日本海洋地球科学技术机构(以下简称“JAMSTEC”)、米乐m6官方网站(以下简称“AIST”)、国立大学法人地震研究所、东京大学地震研究所(以下简称“地震研究所”)的联合研究小组在JAMSTEC的海洋研究船“夏岛”号上,在距日本45公里以上的海域进行了学术调查。小笠原群岛的西之岛。 (※)
在这次调查中,我们拍摄了西之岛周围的海底,测量了海底地形,收集了海底熔岩样本。我们还收集了西之岛喷发活动喷出的火山灰,观察了持续的喷发。
未来,我们将分析这次调查获得的样本,旨在得出能够解开“大陆形成之谜”的结果,这就是我们赖以生存的地球的形成方式。
(*) NT15-E02巡航(首席研究员:田村义彦,JAMSTEC大洋钻探科学研究与发展中心,地幔与岛弧钻探研究组,组长,研究时间:2015年6月11日至6月21日)
船上研究人员:JAMSTEC(Monma Yamato,亚历山大·尼科尔斯、佐藤智树)、AIST/JAMSTEC (Osamu Ishizuka)、地震研究所 (Fuka Maeno)、NHK (Katsuhiko Takano)、NHK Enterprises (Yasuhiro Koyama)
自 2013 年 11 月以来,西之岛的火山活动一直持续,该岛位于东京以南约 1,000 公里、小笠原群岛父岛以西。因海底火山喷发而诞生的“新”西之岛,直径已增长至约21公里,海拔超过140m(日本海上保安厅、日本地理调查院),并在持续扩张。水下火山一次持续喷出如此多的熔岩是极其罕见的现象,我们相信西之岛的这次喷发现象不仅仅是岛屿的扩张,而且具有重大的科学意义。
一般来说,地球的大陆地壳由“安山岩”和“花岗岩”组成,海洋地壳由“玄武岩”组成。另一方面,迄今为止的研究表明,大约 40 年前西之岛喷发的所有熔岩都是安山岩(AIST)。为什么安山岩岩浆会在西太平洋岛屿上喷发?针对这个问题,有人提出了一个假说:西之岛的喷发过程和喷出的熔岩的生成过程,正是从海洋中“诞生大陆”的表现。 39亿年前的古代地球被认为是一个被海洋覆盖的水生星球,但西之岛的喷发活动可能为了解海平面以上的陆地是如何形成的提供了线索。
基于这样的科学背景,JAMSTEC为了不错过西之岛喷发现象的机会,以“夏岛”为对象进行了这次调查。此外,为了有效利用通过调查西之岛周边海域来接近西之岛的极其宝贵的机会,我们决定收集西之岛喷出的火山灰样本,并目视观察喷发现象。
3-1。海底地形测量
我们使用安装在船上的多波束回声测深仪对西之岛以外 45 公里处的海底地形进行了详细调查(图 1)。结果,与2008年日本海上保安厅进行的海底地形调查相比,没有明显变化,我们能够确认这次喷发的熔岩流没有到达岛外45公里,也没有形成新的海底喷流。从距西之岛45公里的距离观察,在海中没有发现火山漂浮物,这一事实也支持了这一研究结果。
3-2。拍摄海底并收集熔岩样本
本次调查共11次深海拖航测量系统“Deep Tow”上进行了潜水调查,从浅水区(水深约200m)到深水区(水深约2000m)对西之岛火山的海底进行了观察和拍摄(照片1),并使用挖泥船(一种用于收集海底地质样本的箱形仪器)收集了各种熔岩样本。这些熔岩样本均与此次喷发活动无关,但采集到的含有橄榄石的熔岩以及与从马里亚纳群岛弧海底火山收集到的原生岩浆特征相似的熔岩(图2),可能是掌握着大陆诞生关键的样本。
3-3。构成火山灰的颗粒
此次调查中,观察到西之岛的火山灰曾多次落入船上,并在船头和驾驶台放置30×24厘米的托盘,历时约24-36小时,在5天内共采集了4次火山灰样品。收集量各为3-20毫克,但除此之外,还收集了堆积在舰桥和船侧的约6克火山灰。
收集在托盘中的火山灰的颗粒尺寸根据收集的不同而不同,范围从小于约100μm到最大颗粒尺寸约500μm。颗粒大小的差异被认为是由于船舶穿过羽流的位置、距火山口的距离、当时的风速和喷发强度等因素造成的。
组成颗粒主要为黑色和棕色透明玻璃颗粒。黑玻璃大多具有玻璃光泽,断面尖锐或细胞壁保存,也观察到球形、水滴状、带状颗粒(照片3)。大约10%的黑色颗粒是致密或轻微泡沫状的岩石碎片,没有可见的玻璃光泽。另一方面,棕色颗粒致密,发泡良好,80-90%的颗粒致密,许多颗粒呈现玻璃光泽。一些棕色致密颗粒的形态略呈圆形,并观察到少量斜长石的游离晶体和碎片。
从这些观测结果来看,人们认为构成火山灰的许多颗粒源自当前活跃的岩浆,并在喷发后迅速冷却,即所谓的本质玻璃。然而,人们认为先前在火山口内喷发的一些玻璃和岩石碎片被卷入喷发并再次喷发。
3-4。火山大厦附近喷发活动的观察
6月13日至18日连续6天,我们在船上观测了西之岛(超过45公里)的喷发活动状况。斯特龙博利式喷发已证实岩浆供应仍在继续,且不会停止从熔岩中流出。根据船舶的位置、从同一位置拍摄的岛屿形状以及岛屿的轮廓(日本海上保安厅)斯科里亚山的海拔据估计,其海拔约为 140-150m,因此认为自 2015 年 3 月 1 日(日本地理空间信息管理局)测量海拔为 137m 以来,矿渣山的海拔有所升高。
熔岩流从斯科里亚山东坡形成的小锥体(海拔约100m)的脚部向南流动,形成缓坡,到达大海,并继续扩大岛屿(照片4,左上)。
每隔数十秒至一分钟,深褐色羽状物从斯科里亚山山顶火山口(直径50-60m)猛烈升起,并证实这些羽状物经常伴随着弹道发射(照片4右上和左下)。
在西之岛东南端,可以看到熔岩流流入大海,冒出水蒸气的白烟(图5)。根据地形特征、白烟分布以及红外相机拍摄的热图像(图6),认为熔岩流是从海拔70-80m左右的小锥脚处流出,顺东南坡流下,流入岛南岸海域。
今后,通过对本次调查中获得的各种熔岩和火山灰样本进行更详细的分析,我们将调查导致此次西之岛喷发的岩浆的特征和变化,验证上述大陆形成的假说,并旨在阐明地球上形成安山岩这一大陆物质的岩浆是如何形成的。
此外,此次观测结果是自2013年11月确认喷发开始以来,从海上连续进行6天观测的少数案例之一,对于了解喷发活动的转变有很大帮助。