mixture of Loihi endmember and recycled oceanic crust. Ne isotope ratios of the Hawaiian samples, including the Hana Ridge, show primordial signature irrespective of He-3/He-4 ratios. Such apparent decoupling of He and Ne isotopes may be also attributed to mixing of the Loihi component and recycled component in the mantle plume, either of which components needs to be elementally fractionated prior to mixing. (c) 2006 Elsevier B.V All rights reserved.

  56. Another nail in which coffin? Response

    Naoto Hirano, Anthony A. P. Koppers

    SCIENCE 315 (5808) 40-40 2007年1月

    出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE

    ISSN:0036-8075

  57. Paleo-Moho depth determined from the pressure of CO2 fluid inclusions: Raman spectroscopic barometry of mantle- and crust-derived rocks 査読有り

    Junji Yamamoto, Hiroyuki Kagi, Yoko Kawakami, Naoto Hirano, Masaki Nakamura

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 253 (3-4) 369-377 2007年1月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.epsl.2006.10.038  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    The density, and therefore the pressure, Of CO2 fluid inclusions in minerals can be estimated from the Fermi diad splitting of Raman spectra Of CO2. An accurate determination of the pressure Of CO2 fluid inclusions enables the estimation of the depth origin of rocks from the deep Earth. A micro-Raman densimeter was applied to ultramafic-mafic xenoliths sampled along the Ohku coast of Oki-Dogo Island in the Sea of Japan (East Sea). The density Of CO2 fluid inclusions in the mafic granulite was 1.02-1.05 g/cm(3), while those of Iherzolites were 0.98-1.02 g/cm. In contrast, the density Of CO2 fluid inclusions measured in olivine gabbro, clinopyroxenite, and harzburgite were lower ranging from 0.86- to 0.99 g/cm(3). Taking into account the temperature condition estimated using a pyroxene thermometer, the mafic granulite originated from a depth of 27-30 km and the lherzolites from 2529 km. The overlapping depth of 27-29 km can be interpreted as the depth including the Moho discontinuity under Oki-Dogo Island 3.3 Ma. This estimation is consistent with geophysical observations. (c) 2006 Elsevier B.X. All rights reserved.

  58. Volcanism in response to plate flexure 査読有り

    Naoto Hirano, Eiichi Takahashi, Junji Yamamoto, Natsue Abe, Stephanie P. Ingle, Ichiro Kaneoka, Takafumi Hirata, Jun-Ichi Kimura, Teruaki Ishii, Yujiro Ogawa, Shiki Machida, Kiyoshi Suyehiro

    SCIENCE 313 (5792) 1426-1428 2006年9月

    出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE

    DOI: 10.1126/science.1128235  

    ISSN:0036-8075

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    Volcanism on Earth is known to occur in three tectonic settings: divergent plate boundaries ( such as mid-ocean ridges), convergent plate boundaries ( such as island arcs), and hot spots. We report volcanism on the 135 million-year-old Pacific Plate not belonging to any of these categories. Small alkalic volcanoes form from small percent melts and originate in the asthenosphere, as implied by their trace element geochemistry and noble gas isotopic compositions. We propose that these small volcanoes erupt along lithospheric fractures in response to plate flexure during subduction. Minor extents of asthenospheric melting and the volcanoes' tectonic alignment and age progression in the direction opposite to that of plate motion provide evidence for the presence of a small percent melt in the asthenosphere.

  59. Petrology and geochemistry of mantle xenoliths from petit-spot volcano, NW Pacific Plate 査読有り

    Natsue Abe, Junji Yamamo, Naoto Hirano, Shoji Arai

    GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 70 (18) A1-A1 2006年8月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.gca.2006.06.016  

    ISSN:0016-7037

  60. O-154 プチスポット火山の成因と深海底ストロンボリ式噴火(19.噴火と火山発達史,口頭およびポスター発表,一般講演)

    平野 直人, 町田 嗣樹, 石井 輝秋, イングルステファニー

    日本地質学会学術大会講演要旨 2006 120-120 2006年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2006.0_120_1  

  61. O-164 西太平洋海域に於けるマントル橄欖岩(20.深成岩・火山岩とマグマプロセス,口頭およびポスター発表,一般講演)

    石井 輝秋, 平野 直人, 小原 泰彦, 有馬 真

    日本地質学会学術大会講演要旨 2006 125-125 2006年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2006.0_125_1  

  62. A35 アセノスフィア由来の火山活動 その1 : 日本海溝東海域深海底アルカリ玄武岩類の結晶分化と噴火脱ガス(火山の岩石学(2),日本火山学会2006年秋季大会)

    竹原 直希, 高橋 栄一, 平野 直人

    日本火山学会講演予稿集 2006 34-34 2006年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2006.0_34  

  63. A36 アセノスフィア由来の火山活動 その2 : 日本海溝東 深海底アルカリ玄武岩類の成因(火山の岩石学(2),日本火山学会2006年秋季大会)

    高橋 栄一, 竹原 直希, 平野 直人

    日本火山学会講演予稿集 2006 35-35 2006年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2006.0_35  

  64. The chemical structure of the Hawaiian mantle plume 査読有り

    ZY Ren, S Ingle, E Takahashi, N Hirano, T Hirata

    NATURE 436 (7052) 837-840 2005年8月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/nature03907  

    ISSN:0028-0836

    eISSN:1476-4687

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    The Hawaiian - Emperor volcanic island and seamount chain is usually attributed to a hot mantle plume, located beneath the Pacific lithosphere, that delivers material sourced from deep in the mantle to the surface(1-5). The shield volcanoes of the Hawaiian islands are distributed in two curvilinear, parallel trends ( termed 'Kea' and 'Loa'), whose rocks are characterized by general geochemical differences(2-5). This has led to the proposition that Hawaiian volcanoes sample compositionally distinct, concentrically zoned, regions of the underlying mantle plume(4,5). Melt inclusions, or samples of local magma 'frozen' in olivine phenocrysts during crystallization, may record complexities of mantle sources(6), thereby providing better insight into the chemical structure of plumes. Here we report the discovery of both Kea- and Loa-like major and trace element compositions in olivine-hosted melt inclusions in individual, shield-stage Hawaiian volcanoes - even within single rock samples. We infer from these data that one mantle source component may dominate a single lava flow, but that the two mantle source components are consistently represented to some extent in all lavas, regardless of the specific geographic location of the volcano. We therefore suggest that the Hawaiian mantle plume is unlikely to be compositionally concentrically zoned. Instead, the observed chemical variation is probably controlled by the thermal structure of the plume.

  65. 嶺岡・葉山・瀬戸川帯に記録された後期白亜紀-始新世前期の海洋プレートと始新世後期-中新世前期の島弧火成活動(16.テクトニクス)

    平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2005 129-129 2005年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2005.0_129_2  

  66. 沈み込むリソスフェリックマントルの地球化学的特徴を探る 招待有り 査読有り

    山本 順司, 平野 直人, 羽生 毅, 鍵 裕之, 兼岡 一郎

    日本地球化学会年会要旨集 52 205-205 2005年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.52.0.205.0  

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    プレート収斂域で巻き起こる火成活動の物質源として唯一の盲点となっている端成分が存在する.それは沈み込むリソスフェリックマントルである.この成分がプレート収斂域の火成活動に物質的に寄与しているかどうかは定かではないが,島弧マグマの化学組成に見られる様々な不均質に鑑みると,この成分がMORBで代表される典型的なリソスフェリックマントルであるかいずれ知る必要があろう.本研究はその未知の沈み込むリソスフェリックマントルの地球化学的特徴(希ガス同位体組成)を報告するものである.日本海溝海側斜面に極めて新鮮な玄武岩が発見された.この玄武岩には2種類のカンラン石(自形微晶・他形巨晶)が存在し,他形巨晶はその主要元素組成からマントル起源の捕獲結晶であると分かった.それゆえ,もしこの巨晶カンラン石がリソスフェア起源であるならば我々は史上初めて沈み込む直前のリソスフェリックマントルを手に取ったことになる.

  67. Young, olivine xenocryst-bearing alkali-basalt from the oceanward slope of the Japan Trench 査読有り

    N Hirano, J Yamamoto, H Kagi, T Ishii

    CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY 148 (1) 47-54 2004年9月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00410-004-0593-z  

    ISSN:0010-7999

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    Young (6 Ma) alkali-basalts were collected from the toe of the oceanward slope of the northern Japan Trench. Two types of olivine are present in these lavas, xenocrysts with reaction rims and magmatic. The forsterite (Fo) (no. 91-92) values and NiO contents (0.3-0.5 wt%) of the xenocrysts are similar in composition to those of the depleted mantle peridotite. The groundmass olivines have relatively lower Fo values (no. 81-88) and NiO contents (0.1-0.5 wt%). Reaction rims and the vicinity of the silicate inclusion in xenocrysts show the intermediate compositions between the xenocryst and magmatic olivines. Chromian spinel inclusions in the xenocrysts also show the depleted composition in the range of abyssal peridotite. CO2 fluid inclusions in the xenocryst records pressures before entrainment into the host magma up to 0.4 GPa, which corresponds to a depth of up to 14 km of lithospheric mantle. These data indicate that the xenocrysts originate from MORB-depleted mantle.

  68. Construction of I-Xe and 40Ar-39Ar Dating System Using a Modified VG3600 Mass Spectrometer and the First I-Xe Data Obtained in Japan 査読有り

    Noriko Ebisawa, Hirochika Sumino, Ryuji Okazaki, Yutaka Takigami, Naoto Hirano, Keisuke Nagao, Ichiro Kaneoka

    Journal of Mass Spectrometry Society of Japan 52 (4) 219-229 2004年4月

    出版者・発行元:The Mass Spectrometry Society of Japan

    DOI: 10.5702/massspec.52.219  

    ISSN:1340-8097

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    Improvements in ion collectors of the VG3600 mass spectrometer used for <sup>40</sup>Ar-<sup>39</sup>Ar dating in the Radioisotope Center, University of Tokyo, have been performed. We also constructed a new compact vacuum line for extraction and purification of noble gases, and connected it to the mass spectrometer. The new noble gas mass spectrometry system enables us to measure all noble gases (He, Ne, Ar, Kr, and Xe) at low detection limits corresponding to 2×10<sup>-15</sup> cm<sup>3</sup> STP or 5×10<sup>3</sup> atoms of Kr and Xe. A newly designed W-coil furnace effectively heats small samples (1-100 mg) in a Mo-crucible with condition of low blank levels (10<sup>-10</sup> and 10<sup>-15</sup> cm<sup>3</sup> STP for Ar and Xe). Smaller sample sizes required for <sup>40</sup>Ar-<sup>39</sup>Ar dating have reduced activity levels. The system was preliminarily applied to I-Xe dating of neutron irradiated meteorites, Bjurböle, Allende and Yamato-74191, and discovered a late formation age of Yamato-74191 (26 Ma after Bjurböle) compared with the Allende meteorite.

  69. A58 日本海溝海側斜面から採取された新鮮なアルカリ玄武岩から推測される本州東方東経150度付近での火成活動

    原口 悟, 平野 直人, 小川 勇二郎, KR03-07およびKR04-08航海乗船研究者

    日本火山学会講演予稿集 2004 59-59 2004年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2004.0_59  

  70. A59 白亜紀太平洋プレート上で活動した若い火山活動 : 日本海溝・かいこう単成火山群

    平野 直人, 高橋 栄一, 高橋 亜夕, 海野 進, 小川 勇二郎

    日本火山学会講演予稿集 2004 60-60 2004年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2004.0_60  

  71. A60 ハワイマントルプルームの化学的構造

    任 鐘元, 平野 直人, 平田 岳史, 高橋 栄一

    日本火山学会講演予稿集 2004 61-61 2004年

    出版者・発行元:特定非営利活動法人 日本火山学会

    DOI: 10.18940/vsj.2004.0_61  

  72. O-318 日本海溝 130Ma 太平洋プレート上に発見された 6Ma 玄武岩と最上部マントル捕獲物質

    平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2003 160-160 2003年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2003.0_160_1  

  73. Multi-stage evolution of the Tertiary Mineoka ophiolite, Japan: New geochemical and age constraints 招待有り 査読有り

    N Hirano, Y Ogawa, K Saito, T Yoshida, H Sato, H Taniguchi

    OPHIOLITES IN EARTH HISTORY 218 279-298 2003年

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC PUBLISHING HOUSE

    DOI: 10.1144/GSL.SP.2003.218.01.15  

    ISSN:0305-8719

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    The Mineoka ophiolite in the southern Boso Peninsula is situated in a unique tectonic setting in the collisional zone between the Izu and Honshu arcs in Japan. The ophiolitic rocks are composed mainly of tholeiitic pillow basalts and dolerites, alkali-basaltic sheet flows, and calc-alkaline dioritic to gabbroic rocks. The tholeiitic basalts show variable trace element compositions ranging from mid-ocean ridge basalt to island-arc basalt, whereas the alkali-basalts have a within-plate affinity High-Fe and -Ti tholeiitic basalt and within-plate alkali-basalt have Ar/Ar ages of 49 +/- 13 Ma and 19.62 +/- 0.90 Ma, respectively. Three plutonic rocks have K-Ar ages of c. 25, 35 and 40 Ma. These ages are inconsistent with the known ages from the Pacific or Philippine Sea Plate. We infer that the Mineoka ophiolitic assemblage was part of another Tertiary oceanic plate, the &apos;Mineoka Plate&apos;, which underwent island-are volcanism in the Miocene as a result of subduction initiation at a fracture zone or a transform fault system due to a change in the position of the Euler rotation pole of the Pacific Plate at c. 43 Ma. Eruption of within-plate type alkali basalts on the Mineoka Plate took place near the palaeo-Japan continental arc just before the emplacement of the Mineoka ophiolite into the Japanese continental margin.

