日本海洋地球科学技术机构海洋钻探科学研究开发中心（会长：Asahiko Taira，以下简称“JAMSTEC”）高级研究员田村义彦（Yoshihiko Tamura）和技术人员佐藤智树（Tomoki Sato）将由米乐m6官方网站（所长：Ryoji Chubachi，以下简称“AIST”）任命活断层和火山研究部首席研究员 Osamu Ishizuka 合作我们与新西兰坎特伯雷大学的 Alexander R L Nichols 教授合作，收集并分析了小笠原群岛西之岛海底和陆地上喷发的熔岩（图 1、2、3 和 4）。结果，我们发现西之岛正下方的地幔正在融化并喷出安山岩浆。
安山岩浆是太阳系中一种独特的只向地球喷发的岩浆，作为形成大陆地壳的原料，深入参与了地球表层的形成。该研究小组提出了西之岛安山岩浆喷发可能再现大陆面貌的假设（2016 年 9 月 27 日报道），但这项研究的结果证明了这个假设。
到目前为止，独特的博宁石这样的安山岩浆直接从地幔生成，这项研究首次在目前活跃的海底火山安山岩中发现了这一点的证据（图 5、6、7 和 8）。这一结果预计将在阐明地球上大陆的起源和阐明形成人类活动基础的土地的过程中发挥重要作用。
这项研究成果得到了 JSPS 科学研究补助金 JP17H02987 和 JP17K05686 以及韩国能源技术评估研究所国际能源联合研究与开发计划的支持。此外，该结果利用了与日本广播公司（以下简称“NHK”）共同研究获得的知识。
这项研究成果于11月9日（日本时间）发表在日本地质学会国际期刊《Island Arc》上。
标题：小笠原弧上的西之岛火山：来自海洋的新大陆？
https://onlinelibrarywileycom/doi/101111/iar12285
作者：田村义彦1，石冢修1, 2，佐藤智树1，亚历山大·R·L·尼科尔斯3
1。 JAMSTEC 海洋钻探科学研究与开发中心、2 AIST 活断层和火山研究部、3 坎特伯雷大学
大陆的平均成分是安山岩，而海底则由玄武岩构成。人们认为，形成大陆的安山岩具有在大陆上喷发的特征，但最初被海洋覆盖的地球上大陆是如何形成的，一直是地球科学的一个重大难题。
与此同时，西之岛于 2013 年 11 月爆发了 40 年来的首次喷发，引起了人们的关注，它可能为我们赖以生存的土地如何诞生提供线索，而这一过程可能正在重现“大陆的诞生”（图 1 和图 2）。
2016年，该课题组根据前期对包括西之岛在内的伊豆-小笠原岛弧和北美阿留申岛弧的研究，发现安山岩岩浆具有从地壳薄的大洋岛弧喷发的特征，并提出了“大陆形成于海洋”的新假说。
不过，当时的研究并未包括对西之岛上最近喷发的熔岩或喷发后在海底迅速冷却的岩石样本进行分析，因此必须对这个样本进行分析和验证，以证明这一假设。
为此，本研究小组利用JAMSTEC的海洋研究船“夏岛号”、深海潜水研究船支援母船“横须贺号”、私人研究船“海洋丸3号”和一架无人驾驶直升机对西之岛进行了调查，目的是从喷出的熔岩成分中调查地幔和岩浆的起源，并收集和分析熔岩。首次使用各种方法对直接从西之岛及其周围水域采集的岩石样本进行综合分析。
西之岛是一座巨大海底火山的顶部，从 3000 米深处升起（图 4），火山建筑物的大部分位于海面以下。对从陆地和海底采集的熔岩进行分析，再次证实西之岛海底火山的主体是安山岩。另一方面，人们发现周围海域的小海丘是由玄武岩熔岩构成的，它是在地幔中形成的原生岩浆的组成随着时间的推移，从玄武岩变为安山岩。
接下来，为了澄清形成西之岛的安山岩浆的起源，我们分析了在海底快速冷却的熔岩。这是因为水下喷发的熔岩保留了其原始矿物组合和早期因快速冷却而结晶的橄榄石（图5）。因此，安山岩和橄榄石的成分揭示了西之岛正下方的地幔中岩浆是如何形成的。
2016年，我们提出了安山岩浆直接生成于海底以下地幔中的新假说。现在，通过对西之岛及其周边海域熔岩的观测和综合分析，我们发现了安山岩浆直接生成于海底以下地幔中的证据。通过验证这一假设，我们已经接近解开地球科学中的一个重大谜团：地球上的大陆是如何形成的（图 6）。
特别是，研究表明，需要像西之岛那样的薄地壳（图 7）才能直接在地幔中生成安山岩。西之岛的安山岩有一个负异常，它含有的Eu（铕）元素比元素周期表上邻近的稀土元素要少。为了澄清这种异常的原因，我们研究了是否可以通过假设形成岩浆源的各种地幔岩石来解释铕的负异常。结果表明，岩浆来源为含有斜长石的橄榄岩，仅在地下30公里以下的深度才稳定。换句话说，为了在地幔中产生安山岩浆，地幔必须位于较浅的位置，即地壳必须很薄。这一结果有力地支持了之前的假设。如果地壳超过30公里，如伊豆大岛和三宅岛，就没有含有斜长石的橄榄岩，因此地幔中不产生安山岩。
作为大陆物质的安山岩仅在像西之岛这样地壳薄的海洋岛弧中地幔中生成，这一事实改变了传统观点的大陆形成机制（图8）。