  74. The nature of faulting and deformation in the Mineoka ophiolite, NW Pacific Rim 招待有り 査読有り

    A Takahashi, Y Ogawa, Y Ohta, N Hirano

    OPHIOLITES IN EARTH HISTORY 218 299-314 2003年

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC PUBLISHING HOUSE

    DOI: 10.1144/GSL.SP.2003.218.01.16  

    ISSN:0305-8719

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    A belt of disrupted ophiolitic rocks occurs on the Boso Peninsula (Japan), currently located north of the oblique subduction boundary between the Philippine Sea and North American Plates, under which the Pacific Plate has been subducting westwards. This ophiolitic belt (Mineoka Belt) is composed of mafic-ultramafic rocks together with Tertiary chert and limestone and island-arc volcaniclastic rocks. Our detailed structural studies in and around the basaltic rock bodies within the ophiolite reveal three phases of deformation. The first phase is further divided into three stages, all related to oblique normal faulting associated with extensional tectonics at or near a spreading axis. Fluid pressures appear to have fluctuated in association with faulting and veining during this phase. The second phase of deformation is characterized by thrust-related shear zones with a significant strike-slip component and is probably related to the final emplacement of the ophiolite by oblique subduction-obduction processes. The third and final phase of deformation affected not only the ophiolite but also later terrigenous and island-arc pyroclastic rocks. This deformation involved large-scale transpressional dextral slip on forearc sliver faults, which are still active today.

  75. 房総半島嶺岡帯西部のアルカリ玄武岩に取り込まれた砂岩の産状とそのテクトニクス上の意義 査読有り

    平野直人, 奥澤康一

    地質學雜誌 108 (11) 691-700 2002年11月

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.5575/geosoc.108.11_691  

    ISSN:0016-7630

    詳細を見る 詳細を閉じる

    嶺岡帯,鴨川市峠においてアルカリ玄武岩溶岩中に噴出時に取り込まれたと考えられる砂岩を発見した.この砂岩はおもに,斜長石・ダトー石・石英・および珪長質火山岩片から構成され,ダトー石を除けば嶺岡層群神塚層または愛宕山層の砂岩の構成粒子の鉱物組み合わせに似ている.アルカリ玄武岩の活動場は,このような陸源性砂岩が供給されるような場であった事が明らかとなった.アルカリ玄武岩は,その産状と化学組成から,海山を構成していたと考えられるが,アルカリ玄武岩の噴出場と含まれている陸源性砂岩の堆積場は,おそらく海洋プレートと島弧もしくは大陸が会合する収束境界付近であった見込みが高い.アルカリ玄武岩の放射年代は,嶺岡帯のオフィオリティック岩体が本州弧側へ定置したとされる時代の直前であり,本論の結果と調和的である.本研究において嶺岡帯の形成過程を論じるにおいて新たな見地が得られた.

  76. Long-lived early Cretaceous seamount volcanism in the Mariana Trench, Western Pacific Ocean 査読有り

    N Hirano, Y Ogawa, K Saito

    MARINE GEOLOGY 189 (3-4) 371-379 2002年9月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/S0025-3227(02)00445-0  

    ISSN:0025-3227

    詳細を見る 詳細を閉じる

    An alkaline volcanic rock sample, peralkaline rhyolite pillow lava, in addition to some radiolarian-bearing pelagic sedimentary rocks, were collected by the Japanese submersible Shinkai 6500 from Quesada Seamount on the oceanward slope of the Mariana Trench. Ar-40-Ar-39 dating resulted in a plateau age of 129.3 +/- 2.6 Ma, which is approximately 10 Myr younger than the radiolarian age of the oldest intercalated tuffaceous radiolarian claystone of early Berriasian age (approximately 140 Ma). Fragments of volcanic glass that are of alkali-basalt (hawaiite) composition may indicate that this tuffaceous claystone was formed during the shield-building volcanic stage. Because the peralkaline rhyolite is a very differentiated volcanic rock and commonly erupts in the post-shield stage, we interpret that the activity lasted for a long period (approximately 10 Myr). This long-lived shield-building stage may be due to the slow moving rate of the Pacific Plate during the Early Cretaceous. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

  77. A new type of intra-plate volcanism; young alkali-basalts discovered from the subducting Pacific Plate, Northern Japan Trench 査読有り

    N. Hirano, K. Kawamura, M. Hattori, K. Saito, Y. Ogawa

    Geophysical Research Letters 28 (14) 2719-2722 2001年7月15日

    DOI: 10.1029/2000GL012426  

    ISSN:0094-8276

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    Alkali pillow basalts were collected from the toe of the oceanward slope of the northern Japan Trench. These alkali-basalts formed as a result of a low degree of partial melting of Pacific Ocean mantle and rapid rise of the magma (no fractionation in shallow magma chambers). Reconstructing Pacific Plate motion based on 40Ar-39Ar age dates of 5.95±0.31 Ma for these basalts indicates that they erupted outboard of outer swell or forebulge of the Japan Trench in the NW Pacific. We suggest that these alkali-basalts represent a new form of intra-plate volcanism, whereby magmatic activity occurs off the forebulge of the downgoing Pacific slab, perhaps using conduits related to fracturing of the slab during bending prior to subduction.

  78. O-6 房総半島嶺岡帯中央海嶺型玄武岩に発達する断層の活動履歴(1. オフィオライト,口頭発表,一般発表)

    高橋 明子, 小川 勇二郎, 大田 恭史, 平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2001 4-4 2001年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2001.0_4_2  

  79. O-5 嶺岡帯アルカリ玄武岩の噴出場とその意義(1. オフィオライト,口頭発表,一般発表)

    平野 直人, 奥澤 康一

    日本地質学会学術大会講演要旨 2001 4-4 2001年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2001.0_4_1  

  80. P-64 上田海嶺のAr-Ar年代とテクトニクス(12. 年代層序スケール,ポスターセッション,一般発表)

    平野 直人, 石井 輝秋, 齋藤 和男

    日本地質学会学術大会講演要旨 2000 239-239 2000年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2000.0_239_1  

  81. 玄武岩の年代と組成に基づく嶺岡オフィオライトのテクトニクス

    平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 1998 457-457 1998年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.1998.0_457  

  82. 239 嶺岡帯に産する玄武岩の放射年代と化学組成

    平野 直人, 小川 勇二郎, 斎藤 和男, 吉田 武義

    日本地質学会学術大会講演要旨 1997 221-221 1997年

    出版者・発行元:日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.1997.0_221_1  

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MISC 59

  1. Carbonatite-induced petit-spot melts squeezed upward from the asthenosphere beneath the Jurassic Pacific Plate

    Kazuto Mikuni, Naoto Hirano, Shiki Machida, Hirochika Sumino, Norikatsu Akizawa, Akihiro Tamura, Tomoaki Morishita, Yasuhiro Kato

    2023年8月29日

    出版者・発行元:Copernicus GmbH

    DOI: 10.5194/egusphere-2023-1499  

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    Abstract. The lithosphere–asthenosphere boundary (LAB), which can be seismically detected, stabilizes plate tectonics. Several conflicting hypotheses have been proposed as the causes of LAB discontinuity, such as the contribution of hydrated minerals, mineral anisotropy, and partial melts. The petit-spot melts ascending from the asthenosphere, owing to subducting plate flexures, support the partial melting at the LAB. Here, we observed the lava outcrops of six monogenetic volcanoes formed by petit-spot volcanism in the western Pacific. Thereafter, we determined the 40Ar/39Ar ages, major and trace element compositions, and Sr, Nd, and Pb isotopic ratios of the petit-spot basalts. The 40Ar/39Ar ages of two monogenetic volcanoes were ca. 2.6 Ma (million years ago) and ca. 0 Ma, respectively. The isotopic compositions of the western Pacific petit-spot basalts suggest their geochemically similar melting sources. They were likely derived from a mixture of high-μ (HIMU) mantle-like and enriched mantle (EM) -1-like components related to carbonatitic/carbonated materials and recycled crustal components. A mass balance-based melting model implied that the characteristic trace element composition (i.e., Zr, Hf, and Ti depletions) of the western Pacific petit-spot magmas could be explained by the partial melting of garnet lherzolite with a small degree of carbonatite melt flux with crustal components. This result confirms the involvement of carbonatite melt and recycled crust in the source of petit-spot melts and provides an implication for the genesis of tectonic-induced volcanism with similar geochemical signatures to those of petit-spots.

  2. Rock and sediment dataset of petit-spots in the northwestern Pacific

    Norikatsu Akizawa, Naoto Hirano, Shiki Machida, Akira Ishikawa, Yuka Niwa, Gen Shimoda, Kazutaka Yasukawa, Kenji M. Matsuzaki, Chiori Tamura, Junji Kaneko

    Data in Brief 45 108764-108764 2022年12月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.dib.2022.108764  

    ISSN:2352-3409

  3. 西太平洋海域におけるプチスポット火山群の地球化学的特徴

    三國 和音, 平野 直人, 町田 嗣樹, 角野 浩史, 秋澤 紀克, 田村 明弘, 森下 知晃, 加藤 泰浩

    日本地球化学会年会要旨集 69 61 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_61  

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    島弧・中央海嶺・ホットスポットに次ぐ第四の火山活動場であるプチスポット火山は、リソスフェア-アセノスフェア境界を起源とするマグマ活動であると考えられている。そのため、プチスポット玄武岩の研究によりプレートテクトニクスの根幹概念であるアセノスフェアの実態を解明できる可能性がある。本研究では、太平洋プレート最古部直下の上部マントルの化学的特徴を明らかにすることを目的に、マリアナ海溝に沈み込む太平洋プレート西部に噴出したプチスポット火山群について主要、微量元素組成分析、Sr、Nd、Pb同位体組成分析およびAr-Ar年代測定を行った。プチスポット玄武岩の地球化学的特徴と、カーボナタイトメルトによる交代作用を受けたカンラン岩の部分溶融モデリング結果を比較し、西太平洋海域に産するプチスポット火山群のマグマ源の性質について報告する。

  4. プチスポット火山による海洋地殻に対する熱水変質の影響

    浅見 慶志朗, 町田 嗣樹, 平野 直人, 小木曽 哲, 中村 謙太郎, 加藤 泰浩

    日本地球化学会年会要旨集 69 63 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_63  

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    プチスポット火山は海洋プレートの屈曲部で活動する直径数km以下の火山である.プチスポット火山は世界中で発見されており,特に海洋プレートの沈み込みに伴う凹凸(アウターライズ及びその手前)で多く見つかっている.そのため,個々の火山は小さくとも全体では全球的な影響を与えうる存在である.プチスポット火山が活動する海域の多くは従来型の火山活動(海嶺,ホットスポット,島弧)が存在しないため,プチスポット火山は沈み込む海洋プレートの化学組成・物性を規制する重要な存在として位置付けられる.これまでの研究で,プチスポット火山が海洋地殻やリソスフェアに与える影響として,リソスフェアに対する交代作用や同位体組成の改変などが知られている.また,海底面へとマグマを噴出させる過程において,深部の堆積物を表層へもたらすと共に堆積物を焼き固めることで海洋プレートの物性を変化させる可能性が報告されている.本研究では,いまだ検討がなされていないプチスポット火山によって海洋地殻が受ける熱水変質の影響について検証する.

  5. 西太平洋海山群のSr, Nd, Pb同位体組成、Ar-Ar年代

    神藤 裕哉, 平野 直人, 町田 嗣樹, 森下 泰成, 角野 浩史

    日本地球化学会年会要旨集 69 66 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_66  

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    白亜紀に形成された短寿命ホットスポット火山列が密集する西太平洋海山群(WPSP)に位置する、南鳥島、上田海嶺及び小笠原海台の中央海山において、古第三紀の噴火年代を示す溶岩の存在が初めて報告された。小笠原海台と南鳥島の基盤は白亜紀には既に存在していたが、火山活動の時間スケールの観点から、これらは一連の火山活動ではないと予測できる。そこで、本研究では古第三紀の溶岩試料について、酸処理を施して分析したSr, Nd, Pb同位体組成とAr-Ar年代を基にした噴出場の復元から、これらの海山を形成したマグマの起源について考察した。また、白亜紀のホットスポット海山列の一部と考えられている4海山の試料についても同様の分析を行った。結果として、古第三紀の南鳥島と中央海山の試料は、同位体組成、噴出場ともに、白亜紀のホットスポット海山の示す特徴とは明瞭に区別され、周囲の白亜紀の海山とは異なるマグマを起源とすることが明らかとなった。

  6. 有人潜水調査船「しんかい6500」を使用したプチスポット火山の高分解能音響探査

    金子 純二, 町田 嗣樹, 平野 直人, 笠谷 貴史, 熊谷 英憲

    日本地球化学会年会要旨集 69 62 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_62  

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    南鳥島周辺海域においてプチスポット火山の調査として、YK19-05S航海を実施し、マルチビーム音響測深機とサブボトムプロファイラーを搭載した有人潜水調査船「しんかい6500」によるワンマンパイロット潜航を実施した。その結果、音響探査によって調査域全体の露頭マッピングを行い、その後に各露頭をロスなく巡ることで効率的な調査を実践し、ワンマンパイロットによる6kの新たな活用方法の有効性を示すとともに、高分解能の音響探査データから、複数のプチスポット火山露頭の全貌が明らかとなった。

  7. 沈み込む太平洋プレートの実体とプチスポット火山群のAr-Ar年代・U-Pb年代

    平野 直人, 角野 浩史, 岩野 英樹, 檀原 徹, 平田 岳史

    日本地球化学会年会要旨集 69 67 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_67  

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    沈み込む太平洋プレートの実態を明らかにするため、プチスポットとそれら周囲の堆積物などの年代を網羅し、沈み込む太平洋プレート表層部を考察した。多くの試料で非晶質部が多いことに加え過剰Arも含有していることからAr-Ar年代が得られていない。しかし、完晶質の石基が得られた8火山においてのみAr-Ar年代が報告されており、これがアウターライズ凹屈曲場での活動である根拠となっている。また、アウターライズ頂上で様相が異なる響岩マグマも確認された。Ar-Ar年代が得られなかった火山ではぺぺライト中のジルコン抽出が試みられ、噴火年代の上限値が得られた。さらに、含有されているジルコンはプレート形成時期から上限年代まですべて網羅している。溶岩の上昇は深海堆積物最下位からすべて擾乱されていることも判明した。

  8. プチスポット溶岩と中央海嶺玄武岩の希ガス・CO2組成の比較

    小長谷 智哉, 角野 浩史, 平野 直人, 町田 嗣樹

    日本地球化学会年会要旨集 69 60 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_60  

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    太平洋プレート西端の屈曲場で発見されたプチスポット火山に産する溶岩の急冷ガラスは,中央海嶺から遠く離れた地域のマントル上部希ガス組成を保持している可能性がある.本研究では南鳥島近海で採取されたプチスポット溶岩の急冷ガラス試料(6k#1466 R3-003)の気泡に含まれる気体を段階破砕法により抽出し,希ガス同位体組成とCO2量を分析した.分析結果から大気成分を補正して求めたプチスポットマグマのNeとArの同位体比はMORBマントルの値の範囲内であった.またプチスポットマグマの希ガス元素比はHeを除きMORBマグマとほぼ一致した.このため,太平洋プレート西端下マントルのNe, Ar同位体組成と希ガス元素組成は中央海嶺下マントルと類似する可能性が高い.さらにCO2/22Ne-20Ne/22Ne組成がMORBに一致したことから,プチスポットマグマのCO2/Ne比はMORBマグマと同等だと考えられる.

  9. 太平洋プレートの変遷史~沈み込む海洋プレートの実体を探る

    平野 直人, 町田 嗣樹, 秋澤 紀克

    日本地球化学会年会要旨集 69 54 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_54  

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    巨大地震が発生や島弧火山が発達は、プレート収束境界に特有な現象として捉えられ、古くから盛んに研究が行われてきた。一方で、沈み込む太平洋プレートそのものの実体が分かってきたのはごく最近のことである。近年の大きな発見として、2011年に発生した東北地方太平洋沖地震の震源断層掘削(JFAST:Japan Trench Fast Drilling Project)では、震源断層由来の岩石採取に成功し、断層面から粘土鉱物層を採取した。沈み込む手前のアウターライズ上ではプチスポット火山活動の存在が2000年代前半に初めて確認され、沈み込む手前において海洋プレートの不均質性を生じる一因になっていることがわかってきた。以上の事象を「太平洋プレートの変遷史」と捉え、最近10数年の研究成果によって明らかにされつつある太平洋プレートの実態を総括し、今後の展望を議論する。

  10. EM-1成分に富むプレート内玄武岩の元素組成と比較したプチスポット玄武岩の特徴

    新保 陽輔, 平野 直人

    日本地球化学会年会要旨集 69 70 2022年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.69.0_70  

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    プチスポット玄武岩は海洋島玄武岩(OIB)に分類され、EM-1組成のマントル端成分の影響を強く受けている。ホットスポット玄武岩を含めたEM-1組成OIBの微量元素組成には地域差があり、その比較はマントルの不均一、ならびにプチスポット火山のマグマ生成条件を探る手がかりとなるため、EM-1を示すOIBの全岩微量元素組成データを集め主成分分析を行った。選ばれた主成分から、多くのホットスポット火山と一部のプチスポット火山はそれぞれ異なる主成分に微量元素組成に影響されていることが示唆された。北西太平洋Site Cのプチスポット火山はそれら2つの主成分の影響が大きいことが確認された。同一地域中でも比較的多様な微量元素組成を持つことから、プチスポットマグマの起源として、組成の異なるマントルが小規模・不均一に存在していることが示唆される。

  11. Editorial for the thematic issue, “Orogens, ophiolites, and oceans: A snapshot of Earth's tectonic evolution”

    Yasufumi Iryu, Tatsuki Tsujimori, Naoto Hirano, Yuji Ichiyama

    Island Arc 31 (1) 2022年

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1111/iar.12468  

    ISSN:1038-4871

    eISSN:1440-1738

  12. 太平洋プレートの組成進化~海山・プチスポット・緑色岩

    平野 直人

    新地球 1 33-41 2020年

  13. 「よこすか」「しんかい6500」YK18-08,YK19-05S研究航海の概要-南鳥島海域プチスポット火山の「しんかい6500」潜航研究速報-

    石井輝秋, 金子誠, 町田嗣樹, 金子純二, 浅見慶志朗, 平野直人, 秋澤紀克, 松本亜沙子, 田中えりか, 油谷拓, 進士優朱輝, 小長谷智哉, 長谷川貴章, 木野聡志, 大嶋ちひろ, 坂本衣里, 井和丸光

    深田地質研究所年報 (21) 2020年

  14. 「新青丸」KS-18-9航海,プチスポット火山ドレッジ研究速報と展望 : 歴史的大発見 : 東北沖太平洋超深海底の爆裂火口(マール)

    石井 輝秋, 金子 誠, 平野 直人, 町田 嗣樹, 松本 亜沙子, 秋澤 紀克, 佐藤 勇輝, 油谷 拓, 浅見 慶志朗, 桂木 悠希, 坂井 俊太, 中野 幸彦, 松崎 琢也

    公益財団法人深田地質研究所年報 = Annual report (20) 105-128 2019年

    出版者・発行元:深田地質研究所

  15. プチスポット形成過程と沈み込むリソスフェアへのインプット

    平野 直人

    地学雑誌 126 (2) 195-206 2017年

    出版者・発行元:公益社団法人 東京地学協会

    DOI: 10.5026/jgeography.126.195   10.5026/jgeography.126.109_references_DOI_G6121YBny4wAviW03wpJ9zNYMMY   10.5026/jgeography.126.105_references_DOI_G6121YBny4wAviW03wpJ9zNYMMY   10.5026/jgeography.130.585_references_DOI_G6121YBny4wAviW03wpJ9zNYMMY   10.2343/geochemj.2.0611_references_DOI_G6121YBny4wAviW03wpJ9zNYMMY  

    ISSN:0022-135X

    eISSN:1884-0884

  16. 歯舞群島と色丹島の地質資料と岩石試料の重要性

    平野 直人, 油谷 拓, 山本 順司

    東北アジア研究 (20) 59-71 2016年

    出版者・発行元:東北大学東北アジア研究センター

    ISSN:1343-9332

  17. 未知のマグマ活動の成因を探る~根室半島と歯舞群島

    平野直人

    Arctic Circle 99 2016年

    出版者・発行元:一般財団法人北方文化振興協会

  18. 複数相飽和実験によるプチスポットマグマ生成条件の決定

    町田 嗣樹, 小木曽 哲, 平野 直人

    日本地球化学会年会要旨集 59 47-47 2012年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.59.0.47.0  

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    北西太平洋のアウターライズ手前(プレート屈曲部)に存在するプチスポット火山から得られた玄武岩について、ピストンシリンダー型高温高圧発生装置を用いた複数相飽和実験を行った。その結果、マグマは1280℃、2.1-2.2GPaの条件で枯渇カンラン岩(ハルツバージャイト)と最終平衡にあったことが明らかとなった。これは、リソスフェア下部(約65 km)の深さに相当する。

  19. チリ海溝のプチスポット火山

    平野 直人, 町田 嗣樹, 阿部 なつ江, 森下 知晃, 田村 明弘, 荒井 章司

    日本地球化学会年会要旨集 59 48-48 2012年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.59.0.48.0  

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    チリ海溝海側斜面で発見した2つのプチスポット様火山でドレッジを行った結果、北西太平洋のプチスポット火山に産する玄武岩に類似した試料が得られた。これら微量元素および同位体化学組成データ、Ar-Ar年代測定、および現在の周囲のテクトニックセッティングを考慮すると、本海域のプチスポット火山の発生は、海山荷重による屈曲とアウターライズ屈曲の両者が深く関わっており、更にそのマグマの化学組成がホットスポットからの距離に比例して変化していることがわかる。

  20. 南鳥島周辺の海底地質:岩石・マンガン団塊等の産状

    石井 輝秋, 平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2011 455-455 2011年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2011.0.455.0  

    ISSN:1348-3935

  21. グリーンタフ時代の太平洋側火山活動とプチスポット

    平野 直人

    日本地質学会学術大会講演要旨 2011 80-80 2011年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本地質学会

    DOI: 10.14863/geosocabst.2011.0.80.0  

    ISSN:1348-3935

  22. 海洋プレートの進化と海底火山を理解するためのAr–Ar年代測定

    平野直人

    アイソトープ総合センターニュース 42 (1) 10-16 2011年

    出版者・発行元:東京大学アイソトープ総合センター

  23. Petit-spot volcanism: A new type of volcanic zone discovered near a trench

    Naoto Hirano

    GEOCHEMICAL JOURNAL 45 (2) 157-167 2011年

    出版者・発行元:GEOCHEMICAL SOC JAPAN

    DOI: 10.2343/geochemj.1.0111  

    ISSN:0016-7002

    eISSN:1880-5973

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    One extremely young volcano (0.05-1 Ma) and other young volcanoes (1.8, 4.2, 6.0, and 8.5 Ma) composed of strongly alkaline magma were recently discovered on the abyssal plain of the Early Cretaceous (135 Ma) Pacific Plate. These volcanoes were dubbed "petit-spots". The petit-spot volcanic province represents more than 8 Myr of activity over a large area (similar to 600 km along the direction of plate motion), but with a relatively small volume of magma production, thus indicating a small supply of heat inconsistent with a hotspot. The low-flux petit-spot volcanoes may be related to the occurrence of a tensional field of lithosphere caused by plate flexure, with the ascending melt derived from a mantle source susceptible to partial melting. Rock samples from the young volcanoes are highly vesicular (up to 60%) despite high hydrostatic pressures at 6000 m water depth, indicating volatile-rich magmas. The depleted heavy rare earth elements and high radiometric isotopic ratios of noble gases indicate the magma was derived from upper mantle. Nevertheless, the low Nd-143/Nd-144, high Sr-87/Sr-86, low Pb-206/Pb-204 and low Pb-207/Pb-204 ratios are similar to enriched or fertile compositions such as oceanic island basalts. These apparently conflicting data are explained by the extremely small degree of partial melting of recycled materials in the degassing mantle of the asthenosphere, probably with carbonate in the source. The petit-spot volcanoes, therefore, provide a unique window into the nature of the oceanic plate and underlying asthenosphere prior to subduction.

  24. New kind of volcano on the Earth ―Geochronological studies of neutron-irradiated lavas erupted on the sea floor―

    Naoto Hirano

    KINKEN Research Highlights 2011 77-77 2011年

    出版者・発行元:Institute for Materials Research, Tohoku University

  25. Massive basalt flows on the southern flank of Tamu Massif, Shatsky Rise: a reappraisal of ODP Site 1213 basement units

    Anthony A.P. Koppers, Takashi Sano, James H. Natland, Mike Widdowson, Renat Almeev, Andrew R. Greene, David T. Murphy, Adelie Delacour, Masaya Miyoshi, Kenji Shimizu, S. Li, Naoto Hirano, Joerg Geldmacher, Expedition, Scientists

    Proceedings of the IODP volume 324 2010年

    DOI: 10.2204/iodp.proc.324.109.2010  

  26. チリ海溝とトンガ海溝沖のプチスポット火山

    平野 直人, 町田 嗣樹, 阿部 なつ江

    日本地球化学会年会要旨集 57 154-154 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.57.0.154.0  

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    北西太平洋で発見された新種の火山・プチスポット火山形成モデルに従えば、プレート屈曲場はどこでもプチスポット火山が存在している可能性がある。本講演ではチリ海溝、トンガ海溝の例を報告する。

  27. 北西太平洋のプチスポット火山に産するアルカリ玄武岩の地球化学

    町田 嗣樹, 平野 直人, 加藤 泰浩, 阿部 なつ江

    日本地球化学会年会要旨集 57 18-18 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.57.0.18.0  

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    北西太平洋に存在する3つのプチスポット火山フィールドに産するアルカリ玄武岩の地球化学データセットの検討によって、マグマの主要元素・微量元素組成の特徴に地域性があることが判明した。これらのデータは、マグマの起源物質とそれらの溶融条件が、フィールド毎に異なることを示唆する。一方、フィールド内には、火山毎にわずかな組成の違いが認められ、それらは起源物質のわずかな組成の違いと部分溶融度の差によって説明できる。場所によっては、一つの火山で起源物質の特徴または部分溶融度が異なるマグマが共存する例も認められる。北西太平洋のプチスポットは、起源物質の性質とマグマ生成から噴火に至る過程が小さな火山毎に異なり、独自のマグマシステムを形成する、個性豊かなマグマ活動であることが明らかになった。

  28. 「みらい」MR08-06 Leg1海半球完全横断航海報告

    阿部 なつ江, 富士原 敏也, 金松 敏也, 末次 大輔, 山崎 俊嗣, 岩森 光, 安間 了, 平野 直人, 折橋 裕二, 原田 尚美

    日本地球化学会年会要旨集 57 189-189 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.57.0.189.0  

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    海洋研究開発機構・海洋研究船「みらい」によるMR08-06航海(通称:SORA 2009: South Pacific Ocean Research Activity 2009)は、南太平洋および沈み込み帯における地質学・地球物理学的研究ならびにチリ沖における古海洋環境変動復元研究を行う事を目的とし、平成21年1月15日(木)関根浜出港 ~ 平成21年4月8日(水)バルパライソ入港までの計84日間、3レグに渡り実施され,レグ1は、1月15日関根浜出港~3月14日バルパライソ入港までの59日間実施された。そのレグ1における航海実施概要と,太平洋横断中の海底地形・重力の測定結果を発表する。

  29. 付加体へ取り込まれるプチスポット火山体

    平野 直人

    日本鉱物科学会年会講演要旨集 2010 3-3 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人日本鉱物科学会

    DOI: 10.14824/jakoka.2010.0.3.0  

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    海洋プレートが沈み込む手前で活動するプチスポット火山は、様々な海域で活動している。そのような沈み込む手前のプレート上のプチスポット火山体は、沈み込むプレート本体の海洋地殻や、海山等の古い火山体よりも選択的に陸側に付加されていることが容易に想像できる。

  30. プチスポット火山から期待される海洋リソスフェアの包括的理解と地質学の新展開―超モホール計画の提案―

    平野 直人, 阿部 なつ江, 町田 嗣樹, 山本 順司

    地質学雑誌 116 (1) 1-12 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本地質学会

    DOI: 10.5575/geosoc.116.1  

    ISSN:0016-7630

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    太平洋プレートが沈み込む手前で活動するプチスポット火山は,プレート屈曲に起因し,各火山活動は単発に終わる特徴があり,様々な海域で活動している.つまりプレート屈曲場であればどこでも同様の火山が存在し得る.そのような沈み込む手前のプレート上のプチスポット火山体は,沈み込むプレート本体の海洋地殻や,海山等の古い火山体よりも選択的に陸側に付加されていることが容易に想像できる.プチスポット火山の検討により,このような地質学の新展開に加え,海洋リソスフェアの理解に関する新展開も期待される.プチスポット溶岩がもたらす捕獲岩や火道角礫岩は,これまで我々が手に入れることの出来なかった古い海洋プレートの断片として貴重な情報をもたらす.これら岩石に地質圧力計を適用し,近い将来行われる若いプレート上での21世紀モホール計画の成果と合わせ,四次元的に海洋プレートが理解されることが大いに期待される.

  31. Knocker catalogue of the Mineoka ophiolite belt, Boso Peninsula, Japan

    Ogawa, Y., Mori, R., Hirano, N., Takahashi, A., Mohiuddin, M.M., Sato, H., Tsunogae, T., Kurosawa, M., Taniguchi, H., Chiba, A.T.

    Earth Evolution Sciences 3 3-25 2009年3月31日

    ISSN:1881-8463

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    This paper summarizes the occurrence of knockers (exotic blocks standing above the local terrain in a fault zone) of the Mineoka ophiolite belt, Boso Peninsula, Japan, from published data, figures, references as well as some new data. Four areas in particular are described, the Kamogawa, the Mineoka-Sengen, the Hosono-Mt. Atago, and the Heguri-Yamada areas. Tables of knocker occurrences and chemistry data are provided as appendices. Interpretation and discussion of the analytical implications of the data presented, and age data, are projects for the future.

  32. BBOBSデータから推定したプチスポット地域下のアセノスフェアにおける物理特性

    SHITO Azusa, SUGIOKA Hiroko, ITO Aki, BABA Kiyoshi, ABE Natsue, HIRANO Naoto, SHIOBARA Hajime, KANAZAWA Toshihiko

    Blue Earth要旨集 2009 2009年

  33. プルームに関連しない太平洋上部マントル中のリサイクルされたプレート物質の証拠

    町田 嗣樹, 平野 直人, 木村 純一

    日本地球化学会年会要旨集 56 284-284 2009年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.56.0.284.0  

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    日本海溝海側斜面および北西太平洋の古い太平洋プレート上に、プチスポットと呼ばれる新しいタイプの若い火山が見つかった(Hirano et al., 2006)。プチスポットの成因については、アウターライズ手前で太平洋プレートが上方に屈曲し始めることで割れ目を生じ、アセノスフェアの溶融体が地表まで運ばれ、火山として噴出したとする説が提唱されている(Hirano et al., 2006)。プチスポットの発見が固体地球科学に与えた最も重要なインパクトは、今まで我々が直接見ることのできなかった北西太平洋海域下の、活動的なマントルプルームに関連しない(ノーマルな)マントルの特徴を理解するためのユニークな窓であるということである。本講演では、プチスポット火山から得られた玄武岩のSr、Nd、Pb同位体組成を紹介し、マグマの成因モデル、起源マントルの特徴、固体地球進化における意義を議論する。

  34. 北西太平洋の新種火山「プチスポット」の総合調査:メルト生成場とマグマ噴出場の分布解明

    馬場聖至, 阿部なつ江, 平野直人, 町田嗣樹, 石井輝秋, 山本順司, 山野誠, 濱元栄起, 杉岡裕子, 志藤あずさ, 伊藤亜妃, 高橋亜夕, 富士原敏也, 中西正男, 小池悠己, 小池悠己, 磯部太祐, 吉田貴洋

    しんかいシンポジウム予稿集 24th 2008年

  35. Supra-subduction zone ophioliteまたはforearc ophioliteの実体:嶺岡帯および伊豆島弧からの制約

    小川 勇二郎, 黒澤 正紀, 平野 直人, 森 良太

    日本地球化学会年会要旨集 55 303-303 2008年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.55.0.303.0  

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    陸上のオフィオライト・スイーツには島弧のシグネチャーを持つものが含まれ、また現在の島弧前弧域にもオフィオリティックな岩石が現出することから、オフィオライトの多くは島弧で形成されたものと信じられている。ある条件下で島弧の前弧域がスプレッディングを起こし、そこに拡大軸ができていわゆる拡大海嶺的なまた島弧的なセッティングが生じる、とのモデルは多いが、その実体に関しては推測の域を出ない。SSZ ophiolite, forearc ophioliteなどとされるものは次のどれかに属するか、その組み合わせである。1)沈み込みが開始した部分のかつての大洋プレートのリムナント(つまり島弧のできる前の大洋プレート)、2)島弧がその火山フロントから裂けて発達するときに、前弧へ押しやられた古い島弧部分、3)島弧そのもの、特にその発達初期に活動を停止したもの、4)別の場所にあったものが、島弧の発達とともに前弧域にもたらされたもの、5)島弧とは全く無関係の大洋側のプレートが、沈み込み帯へトラップされたもの(オブダクションを含む)、6)拡大海嶺の沈み込みやロールバックによって前島弧その場所に、in situで噴出・エンプレイスしたもの。7)背弧のもの。これらにエンプレイスメントのプロセスやメカニズム、発達順序などを組み合わせると、さまざまなセッティングがありうる。たとえば、島弧の火山フロントからはかけ離れた場所にある例(タイタオ;Espinosa et al., 2005 Island Arc)や、拡大海嶺近傍から次の沈み込みが始まって、結果的に拡大軸に島弧のものが重なった例(オマーンなど)もあり、改変(あるいは改編)という用語は適当だろう。われわれは房総半島嶺岡帯の例について以下のような知見を得たので、伊豆島弧の発達史からのアナロジーを展開したい(Hirano et al., 2003 GSLondonSpecPub; Ogawa & Takahashi, 2004 Tectonophysics; Mori et al., 2008 GSASpecPap, submitted)。房総沖には世界的にもまれなTTT-type triple junction(房総三重点)が存在し、それに関連した島弧-島弧の衝突が生じていると考えられる。このセッティングは"trinity clastics"(オフィオリティック、島弧、大陸由来の三者混合の砕屑岩)(Mori et al., 2008 GSASpecPap, submitted)の存在から、中期中新世からのものであろう。それはまた、四国海盆の拡大末期における日本海の観音開き、南部フォッサマグナの火山活動、伊豆弧の衝突開始などに符号することから、日本列島が現在の形となった時期に一致する。嶺岡帯は、基本的には四万十帯の延長であろうが、そのオフィオリティックな岩石と付随する地層・岩石群は、西南日本の一般の四万十帯に現れるものとは、産状などが根本的に異なっている。玄武岩はtholeiiteを主とし(MORBを主とするが、IATもある。すなわちフラットなスパイダーグラムで特徴的ないわゆるMORBタイプが多いが、一部にNb-Taがネガティブなアノマリーを示す島弧的なものが含まれる)、またwithin plate (A)のドメインに入るalkali basalt(petit spotかもしれない)もある。玄武岩は枕状溶岩からなり白亜紀(80Ma)から中新世(20Ma)までにわたる。斑レイ岩の大半は島弧的であるがMORB的なものもあり、ほかの玄武岩質岩類とともに熱水変質、マイロナイト化、ブレッチャ化など、拡大軸やトランスフォーム(コアコンプレックス)などに類似する変形・変質を受けている。時代的変化としては、明らかに島弧的な岩石は40Maころから普通になり(トーナライト、安山岩、ボニニティック(28.6+/-5.1Ma)など)、最後は15Maころののフォッサマグナ・グリーンタフと共通の安山岩のパミスフォールで終了し、相前後して形成される付加体である中新世前期(23Ma)以降の保田・江見層群には伊豆島弧由来の火山岩が顕著となる。以上のような状況からは、嶺岡帯のオフィオリティックな岩石は白亜紀から古第三紀のある時期までの大洋プレート(Ogawa & Taniguchi, 1988 Modern Geology; 佐藤暢ほか, 1999地学雑らの「嶺岡プレート」)と、40Ma以降の島弧的な玄武岩ほかの混合したものである蓋然性が高い。また、結晶片岩ブロック(4個)の存在も見逃せない。現在の伊豆・マリアナ弧には、1)30Ma以前のトランスフォーム断層(四国・パレセベラベイスンの最初の境界)に沿う大町海山には片状アンチゴライト蛇紋岩に伴って角閃岩相の結晶片岩が産する(Ueda et al., 2004 Geology)。2)島弧最前縁には、蛇紋岩ダイアピルが多産し、ブルーシスト、チャート(白亜紀)などが産する(Maekawa et al., 1995 AGUGeophMonog)、3)母島海山には、蛇紋岩、斑レイ岩、玄武岩などいわゆるforearc ophioliteが産する(Ishiwatari et al., 2006 Island Arc)。以上のような現在の産状をすべて組み合わせると、嶺岡帯の岩石を説明可能かもしれない。今後、すべての岩石の徹底的なケミストリー(同位体を含む)、年代測定、産状の考察が必要である。

  36. 北西太平洋で発見された新種の火山--プチスポット火山—A new kind of volcano, petitspot, discovered on the NW Pacific Plate—総特集 海洋プレートと島弧の深部構造(1)IODP超深度掘削へ向けて ; プチスポット

    平野 直人

    月刊地球 = Chikyu monthly / 月刊地球編集部 編 29 (9) 540-547 2007年9月

    出版者・発行元:海洋出版

    ISSN:0387-3498

  37. 北西太平洋で発見された新種の火山-プチスポット火山-

    平野直人

    月刊地球 29 (9) 540-547 2007年9月

    出版者・発行元:海洋出版

  38. プチスポット総合調査

    馬場聖至, 阿部なつ江, 平野直人, 富士原敏也, 市來雅啓, 町田嗣樹, 高橋亜夕, 山本順司, 山野誠, 濱元栄起, 杉岡裕子, 志藤あずさ

    月刊地球 29 (9) 548-553 2007年9月

    出版者・発行元:海洋出版

  39. プチスポット産アルカリ玄武岩の同位体組成が示す北西太平洋上部マントルの不均質性

    町田嗣樹, 平野直人, 木村純一

    月刊地球 29 (9) 554-560 2007年9月

    出版者・発行元:海洋出版

    ISSN:0387-3498

  40. プチスポット海底火山

    平野 直人

    日本地球惑星科学連合ニュースレター 3 (2) 6-8 2007年5月

    出版者・発行元:日本地球惑星科学連合

    ISSN:1880-4292

  41. Noble gas and geochronology study of the Hana Ridge, Haleakala volcano, Hawaii; implications to the temporal change of magma source and the structural evolution of the submarine ridge

    Takeshi Hanyu, Kevin T. M. Johnson, Naoto Hirano, Zhong-Yuan Ren

    CHEMICAL GEOLOGY 238 (1-2) 1-18 2007年3月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.chemgeo.2006.09.008  

    ISSN:0009-2541

    eISSN:1872-6836

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    In order to constrain the magma sources and the structural evolution of Hana Ridge, noble gas isotope ratios and Ar-40/Ar-39 ages were determined for this submarine extension of the east rift zone of Haleakala volcano. Ar-40/Ar-39 ages of ten lavas from Hana Ridge are bimodally distributed. Three samples have ages of 1.8-1.9 Ma and seven samples have ages of 1.4-1.5 Ma. The observation of older lavas overlying younger ones in two locations suggests that growth of Hawaiian rift zones occurs endogenously by continuous intrusion of magmas and patchy resurfacing at outbreak points. The 0.5 Ma age range for submarine Hana Ridge lavas, coupled with previously published K/Ar ages of 0.97-1.1 Ma for subaerial Honomanu lavas on the Haleakala Volcano, indicates that Haleakala shield volcanism persisted for nearly 1 My. Furthermore, the new Ar-40/Ar-39 ages, when considered with isotopic compositions of the lavas, suggests that the source for Hana Ridge magmas gradually shifted over a period of 0.5-1.0 My. The majority of samples from the ridge have relatively uniform He-3/He-4 ratios between 18 and 22 Ra, which is higher than He-3/He-4 of subaerial Honomanu tholeiites. Ne-20/Ne-22 and Ne-21/Ne-22 ratios define linearly correlated trend that overlaps with the Loihi-Kilauea trend. He-Ne systematics of the Hana Ridge indicate that the magmas comprising most parts of the ridge were derived from a source with a primordial less-degassed mantle component. Since Hana Ridge lavas predate the subaerial Honomanu lavas, temporal decrease of He-3/He-4 ratios suggests that contribution of this primordial component had decreased in the magma source during establishment of Hana Ridge and Haleakala volcano. Pb-Sr isotopes demonstrate that Hana Ridge magmas are representative of the Kea component. However, such isotopic signatures associated with elevated high 3 He/4 He ratios precludes that the Kea component is a distinct endmember, such as recycled oceanic crust or lithospheric mantle. Alternatively, we propose that it is a common sub-component that is a mixture of Loihi endmember and recycled oceanic crust. Ne isotope ratios of the Hawaiian samples, including the Hana Ridge, show primordial signature irrespective of He-3/He-4 ratios. Such apparent decoupling of He and Ne isotopes may be also attributed to mixing of the Loihi component and recycled component in the mantle plume, either of which components needs to be elementally fractionated prior to mixing. (c) 2006 Elsevier B.V All rights reserved.

  42. Response [3]

    Hirano, N., Koppers, A.A.P.

    Science 315 (5808) 40 2007年1月5日

    ISSN:0036-8075

  43. 海洋プレートと島弧の深部構造-IODP超深度掘削へ向けて-プチスポット総合調査

    馬場聖至, 阿部なつ江, 平野直人, 富士原敏也, 市來雅啓, 町田嗣樹, 高橋亜夕, 山本順司, 山野誠, 濱元栄起, 杉岡裕子, 志藤あずさ

    月刊地球 29 (9) 2007年

    ISSN:0387-3498

  44. 北西太平洋の新種火山「プチスポット」の総合調査:メルト生成場とマグマ噴出場の分布解明

    馬場聖至, 阿部なつ江, 平野直人, 杉岡裕子, 志藤あずさ, 町田嗣樹, 濱元栄起, 伊藤亜紀, 高橋亜夕, 吉田貴洋, 磯部大祐, 小池悠己, 石井輝秋

    海洋研究開発機構航海概要報告書&運航実績一覧&航跡図&運航線表(CD-ROM) 2007 2007年

  45. プチスポット溶岩から探る北西太平洋下のマセノスフェア

    平野 直人, 山本 順司, 町田 嗣樹

    日本地球化学会年会要旨集 54 84-84 2007年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.54.0.84.0  

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    日本海溝へ沈み込む北西太平洋で発見されたプチスポット火山は、アセノスフェアの溶融物が海底に染み出した結果形成されたと考えられている(Hirano et al., 2006, Science)。これまで海洋プレート下のマントルの化学組成は、化学的に不均質と考えられているホットスポット以外では、中央海嶺およびその近傍以外の場所では知ることが出来なかった。ところが、プチスポット火山が発見されたことにより、溶岩の化学成分・同位体組成から、北西太平洋プレート下のアセノスフェアの化学組成が明らかになった。

  46. プチスポット玄武岩の同位体組成が示す、プルームに関連しない太平洋上部マントルの不均質性

    町田 嗣樹, 平野 直人, 木村 純一

    日本地球化学会年会要旨集 54 85-85 2007年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.54.0.85.0  

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    近年、日本海溝海側斜面および北西太平洋の古い太平洋プレート上に、新しいタイプの若い火山(プチスポット)が発見された。本発表では、若い火山から得られた微量元素に富む未分化なアルカリ玄武岩のSr、Nd、Pb同位体組成を報告する。アルカリ玄武岩は、南半球(インド洋や大西洋)の中央海嶺玄武岩や海洋島玄武岩と同様のSr、Nd、Pb同位体組成(DUPAL異常)を示し、EM1マントル端成分の組成に極めて近い。この事実は、マントルプルームの影響のないノーマルな北半球の太平洋型マントルにも、リサイクルされたプレート物質による不均質性が存在することの証拠である。

  47. Depleted mantle wedge and sediment fingerprint in unusual basalts from the Manihiki plateau, central Pacific Ocean: Reply

    Stephanie Ingle, John J. Mahoney, Hiroshi Sato, Millard F. Coffin, Jun-Ichi Kimura, Naoto Hirano, Masao Nakanishi

    Geology 35 (1) e165 2007年

    出版者・発行元:Geological Society of America

    DOI: 10.1130/G24882Y.1  

    ISSN:1943-2682 0091-7613

  48. Paleo-Moho depth determined from the pressure of CO2 fluid inclusions: Raman spectroscopic barometry of mantle- and crust-derived rocks

    Junji Yamamoto, Hiroyuki Kagi, Yoko Kawakami, Naoto Hirano, Masaki Nakamura

    EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS 253 (3-4) 369-377 2007年1月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.epsl.2006.10.038  

    ISSN:0012-821X

    eISSN:1385-013X

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    The density, and therefore the pressure, Of CO2 fluid inclusions in minerals can be estimated from the Fermi diad splitting of Raman spectra Of CO2. An accurate determination of the pressure Of CO2 fluid inclusions enables the estimation of the depth origin of rocks from the deep Earth. A micro-Raman densimeter was applied to ultramafic-mafic xenoliths sampled along the Ohku coast of Oki-Dogo Island in the Sea of Japan (East Sea). The density Of CO2 fluid inclusions in the mafic granulite was 1.02-1.05 g/cm(3), while those of Iherzolites were 0.98-1.02 g/cm. In contrast, the density Of CO2 fluid inclusions measured in olivine gabbro, clinopyroxenite, and harzburgite were lower ranging from 0.86- to 0.99 g/cm(3). Taking into account the temperature condition estimated using a pyroxene thermometer, the mafic granulite originated from a depth of 27-30 km and the lherzolites from 2529 km. The overlapping depth of 27-29 km can be interpreted as the depth including the Moho discontinuity under Oki-Dogo Island 3.3 Ma. This estimation is consistent with geophysical observations. (c) 2006 Elsevier B.X. All rights reserved.

  49. Another nail in which coffin? Response

    Marcia McNutt

    SCIENCE 315 (5808) 40-40 2007年1月

    出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE

    DOI: 10.1126/science.315.5808.39c  

    ISSN:0036-8075

  50. <sup>40</sup>Ar‐<sup>39</sup>Ar法による岩石・鉱物の年代測定

    齋藤和男, 岩田尚能, 佐藤佳子, 羽生毅, 平野直人

    東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センター共同利用研究経過報告書(CD-ROM) 22nd ROMBUNNO.IV.-6. 2006年6月

  51. 東アジア‐日本海‐東北日本弧‐北西太平洋を横断する1次元電気伝導度構造の傾向

    市来雅啓, 阿部なつ江, 後藤忠徳, 馬場聖至, 歌田久司, 上嶋誠, 金沢敏彦, 望月公広, 山田知朗, 藤浩明, 平野直人, 小川康雄, 三品正明

    しんかいシンポジウム予稿集 22nd 157-158 2006年2月

  52. 伊豆小笠原弧における希ガスの循環

    清水 綾, 角野 浩史, 長尾 敬介, 野津 憲治, 平野 直人, 町田 嗣樹, 石井 輝秋

    日本地球化学会年会要旨集 53 211-211 2006年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.53.0.211.0  

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    伊豆小笠原弧を形成する、太平洋プレート、蛇紋岩及び島弧火山の持つ希ガス同位体組成を測定し、沈み込むプレート~マントルウェッジ~島弧マグマという、沈み込み帯での希ガスの循環を観察した。

  53. 超高温変成岩の部分溶融とサフィリンとの成因関係

    佐藤 桂, 平野 直人, 平田 岳史

    日本岩石鉱物鉱床学会 学術講演会 講演要旨集 2005 106-106 2005年

    出版者・発行元:日本鉱物科学会

    DOI: 10.14824/jampeg.2005.0.106.0  

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    Sapphirine is one of the major minerals ubiquitously found in ultrahigh-temperature (UHT) metamorphic rocks. Mineral assemblage of sapphirine + quartz was found in metamorphic rocks from Napier Complex, East Antarctica [1], and this paragenesis of the two minerals implies a possibility of extreme high-grade metamorphic conditions as follows: >1030&deg;C at 9.5 kbar [2] or: >1050&deg;C at 11 kbar [3]. Sapphirine is recognized as an important phase, which suggests UHT condition; however, nucleation and growths processes have not been well understood.Our research group with Dr. T. Miyamoto and Prof. T. Kawasaki experimentally demonstrated sapphirine formation in the system of UHT granulite (sample no. TM981229-03E; [4]) from the Napier Complex. The granulite sample is almost H<SUB>2</SUB>O-free; and it contains mineral assemblages of "sapphirine corona including spinel grains" and "sapphirine + quartz". This experiment revealed that sapphirine formed at around 1100&deg;C and 9 kbar under decreasing temperature condition through series of reactions: (1) spinel + melt = orthopyroxene + sapphirine; (2) spinel + melt = fluorphlogopite + sapphirine; and: (3) orthopyroxene + spinel + melt = sapphirine [5 and 6]. The molten phases showed granitic composition. The results mean that the sapphirine is a reaction product, which is crystallized under retrograde metamorphic condition. Moreover, it is also implied that molten phase, which is partially generated from UHT metamorphic rocks, is not completely segregated from its bulk; and the residual melt is essential for the sapphirine formation in the granulite system.Grew et al. [7] pointed out that the distribution of trace elements in sapphirine could be used as a significant indicator for investigations of the partial melting. In order to understand that, we are conducting determination of minor elements of the sapphirine and other phase's in the granulite using an ICP-MS coupled with a laser ablation system at Tokyo Institute of Technology. Thus, it is expected that our analytical results should also give new information of that. In the presentation, we'll discuss genetic relationship between molten phase and sapphirine in the UHT granulite system, based on major and trace elements distributions in the sapphirine and other phases.References: [1] Dallwitz, Nature, 219 (1968) 476-477; [2] Hensen and Green, Contrib. Mineral. Petrol., 38 (1973) 151-166; [3] Bertrand et al., Contrib. Mineral. Petrol., 108 (1991) 55-71; [4] Miyamoto et al., Polar Geosci., 17 (2004) 88-111; [5] Sato et al., J. Mineral. Petrol. Sci., 99 (2004) 191-201; [6] Sato et al., Abst. 24th Symp. Antarct. Geosci. NIPR (2004) pp. 87 (in Japanese); [7] Grew et al., Abst. 24th Symp. Antarct. Geosci. NIPR (2004) 27-28.

  54. 沈み込む古いプレート上で活動する新しいタイプの火山活動:火山の成因とマグマの上昇過程

    平野 直人, 山本 順司, 高橋 栄一, 阿部 なつ江, 石井 輝秋

    日本岩石鉱物鉱床学会 学術講演会 講演要旨集 2005 12-12 2005年

    出版者・発行元:日本鉱物科学会

    DOI: 10.14824/jampeg.2005.0.12.0  

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    Anomalously young volcanoes, of approximately 6, 4 and 1 Ma in age, for the 130-135 Ma Pacific Plate were discovered form the toe of the oceanward slope of the northern Japan Trench [1] and the abyssal plain on the Northwestern Pacific Basin. The new bathymetric, geological and petrological data indicate two types of eruptive style, different in the degree of vesicularity and major element composition; one is very vesicular lava forming knolls, another is dense lava forming sheet flows. The distributions of these volcanoes clearly have the trend of WNW to ESE, which are perpendicular to the hinge line of the flexural lithosphere (outer-rise) due to plate-subduction.The lavas are trapped some xenoliths of basalts, gabbros and peridotites, which are likely oceanic crust and lithospheric mantle in origin. Two types of olivine are also present in these lavas, xenocrysts with reaction rims and magmatic. The forsterite (Fo) (#91-92) values and NiO contents (0.3-0.5 wt%) of the xenocrysts are similar in composition to those of the depleted mantle peridotite. Chromian spinel inclusions in the xenocrysts also show the depleted composition in the range of abyssal peridotite. These data indicate that the xenocrysts originate from MORB-depleted mantle [2]. The calculated primitive magma, on the other hand, follows a low degree of partial melting along the 2.5 to 3 GPa cotectic lines, which would corresponds the depth of asthenosphere.The ascending magma from asthenosphere, therefore, would trap some xenoliths and xenocrysts originating in the conduit wall, possibly when brittle fractures occurs in the upper lithosphere due to the concave flexure of the plate in front of the convex bowing of outer-rise. The eruption occurred along some fissures being bent before subduction, in parallel to the maximum horizontal compression due to the down-warping of the Pacific plate motion for sub-crustal magma injection.

  55. 沈み込む古いプレート上で活動する新しいタイプの火山活動:成因に関する地球化学的証拠

    平野 直人, 山本 順司, 高橋 栄一, 兼岡 一郎, 平田 岳史

    日本地球化学会年会要旨集 52 (0) 208-208 2005年

    出版者・発行元:一般社団法人日本地球化学会

    DOI: 10.14862/geochemproc.52.0.208.0  

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    沈み込む古いプレート上で活動する新しいタイプの火山活動が発見されて以来、地球上の新しいタイプの火山として注目されている。本研究ではこの火山の成因を、噴出玄武岩の主要元素成分および微量元素成分、希ガス同位体組成を用いた地球化学的証拠から解明した。

  56. Multi-stage evolution of the Tertiary Mineoka ophiolite, Japan: New geochemical and age constraints

    N Hirano, Y Ogawa, K Saito, T Yoshida, H Sato, H Taniguchi

    OPHIOLITES IN EARTH HISTORY 218 279-298 2003年

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC PUBLISHING HOUSE

    DOI: 10.1144/GSL.SP.2003.218.01.15  

    ISSN:0305-8719

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    The Mineoka ophiolite in the southern Boso Peninsula is situated in a unique tectonic setting in the collisional zone between the Izu and Honshu arcs in Japan. The ophiolitic rocks are composed mainly of tholeiitic pillow basalts and dolerites, alkali-basaltic sheet flows, and calc-alkaline dioritic to gabbroic rocks. The tholeiitic basalts show variable trace element compositions ranging from mid-ocean ridge basalt to island-arc basalt, whereas the alkali-basalts have a within-plate affinity High-Fe and -Ti tholeiitic basalt and within-plate alkali-basalt have Ar/Ar ages of 49 +/- 13 Ma and 19.62 +/- 0.90 Ma, respectively. Three plutonic rocks have K-Ar ages of c. 25, 35 and 40 Ma. These ages are inconsistent with the known ages from the Pacific or Philippine Sea Plate. We infer that the Mineoka ophiolitic assemblage was part of another Tertiary oceanic plate, the &apos;Mineoka Plate&apos;, which underwent island-are volcanism in the Miocene as a result of subduction initiation at a fracture zone or a transform fault system due to a change in the position of the Euler rotation pole of the Pacific Plate at c. 43 Ma. Eruption of within-plate type alkali basalts on the Mineoka Plate took place near the palaeo-Japan continental arc just before the emplacement of the Mineoka ophiolite into the Japanese continental margin.

  57. The nature of faulting and deformation in the Mineoka ophiolite, NW Pacific Rim

    A Takahashi, Y Ogawa, Y Ohta, N Hirano

    OPHIOLITES IN EARTH HISTORY 218 299-314 2003年

    出版者・発行元:GEOLOGICAL SOC PUBLISHING HOUSE

    DOI: 10.1144/GSL.SP.2003.218.01.16  

    ISSN:0305-8719

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    A belt of disrupted ophiolitic rocks occurs on the Boso Peninsula (Japan), currently located north of the oblique subduction boundary between the Philippine Sea and North American Plates, under which the Pacific Plate has been subducting westwards. This ophiolitic belt (Mineoka Belt) is composed of mafic-ultramafic rocks together with Tertiary chert and limestone and island-arc volcaniclastic rocks. Our detailed structural studies in and around the basaltic rock bodies within the ophiolite reveal three phases of deformation. The first phase is further divided into three stages, all related to oblique normal faulting associated with extensional tectonics at or near a spreading axis. Fluid pressures appear to have fluctuated in association with faulting and veining during this phase. The second phase of deformation is characterized by thrust-related shear zones with a significant strike-slip component and is probably related to the final emplacement of the ophiolite by oblique subduction-obduction processes. The third and final phase of deformation affected not only the ophiolite but also later terrigenous and island-arc pyroclastic rocks. This deformation involved large-scale transpressional dextral slip on forearc sliver faults, which are still active today.

  58. 嶺岡オフィオライトの起源

    佐藤暢, 谷口英嗣, 高橋直樹, Mia Mohammad, MOHIUDDIN, 平野直人, 小川勇二郎

    地学雑誌 108 (3) 203-215 1999年3月

    DOI: 10.5026/jgeography.108.203  

  59. 放射年代と化学組成に基づく嶺岡帯中の火成岩の起源

    平野直人

    筑波大学博士課程地球科学研究科修士論文 123 1998年

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書籍等出版物 3

  1. 東北アジアの自然と文化 2

    東北大学東北アジア研究センター

    東北大学出版会 2023年1月

    ISBN: 9784861633737

  2. 大陸と日本をつなぐ自然史 : 地質・生態系の総合研究最前線

    鹿野, 秀一, 平野, 直人, 千葉, 聡

    古今書院 2021年1月

    ISBN: 9784772253123

  3. 東北アジアの自然と文化

    東北大学東北アジア研究センター

    東北大学出版会 2018年3月

    ISBN: 9784861632952

講演・口頭発表等 70

  1. プチスポット海底火山

    平野直人

    第199回 深田研談話会 2023年11月10日

  2. 疑似モホール計画:プチスポット火山産海洋地殻・マントル捕獲岩はマントル掘削の先駆けとなりうるか

    三國和音, 平野直人, 町田嗣樹, 秋澤紀克, 田村明弘, 森下知晃

    日本地球化学会 第70回年会 2023年9月21日

  3. プチスポット火山によるアセノスフェア~海底表層リンケージ.

    平野直人, 秋澤紀克, 三國和音, 町田嗣樹

    海底拡大系観測から探る地球内部と表層のリンケージ~InterRidge-Japan研究集会~ 2023年6月19日

  4. 深海底におけるプチスポット火山の噴火様式 招待有り

    平野直人, 三國和音, 町田嗣樹

    地球惑星科学連合2023年大会 2023年5月24日

  5. カーボナタイトフラックスに起因するアセノスフェア部分溶融およびプチスポットマグマのリソスフェアへのインプット

    三國和音, 平野直人, 秋澤紀克, 町田嗣樹, 角野浩史, 田村明弘, 森下知晃

    地球惑星科学連合2023年大会 2023年5月22日

  6. 嶺岡帯玄武岩の年代測定と古地磁気観測によるテクトニクスの復元

    平野直人

    AORI共同利用研究集会: フィリピン海プレート北端部テクトニクスの再検討 2022年11月28日

  7. 美濃帯犬山セクションの層状チャートに貫入する塩基性・超塩基性岩脈の意義

    新保陽輔, 平野直人, 秋澤紀克, 角野浩史

    日本地質学会第129年学術大会 2022年9月4日

  8. プチスポット火山がもたらすケイ長質捕獲岩:太平洋プレート最古部の海洋地殻物質断片

    三國和音, 平野直人, 秋澤紀克, 町田嗣樹

    日本地質学会第129年学術大会 2022年9月4日

  9. プレート沈み込み手前で発生するプチスポット火山が引き起こす地質擾乱・マントル交代作用

    平野直人, 三國和音, 新保陽輔, 秋澤紀克, 町田嗣樹

    日本地球惑星科学連合2022大会 2022年5月26日

  10. 西太平洋海山群におけるホットスポット海山列の検証

    神藤裕哉, 平野直人, 町田嗣樹, 森下泰成, 角野浩史

    日本地球惑星科学連合2022大会 2022年5月26日

  11. 北海道東部太平洋側の特異な地質基盤に起因する植生・気候・文化・産業

    平野直人, 山本順司

    日本地球惑星科学連合2022大会 2022年5月25日

  12. 独立成分分析に基づく低温熱水活動の推移

    浅見慶志朗, 町田嗣樹, 平野直人, 中村謙太郎, 安川和孝, 小木曽哲, 加藤泰浩, 加藤泰浩

    日本地質学会学術大会(Web) 2022年

  13. EM-1成分に富むプレート内玄武岩の元素組成と比較したプチスポット玄武岩の特徴

    新保 陽輔, 平野 直人

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    プチスポット玄武岩は海洋島玄武岩(OIB)に分類され、EM-1組成のマントル端成分の影響を強く受けている。ホットスポット玄武岩を含めたEM-1組成OIBの微量元素組成には地域差があり、その比較はマントルの不均一、ならびにプチスポット火山のマグマ生成条件を探る手がかりとなるため、EM-1を示すOIBの全岩微量元素組成データを集め主成分分析を行った。選ばれた主成分から、多くのホットスポット火山と一部のプチスポット火山はそれぞれ異なる主成分に微量元素組成に影響されていることが示唆された。北西太平洋Site Cのプチスポット火山はそれら2つの主成分の影響が大きいことが確認された。同一地域中でも比較的多様な微量元素組成を持つことから、プチスポットマグマの起源として、組成の異なるマントルが小規模・不均一に存在していることが示唆される。

  14. 太平洋プレートの変遷史~沈み込む海洋プレートの実体を探る

    平野 直人, 町田 嗣樹, 秋澤 紀克

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    巨大地震が発生や島弧火山が発達は、プレート収束境界に特有な現象として捉えられ、古くから盛んに研究が行われてきた。一方で、沈み込む太平洋プレートそのものの実体が分かってきたのはごく最近のことである。近年の大きな発見として、2011年に発生した東北地方太平洋沖地震の震源断層掘削(JFAST:Japan Trench Fast Drilling Project)では、震源断層由来の岩石採取に成功し、断層面から粘土鉱物層を採取した。沈み込む手前のアウターライズ上ではプチスポット火山活動の存在が2000年代前半に初めて確認され、沈み込む手前において海洋プレートの不均質性を生じる一因になっていることがわかってきた。以上の事象を「太平洋プレートの変遷史」と捉え、最近10数年の研究成果によって明らかにされつつある太平洋プレートの実態を総括し、今後の展望を議論する。

  15. プチスポット溶岩と中央海嶺玄武岩の希ガス・CO2組成の比較

    小長谷 智哉, 角野 浩史, 平野 直人, 町田 嗣樹

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    太平洋プレート西端の屈曲場で発見されたプチスポット火山に産する溶岩の急冷ガラスは,中央海嶺から遠く離れた地域のマントル上部希ガス組成を保持している可能性がある.本研究では南鳥島近海で採取されたプチスポット溶岩の急冷ガラス試料(6k#1466 R3-003)の気泡に含まれる気体を段階破砕法により抽出し,希ガス同位体組成とCO2量を分析した.分析結果から大気成分を補正して求めたプチスポットマグマのNeとArの同位体比はMORBマントルの値の範囲内であった.またプチスポットマグマの希ガス元素比はHeを除きMORBマグマとほぼ一致した.このため,太平洋プレート西端下マントルのNe, Ar同位体組成と希ガス元素組成は中央海嶺下マントルと類似する可能性が高い.さらにCO2/22Ne-20Ne/22Ne組成がMORBに一致したことから,プチスポットマグマのCO2/Ne比はMORBマグマと同等だと考えられる.

  16. 沈み込む太平洋プレートの実体とプチスポット火山群のAr-Ar年代・U-Pb年代

    平野 直人, 角野 浩史, 岩野 英樹, 檀原 徹, 平田 岳史

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    沈み込む太平洋プレートの実態を明らかにするため、プチスポットとそれら周囲の堆積物などの年代を網羅し、沈み込む太平洋プレート表層部を考察した。多くの試料で非晶質部が多いことに加え過剰Arも含有していることからAr-Ar年代が得られていない。しかし、完晶質の石基が得られた8火山においてのみAr-Ar年代が報告されており、これがアウターライズ凹屈曲場での活動である根拠となっている。また、アウターライズ頂上で様相が異なる響岩マグマも確認された。Ar-Ar年代が得られなかった火山ではぺぺライト中のジルコン抽出が試みられ、噴火年代の上限値が得られた。さらに、含有されているジルコンはプレート形成時期から上限年代まですべて網羅している。溶岩の上昇は深海堆積物最下位からすべて擾乱されていることも判明した。

  17. 有人潜水調査船「しんかい6500」を使用したプチスポット火山の高分解能音響探査

    金子 純二, 町田 嗣樹, 平野 直人, 笠谷 貴史, 熊谷 英憲

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    南鳥島周辺海域においてプチスポット火山の調査として、YK19-05S航海を実施し、マルチビーム音響測深機とサブボトムプロファイラーを搭載した有人潜水調査船「しんかい6500」によるワンマンパイロット潜航を実施した。その結果、音響探査によって調査域全体の露頭マッピングを行い、その後に各露頭をロスなく巡ることで効率的な調査を実践し、ワンマンパイロットによる6kの新たな活用方法の有効性を示すとともに、高分解能の音響探査データから、複数のプチスポット火山露頭の全貌が明らかとなった。

  18. 西太平洋海山群のSr, Nd, Pb同位体組成、Ar-Ar年代

    神藤 裕哉, 平野 直人, 町田 嗣樹, 森下 泰成, 角野 浩史

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    白亜紀に形成された短寿命ホットスポット火山列が密集する西太平洋海山群(WPSP)に位置する、南鳥島、上田海嶺及び小笠原海台の中央海山において、古第三紀の噴火年代を示す溶岩の存在が初めて報告された。小笠原海台と南鳥島の基盤は白亜紀には既に存在していたが、火山活動の時間スケールの観点から、これらは一連の火山活動ではないと予測できる。そこで、本研究では古第三紀の溶岩試料について、酸処理を施して分析したSr, Nd, Pb同位体組成とAr-Ar年代を基にした噴出場の復元から、これらの海山を形成したマグマの起源について考察した。また、白亜紀のホットスポット海山列の一部と考えられている4海山の試料についても同様の分析を行った。結果として、古第三紀の南鳥島と中央海山の試料は、同位体組成、噴出場ともに、白亜紀のホットスポット海山の示す特徴とは明瞭に区別され、周囲の白亜紀の海山とは異なるマグマを起源とすることが明らかとなった。

  19. プチスポット火山による海洋地殻に対する熱水変質の影響

    浅見 慶志朗, 町田 嗣樹, 平野 直人, 小木曽 哲, 中村 謙太郎, 加藤 泰浩

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    プチスポット火山は海洋プレートの屈曲部で活動する直径数km以下の火山である.プチスポット火山は世界中で発見されており,特に海洋プレートの沈み込みに伴う凹凸(アウターライズ及びその手前)で多く見つかっている.そのため,個々の火山は小さくとも全体では全球的な影響を与えうる存在である.プチスポット火山が活動する海域の多くは従来型の火山活動(海嶺,ホットスポット,島弧)が存在しないため,プチスポット火山は沈み込む海洋プレートの化学組成・物性を規制する重要な存在として位置付けられる.これまでの研究で,プチスポット火山が海洋地殻やリソスフェアに与える影響として,リソスフェアに対する交代作用や同位体組成の改変などが知られている.また,海底面へとマグマを噴出させる過程において,深部の堆積物を表層へもたらすと共に堆積物を焼き固めることで海洋プレートの物性を変化させる可能性が報告されている.本研究では,いまだ検討がなされていないプチスポット火山によって海洋地殻が受ける熱水変質の影響について検証する.

  20. 西太平洋海域におけるプチスポット火山群の地球化学的特徴

    三國 和音, 平野 直人, 町田 嗣樹, 角野 浩史, 秋澤 紀克, 田村 明弘, 森下 知晃, 加藤 泰浩

    日本地球化学会年会要旨集 2022年9月7日

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    島弧・中央海嶺・ホットスポットに次ぐ第四の火山活動場であるプチスポット火山は、リソスフェア-アセノスフェア境界を起源とするマグマ活動であると考えられている。そのため、プチスポット玄武岩の研究によりプレートテクトニクスの根幹概念であるアセノスフェアの実態を解明できる可能性がある。本研究では、太平洋プレート最古部直下の上部マントルの化学的特徴を明らかにすることを目的に、マリアナ海溝に沈み込む太平洋プレート西部に噴出したプチスポット火山群について主要、微量元素組成分析、Sr、Nd、Pb同位体組成分析およびAr-Ar年代測定を行った。プチスポット玄武岩の地球化学的特徴と、カーボナタイトメルトによる交代作用を受けたカンラン岩の部分溶融モデリング結果を比較し、西太平洋海域に産するプチスポット火山群のマグマ源の性質について報告する。

  21. Mantle compositions below petit-spot volcanoes of the NW Pacific Plate 国際会議

    2017 AGU Fall Meeting 2017年12月10日

  22. Accretionary records on Japanese archipelago, NW Pacific rim 国際会議

    The Geological Society of America 129th Annual Meeting 2017年10月22日

  23. 三浦層群三崎層火山噴出物中の異質礫の全岩組成及び鉱物組成

    日本地質学会第124年学術大会, 2017年愛媛大会 2017年9月16日

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    鈴木陽一, 平野直人

  24. 最古の太平洋プレート上に存在する南鳥島の地質学的意義

    平野直人, 河野尊臣, 森下泰成, 角野浩史

    日本地質学会第124年学術大会, 2017年愛媛大会 2017年9月16日

  25. Origin of diagenetic signal in hydrogenetic ferromanganese crusts from petit-spot volcanoes 国際会議

    Keishiro Azami, Naoto Hirano, Naoya Takahashi, Takahiro Watanabe

    AOGS 14th Annual Meeting 2017年8月6日

  26. Structure of asthenosphere interpreted by submarine petit-spot volcanoes 国際会議

    Yuki Sato, Naoto Hirano

    AOGS 14th Annual Meeting 2017年8月6日

  27. 超深海における海水起源鉄マンガンクラストのREY組成

    浅見慶志朗, 平野直人, 町田嗣樹, 安川和孝, 加藤泰浩

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017 2017年5月20日

  28. Direct-ascended petit-spot magma from asthenosphere with little or no assimilation

    佐藤勇輝, 平野直人

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017 2017年5月20日

  29. Existence of CO2-rich melt in the asthenosphere evidenced by petit-spot 国際会議

    Shiki Machida, Tetsu Kogiso, Naoto Hirano

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017 2017年5月20日

  30. Metasomatic records of lithosphere prior to subduction inferred from petit-spot 国際会議

    Naoto Hirano, Yuki Sato, Arashi Taki

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017 2017年5月20日

  31. Igneous activities of the Paleo-Kuril forearc induced by Izanagi-Pacific ridge 国際会議

    Taku Yutani, Naoto Hirano

    JpGU-AGU Joint Meeting 2017 2017年5月20日

  32. 各地の深海底で発見されるプチスポット火山

    平野直人, 佐藤勇輝, 町田嗣樹, 清水健二, 森下泰成, 山本順司, 中西正男, 石井輝秋

    ブルーアース2017, JAMSTEC 2017年3月2日

  33. 新たに判明した超深海における鉄マンガンクラストのREE組成

    浅見慶志朗, 平野直人, 町田嗣樹, 安川和孝, 加藤泰広

    ブルーアース2017, JAMSTEC 2017年3月2日

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    BE17-P54, 受賞発表

  34. 最も古い太平洋プレート上のプチスポット海底火山

    平野直人, 町田嗣樹, 岩野英樹, 角野浩史, 清水健二, 森下泰成, 田村明弘, 坂田周平, 石井輝秋, 檀原徹, 荒井章司, 平田岳史

    日本地球化学会第63回年会 2016年9月14日

  35. プチスポット溶岩中の捕獲結晶が持つマントルの情報

    滝嵐, 平野直人, 山本順司

    日本地球化学会第63回年会 2016年9月14日

  36. 南鳥島の形成過程とその周辺海丘群の火山活動

    河野尊臣, 平野直人, 森下泰成

    日本地球化学会第63回年会 2016年9月14日

  37. 三浦層群三崎層火山噴出物中の異質礫の岩石学的研究

    鈴木陽一, 平野直人

    日本地質学会第123年学術大会 2016年9月10日

  38. 古千島弧前弧海盆におけるショナイトの火成活動の時間分布・空間分布

    油谷拓, 平野直人

    日本地質学会第123年学術大会 2016年9月10日

  39. REE and Y distribution in deep submarine ferromanganese crusts 国際会議

    Keishiro Azami, Naoto Hirano, Shiki Machida, Kazutaka Yasukawa, Yasuhiro Kato

    Goldschmidt 2016 2016年6月26日

  40. Structure of suboceanic mantle below petit-spot volcanoes 国際会議

    Naoto Hirano

    Japan Geoscience Uninon Meeting 2016 2016年5月22日

  41. Flexural bending-induced plumelets and their seamounts in accretionary (Japanese-style) and collisional (Tethyan-style) orogenic belts 国際会議

    Naoto Hirano, Yildirim Dilek

    AGU 2015 Fall Meeting 2015年12月14日

  42. Alkaline volcanisms in the Proto-Kuril forearc 国際会議

    Taku Yutani, Naoto Hirano

    AGU 2015 Fall Meeting 2015年12月14日

  43. 根室層群に貫入するアルカリ玄武岩について

    油谷拓, 平野直人

    日本地質学会第122年学術大会(長野大会) 2015年9月11日

  44. Petit-spot lavas as a window into the geochemistry of the asthenospher 国際会議

    Naoto Hirano

    Goldschmidt 2015 2015年8月16日

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    Session#17d: Volatiles, redox state, and partial melts in the asthenosphere down to the transition zone

  45. プチスポット溶岩中のかんらん石捕獲結晶

    滝嵐, 平野直人, 山本順司, 町田嗣樹, 石井輝秋

    日本地球惑星科学連合2015年大会 2015年5月24日

  46. 南鳥島の溶岩と形成過程

    河野尊臣, 平野直人, 森下泰成

    日本地球惑星科学連合2015年大会 2015年5月24日

  47. 南鳥島周辺海域のプチスポット

    平野直人, 岩野英樹, 清水健二, 森下泰成, 田村明弘, 角野浩史, 坂田周平, 町田嗣樹, 石井輝秋, 檀原徹, 荒井章司, 平田岳史

    日本地球惑星科学連合2015年大会 2015年5月14日

  48. Petit-spot and geology in NW Pacific 国際会議

    Naoto HIRANO, Masao NAKANISHI, Shiki MACHIDA, Junji YAMAMOTO, Teruaki ISHII

    2014 Annual Meeting, Geological Society of America 2014年10月19日

  49. 北西太平洋のアウターライズ手前で活動したプチスポット初生マグマの最終平衡温度圧力条件

    町田嗣樹, 小木曽哲, 平野直人

    2014年度日本地球化学会年会 2014年9月

  50. プチスポットの配列と海洋プレートの変形構造

    平野直人, 中西正男

    日本地球惑星科学連合2014年大会 2014年4月28日

  51. Mantle structure below the petit-spot 国際会議

    Naoto Hirano, Junji Yamamoto, Satoshi Okumura

    Goldschmidt2013 2013年8月25日

  52. フレンチポリネシア海域の海底火山探索

    平野直人, 中西正男, 阿部なつ江, 町田嗣樹

    日本地球惑星科学連合2013年大会 2013年5月19日

  53. 嶺岡帯の火成岩類とアルコース砂岩の地質年代

    平野直人, 奥澤康一

    日本地質学会関東支部 第1回「房総・三浦地質研究サミット」 2013年3月9日

  54. プチスポット海底火山から見た沈み込むプレート直下のマントル同位体組成

    平野直人, 町田嗣樹

    2012年度同位体比部会研究会 2012年11月21日

  55. Carbon dioxide of petit-spot submarine volcanoes off Japan and Chile trenches 国際会議

    2012 Annual Meeting, Geological Society of America 2012年11月4日

  56. チリ海溝のプチスポット火山

    平野直人, 町田嗣樹, 阿部なつ江, 森下知晃, 田村明弘, 荒井章司

    2012年度 日本地球化学会年会 2012年9月

  57. Role of volatiles on petit-spot volcanoes 国際会議

    Naoto Hirano, Satoshi Okumura

    Japan Geoscience Uninon Meeting 2012 2012年5月

  58. マグマ分化から探る北西太平洋シャツキー海膨の形成過程: 単斜輝石組成からの制約

    矢崎舞, 平野直人, 佐野貴司

    日本地球惑星科学連合2012年大会 2012年5月

  59. グリーンタフ時代の太平洋側火山活動とプチスポット

    日本地質学会第118年学術大会・日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会 2011年9月

  60. 南鳥島の形成史、および周辺海域の海洋底調査

    森下泰成, 伊集院勇, 町田怜史

    日本地球惑星科学連合2011年大会 2011年5月

  61. The alkaline magma squeezed upward by the plate flexure prior to subduction off the Chile and Japan Trenches 国際会議

    Naoto HIRANO, Shiki MACHIDA, Natsue ABE

    2010 Fall Meeting, American Geophysical Union 2010年12月13日

  62. プチスポット火山からの炭素放出量の見積もり

    奥村聡, 平野直人

    2010年日本火山学会秋季大会 2010年10月11日

  63. 付加体へ取り込まれるプチスポット火山体

    平野直人

    日本鉱物科学会 2010年年会 2010年9月25日

  64. 付加体へ取り込まれるプチスポット火山体

    日本鉱物科学会 2010年年会 2010年9月23日

  65. チリ海溝とトンガ海溝沖のプチスポット火山

    平野直人, 町田嗣樹, 阿部なつ江

    2010年度日本地球化学会年会 2010年9月8日

  66. チリ海溝とトンガ海溝沖のプチスポット火山

    平野直人, 町田嗣樹, 阿部なつ江

    2010年度日本地球化学会年会 2010年9月7日

  67. The 4th volcanic zone, petit-spot, in response to plate flexure 国際会議

    2009 Fall Meeting, American Geophysical Union 2009年12月14日

  68. 新種の火山・プチスポットの世界的普遍性

    日本地球惑星科学連合2009年大会 2009年5月16日

  69. 沈み込む海洋プレート上の新タイプ火山活動の発見とメカニズムの解明

    日本地球化学会2008年度年会 2008年9月17日

  70. New type of volcano, petit-spot, in response to the plate flexure 国際会議

    2008 IAVCEI General Assembly 2008年8月18日

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    Abstracts Orals Thursday p.62 1-g Geodynamic and Tectonic Controls on Volcanism

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共同研究・競争的資金等の研究課題 11

  1. 付加体に取り込まれたプチスポット玄武岩の確立

    平野 直人

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2020年4月1日 ~ 2023年3月31日

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    昨年度採取した付加体中の玄武岩試料、および北西太平洋海底で得られたプチスポット玄武岩試料の解析と分析を勧めた。房総半島南部の嶺岡山地に分布する海底岩石(枕状玄武岩)の古地磁気データと噴出年代データに基づき、根室地域に分布する同時代の岩石の起源となっていたことが判明した。根室地域および房総半島南部の嶺岡山地の玄武岩は、形成当時7000万年前に現在よりはるか当南方の海洋で形成されたことが判明した(Ganbat, Pastor-Galan, Hirano et al., 2021, J. Geophys. Res. 126, e2020JB021492)。このうち、アルカリ玄武岩が示す古緯度と年代は他のオフィオライト玄武岩とは異なる起源であることが示されている。また、著書「大陸と日本をつなぐ自然史:地質・生態系の総合研究最前線」(鹿野, 平野, 千葉, 2021, 古今書院)では、北海道と本州、さらに千島列島をはじめとする極東ロシアの共通地質について執筆した。プチスポット玄武岩では、マグマ中の高濃度CO2量に依存する化学組成変化を抽出し、太平洋プレートの構造復元を行った(Hirano & Machida, in press, Comm. Earth Environ.)。またプチスポット火山体周囲の深海底の地質擾乱の存在が、プレート境界型巨大地震の震源域範囲を規制していると予測されていたが、実際得られた岩石から実証された(Akizawa , Hirano et al., 2022, Marine Geol. 444, 106712)。更に、南鳥島本体の海底から採取された玄武岩試料から本共同研究に係る一部のデータ取得を行い、南鳥島の基盤の形成史が初めて明らかとなった(Hirano et al., 2021, Island Arc 30, e12386)。

  2. 北海道東部太平洋側の特異な地質基盤に起因する植生・気候・文化・産業

    2021年6月 ~ 2022年5月

  3. 海溝近傍での海洋プレート変形に伴う水・熱の流動過程とその沈み込み帯への影響の解明

    山野 誠, 朴 進午, 佐野 有司, 平野 直人, 片山 郁夫, 土岐 知弘, 笠谷 貴史, 川田 佳史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:The University of Tokyo

    2018年4月1日 ~ 2022年3月31日

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    1.2020年8~9月の白鳳丸KH-20-8航海により、日本海溝及び千島海溝海側の太平洋プレート上で熱流量測定を行った。千島海溝では、2018年に行った測定と合わせて、アウターライズ上の熱流量分布の特徴が明らかになった。日本海溝では、海溝海側斜面に発達する正断層の近傍において、熱流量の空間変動を詳細に調べた。また、正断層の近傍では堆積物試料の採取も行い、間隙水の各種化学分析や同位体組成の測定を実施した。得られたヘリウム・ネオンの同位体組成は、深部からのマントル・マグマ起源物質の供給を示唆するものであった。 2.太平洋プレート内の水分布を反映する比抵抗構造を調べるために、岩手沖日本海溝海側に設置した海底電位磁力計4台を、上記のKH-20-8航海により回収し、約1年間の観測データを得た。宮城沖日本海溝海側における反射法地震探査データを解析し、海溝軸の海側45 km付近で海洋地殻を断ち切る大規模な正断層のイメージングに成功した。 3.2020年10月のよこすかYK20-14S航海により、日本海溝海側において、潜水調査船を用いたプチスポット溶岩流の形態観察、周囲の堆積物への影響の調査を行った。得られた溶岩、火山周囲の堆積物などを分析し、火山活動による海洋プレートの化学変化を調べた。 4.海洋地殻を構成する岩石について、弾性波速度および電気伝導度を、塩水に飽和した状態で測定した。得られたデータを海洋地殻での地震波速度構造や電気伝導度構造と比較し、地殻内でのクラックの形状や分布を推定した。 5.海洋地殻内での間隙水流動の数値モデル計算を進めるため、流れを高速に解くための陽解法アルゴリズムのさらなる高速化を行った。 6.熱流量測定に使用する温度センサプローブについて、プローブ内に計測回路を組み込む新方式の機器を作成し、琵琶湖湖底における測定に使用して良質のデータを得ることができた。

  4. プレート境界岩の未読情報総合解析:局所同位体比分析によるプロセスと経年変化の理解

    辻森 樹, 平野 直人, 木村 純一, 市山 祐司

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2018年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    プレート境界岩の構成鉱物から全く新しい(これまで未読であった)情報を抽出し、プレート境界での固体地球プロセスと経年変動を高次元に読み解くことを試みた。プレート境界岩の変成鉱物の局所又は微少量のマルチ同位体比の情報を得ることで、沈み込み帯の流体関与プロセスの理解が可能なことを示した。次世代型の岩石鉱物記載法を様々な地質時代のプレート境界岩に応用していくことで、プレート沈み込み帯からマントル深部へ持ち込まれるコンポーネンツの特徴付けが可能となり、固体地球の経年変化を解読、そして、固体地球の地殻・マントル進化史の物質科学的検証が可能となるであろう。

  5. 海底岩石から直接読み解く沈み込むプレートの変動履歴

    平野 直人

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2017年4月1日 ~ 2020年3月31日

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    これまで確認されていたプチスポット火山は、プレート凹屈曲場での火山活動であったが、発生頻度が桁で小さいものの、プレート凸屈曲場での引張場でのマグマ活動が発見された。これらマグマ組成は、マグマ源の物質そのものである事が分かった。ドイツ・バイエルン地球科学研究所、シンガポール・南洋理工大学との共同研究では、液相濃集元素や炭素量が著しく高いことも判明した。また、中国第二海洋研究所との共同研究では、アセノスフェアの化学組成が初めて解明された(Liu et al., 2020, Nature Comm.)。また、マリアナ海溝沖の南鳥島周辺のプチスポット火山を報告した。

  6. 現行型沈み込み帯出現の地質学的証拠:古原生代、高圧中間群変成帯の総合研究

    辻森 樹, 平野 直人, 太田 努

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2015年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    本研究は東アフリカ、タンザニア地塊外縁造山帯(太古代タンザニア地塊を取り囲む原生代造山帯)に産する約20億年前の高圧中間群変成帯とそれに対をなす古原生代のバソリス帯において野外地質調査を行い、採取した岩石試料を解析した。低変成度の結晶片岩地域の変成枕状玄武岩の地球化学的特徴や高変成度岩の変成作用の特徴、さらにバソリス帯の活動時期を総合的に検討した結果、海洋プレート沈み込みに伴う約20億年前の太平洋型造山帯の実体が明らかとなった。

  7. 巨大地震後の太平洋プレート応力場改変の実体と火山活動

    平野 直人

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2012年4月1日 ~ 2014年3月31日

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    三陸沖太平洋プレート上に存在する新種の火山、プチスポット火山の活動年代分布を詳細に求めるために、採取された溶岩のArAr年代測定およびU-Pb年代測定を行った。既に求められている噴出年代は、0~8.5 Maである一方、今回新たに求められた年代は3.8, 6.2, 9.2 Maであり、火山が9百万年以上前にもさかのぼる事を示す。定常的なプレートの屈曲によるアセノスフェアのメルトの集積・上昇が原因である可能性が更に高まった。 本成果は、2014年日本地球惑星科学連合の大会で発表を行う。また、本研究と同じ手法を用いたチリ海溝沖の火山に関する学術論文Hirano et al. (2013)を発表した。

  8. 新種の火山から放出される二酸化炭素と地球の炭素循環

    2012年4月 ~ 2014年3月

  9. プチスポット火山の普遍性

    平野 直人

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関:Tohoku University

    2010年 ~ 2011年

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    本研究ではプチスポット火山の普遍性を解明するため、海底音響測深のデータベースから、チリ海溝海側斜面、南鳥島周辺海域、マルケサス諸島南部およびソシエテ諸島南部にプチスポット火山に似た地形と反射強度のデータを見いだし、このうち、前者2つについて調査航海を実施した。いずれも火山活動が予想出来なかった場所で最近噴出したと思われる新鮮な溶岩試料が採取された。これらはプレート屈曲によってプレートの応力場が変化する年代と一致し、その普遍性は確実となった。

  10. プチスポット総合研究.岩石学と海域調査:海洋リソスフェア発達過程解明に向けて

    阿部 なつ江, 馬場 聖至, 荒井 章司, 富士原 敏也, 杉岡 裕子, 鈴木 勝彦, 山野 誠, 平野 直人, 中西 正男, 道林 克禎, 石川 正弘, 町田 嗣樹, 志藤 あずさ, 伊藤 亜妃, 仙田 量子, 水上 知之, 清水 健二, 森下 知晃

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

    2008年 ~ 2011年

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    海洋プレートの非活動域に発見された新種の火山「プチスポット火山」海域において、地球物理学的・地質学的調査および岩石試料採取を実施してきた。同試料・データは、東北沖日本海溝に沈み込む前の海洋プレートそのものであり、陸側プレートに与える影響や島弧における火山および地震活動を評価する上で、重要な試料・データをもとに、海洋プレートとその下のマントル構造について総合的な研究・調査を行った。

  11. 深海底アルカリ玄武岩に基づくアセノスフェアの解明

    平野 直人

    2004年 ~ 2006年

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    本年度は主に、カリフォルニア大学サンディエゴ校・スクリプス海洋研究所において研究を行った。同研究所では、大量に蓄積されている深海底音響データを用い、世界のプレート屈曲場での火山の存在を確認するためのデータ処理を行った。東京工業大学との共同研究では本研究テーマの火山の発生要因を探るため、高温高圧発生装置を用いた深部マントルの再現実験を行った。 7月28日(日本時間)には、本研究の成果がサイエンス誌から発表された(Hirano et al.,2006)。その後国内外、各国の新聞、雑誌、テレビなど各メディアの取材を受け、研究成果は全世界に発信された。本研究の火山が、これまで予測されていなかった成因で生じた新種の火山であること、マグマの起源が未だ解明されていないアセノスフェアの状態を示すものであることなど、本研究の成果によって様々な新しい事実が判明し、このニュースは大変インパクトの大きいものであった。更に1月には、Hirano et al.(2006)の論文の内容を受け、地球科学、特に地球化学で著名なR.Hofmannらのレターを受け、Hiranoらは応答レターを書き、それらは再びサイエンスへ公表された。 本研究の成果発表アクティビティとしては、国内学会は9月に高知で行われた日本地質学会に参加し、口頭発表を行った。海外の学会では、12月にサンフランシスコで行われたAmerican Geophysical Union Fall Meetingにおいてポスター発表を行った。また、9月にポートランド行われたIODP Mission Moho Workshopでは、深海底掘削計画における本研究の火山の意義をアピールし、ポスター発表も行った。そのほかいくつかの依頼講演(4月:東京大学地震研究所,9月:東京大学海洋研究所,スクリプス海洋研究所,10月:海洋研究開発機構)を発表した。

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Works(作品等) 2

  1. 根室フォトコンテスト 2023・優秀賞【納沙布岬部門】「望郷」

    平野直人

    2023年3月 ~ 継続中

    作品分類: 芸術活動

  2. 第15回惑星地球フォトコンテスト・優秀賞「道東太平洋岸の特異な地質と固有のナガコンブ」

    平野直人

    2023年3月 ~ 継続中

    作品分類: 芸術活動

社会貢献活動 8

  1. 清滝小学校依頼授業

    2015年10月1日 ~

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    地震と火山はどこでおこるの?

  2. 磐城高校スーパーサイエンスハイスクール

    2015年4月23日 ~

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    大学生活の紹介と学術講演「深海底の調査と地殻変動」

  3. 東北アジア研究センター公開講演会

    2014年12月6日 ~

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    東北アジアの自然誌 -地球・自然のダイナミクス-「東北アジア地域の地殻変動と太平洋」講演

  4. 海洋と地球の学校

    2014年9月6日 ~

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    大学・大学院生対象、海洋と地球の学校開催。「新種の火山・プチスポット海底火山と海洋プレート、アセノスフェア」講演。

  5. 清滝小学校6年生依頼授業

    2013年10月3日 ~

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    地震と火山はどこでおこるの?

  6. 東北大学附置研究所等一般公開「片平まつり2011」記念講演会における一般講演

    2011年10月9日 ~

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    講演会を開催し、一般市民向け講演「火山はどこで発生するの?~海底火山を掘って考える~」を行った。

  7. 月舘小学校6年生依頼授業

    2010年12月1日 ~

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    伊達市立月舘小学校・教諭からの依頼に基づいて、火山と地震の発生場や最新の深海底科学に関する90分間授業を行った。

  8. 新型火山、チリ沖にも 東北大など発見

    2010年10月6日 ~

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メディア報道 7

  1. Descubren en la Fosa de Japón el campo hidrotermal más profundo del mundo

    El Dias

    2023年7月

  2. Petit-spot volcanoes are the deepest known submarine hydrothermal activity

    Terra Daily https://www.terradaily.com/reports/Petit_spot_volcanoes_involve_the_deepest_known_submarine_hydrothermal_activity_possibly_release_CO2_and_methane_999.html

    2023年7月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  3. Pequenos vulcões submarinos podem influenciar ciclo do carbono na Terra

    Canaltech Canaltech https://canaltech.com.br/meio-ambiente/pequenos-vulcoes-submarinos-podem-influenciar-ciclo-do-carbono-na-terra-251558/

    2023年7月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  4. Petit-spot volcanoes involve the deepest known submarine hydrothermal

    ScienMag https://scienmag.com/petit-spot-volcanoes-involve-the-deepest-known-submarine-hydrothermal-activity-possibly-release-co2-and-methane/

    2023年7月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  5. Unveiling the Deepest Hydrothermal Activity

    todayheadline.co Today Headline https://todayheadline.co/unveiling-the-deepest-hydrothermal-activity/

    2023年7月

    メディア報道種別: インターネットメディア

  6. Petit-spot volcanoes involve deepest known submarine hydrothermal activity, may release methane

    Science X Network Phys.org https://phys.org/news/2023-05-petit-spot-volcanoes-involve-deepest-submarine.html

    2023年7月1日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  7. Small Volcanoes Play Big Role in Clarifying Tectonic Plate Structures

    Mirage.News real-time media portal

    2022年5月11日

    メディア報道種別: インターネットメディア

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学術貢献活動 4

  1. 東京大学地震研究所共同利用研究集会 「海溝海側の変動現象と沈み込み帯へのインプット」

    2023年11月26日 ~ 2023年11月27日

    学術貢献活動種別: 大会・シンポジウム等

  2. 地球惑星科学連合2023年大会「沈み込み帯へのインプット:海洋プレートの進化と不均質」S-CG63

    2023年5月24日 ~ 2023年5月24日

  3. 日本地球化学会第69回年会セッション 「太平洋プレートの変遷史 (S02)」コンビナー

    2022年4月1日 ~ 2022年9月7日

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等

  4. Island Arc特集号"Orogens, Ophiolites and Oceans: A Snapshot of Earth's Tectonic Evolution"編集委員

    2021年4月1日 ~ 2022年8月31日

    学術貢献活動種別: 査読等

その他 14

  1. プチスポット火山のMg同位体組成

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    Mg同位体分析の変動からマントル起源の状態を解明する

  2. アセノスフェアの三価鉄および炭素組成

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    プチスポットマグマの炭素組成および三価鉄組成の実験、分析により、アセノスフェアの化学組成を決定する。

  3. Goldschmidt Conference 「Petit-spot lavas as a window into the geochemistry of the asthenosphere」 講演

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    Goldschmidt Conferenceに参加し講演を行うための渡航

  4. 付加体中のアルカリ岩の成因

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    北海道東部およびカリフォルニアに産する付加体中のアルカリ玄武岩類の成因論

  5. 根室~歯舞群島マグマの成因解明と新型マグマの検証

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    根室~歯舞群島マグマの成因解明と新型マグマの検証

  6. 海洋と地球の学校-大学生・大学院生のための地学研究普及活動

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    海洋研究を主軸に、地球科学を学ぶ全国の大学、大学院生対象に行う勉強会・巡検の開催

  7. 海洋プレート構造と小規模火山活動

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    プレート構造やプレート屈曲に起因する火山活動の時空変遷

  8. 前弧火成活動の成因解明

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    前弧域で活動するアルカリマグマの成因解明

  9. マグマの揮発成分分析とマントル組成

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    マグマ中の揮発成分や微量元素を見積もり、マントル組成を決定する

  10. マグマの複数相飽和実験

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    プチスポットマグマの成因解明

  11. 新種の火山から放出される二酸化炭素と地球の炭素循環

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    プチスポット火山のマグマ中の二酸化炭素濃度を見積もり、水と二酸化炭素の脱ガス過程を考慮し、マグマ発生時の二酸化炭素含有量を見積もる。また、マグマの起源物質や溶融度を考慮し、マントル中の二酸化炭素含有量を決定する。

  12. 西太平洋海山・海洋島の形成史

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    太平洋プレート上の西部海山群の形成史を明らかにする

  13. The 4th volcanic zone, petit-spot, in response to plate flexure

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    サンフランシスコ開催の2009 AGU (American Geophysical Union) Fall Meetingにおける「The 4th volcanic zone, petit-spot, in response to plate flexure」講演

  14. 太平洋プレート上の白亜紀海山海台の関連する地球規模の火山活動の解明、および、その火山活動と地球規模の環境変動との関連

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    北西太平洋に分布する白亜紀の海山海台の研究を行う。これらは、白亜紀の全地球規模の火成活動(白亜紀中期のスーパープルームエピソード;Larson, 1992)の産物であると言われており、地球史上まれに見る規模の白亜紀の環境変動との関連も重要視されている。また、当時形成された海山や海台の年代から、当時の太平洋プレート移動方向、移動速度の情報が得られることが期待され、北西太平洋の海山や海台から得られた岩石試料にAr-Ar年代を与えることにより、古太平洋プレートの運動、またその運動が周囲に及ぼす影響として、環太平洋における白亜紀付加帯の起源が解明されていく可能性がある。

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