米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）地质信息研究部，山冈健研究员、首席研究员佐藤大辅、研究员三国和翁、东京大学研究生院地球与行星科学研究生院诸星昭之。研究生研究小组根据分布在日本列岛和朝鲜半岛的火成岩中所含元素的同位素组成，对白垩纪至古近纪时期的日本列岛进行了研究。伊格尼姆明亮爆发的原因。
Ignimbright 爆发规模巨大形成火山口的喷发指在同一地质短时间内集中发生的现象。这种现象过去已在世界许多地方得到证实，已知在白垩纪晚期到古近纪早期（距今约9000万年至约6000万年）的日本列岛曾发生过。频繁发生的大规模火山口喷发是一种能够对地球表面环境产生重大影响的现象，但关于其发生的原因有多种理论，其原因尚未明确阐明。
这次包含在分布于日本列岛和朝鲜半岛的白垩纪至古近纪的火成岩中锶 (Sr) 和钕 (Nd) 的同位素组成的大量研究成果，我们发现岩浆的同位素组成在大约1亿年前发生了迅速变化。我们还研究了相关岩浆的化学成分随时间的变化如何与当时形成岩石的地点相对应。
结果表明，日本的熔结岩爆发是由在爆发前夕流入大陆板块底部的热地幔引起的。热地幔的流入导致在大陆板块底部扩散的旧海洋板块的边缘转变为地幔。slab 回滚”到达日本的影响造成的。基于这些结果，希望能够澄清世界各地（包括环太平洋地区）发生的火凝灰岩爆发的原因。
这项研究的详细信息将于 2025 年 9 月 2 日发布。地球和行星科学的进展
大约在日本海形成前3000万年，在现今日本列岛所在的欧亚大陆东缘，从白垩纪晚期到古近纪早期（距今约9000万年至约6000万年前），发生了一种被称为“火凝灰岩爆发”的现象，其中发生了大规模的爆炸火山口形成的喷发集中在时间和空间上。火凝灰岩爆发是一种在世界各地的俯冲带都有报道的现象，但除了今天在地球上没有观察到之外，关于其发生背后的机制还有多种理论，其发生的原因仍然未知。大规模火山口喷发伴随着大量火山碎屑物质和火山气体的释放，对气候和社会产生重大影响。阐明如此频繁的巨大火山喷发的条件对于从长远角度理解和预测人类和社会可能面临的自然灾害威胁非常重要。
阐明火成岩爆发背后机制的关键是火成岩，它们是过去发生的岩浆活动的痕迹。其中所含元素的同位素组成记录了岩浆最初出现的地幔和地壳深部的信息，以及地壳物质与岩浆混合程度的信息。此外，通过将火成岩同位素组成的时空变化与火山活动痕迹相结合并进行分析，可以研究岩浆来源和岩浆产场环境与火山活动的关系。
在 AIST，通过对构成地壳的岩石（如火成岩和变质岩）的分布区域进行调查火成活动的历史此次，我们对日本列岛和朝鲜半岛的火成岩分析数据进行了整合和分析，对这些岩浆岩的Sr和Nd同位素组成进行了广泛的分析，并研究了从火成岩爆发开始到结束的岩浆组成的时空变化。
这项研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金“研究活动启动支持（项目编号：23K19076）”的支持。
首先，通过对朝鲜半岛报道的火成岩的形成时间（从 13 亿年前到 5,000 万年前）进行整理，可以清楚地发现，距离日本列岛更近的岩石是在更近的时期形成的。相比之下，由于海洋板块俯冲角度的变化，日本列岛的白垩纪火成岩在接近朝鲜半岛时形成的年龄较年轻[1]。这表明朝鲜半岛和日本列岛同时存在两个不同的岩浆活动场，并且在白垩纪期间它们有逐渐相互靠近的趋势（图1）。此外，在日本列岛的中部、近畿和中国地区，广泛发现了从白垩纪到古近纪时期的大型破火山口火山的痕迹（图1）。在这项研究中，通过汇总其形成的时间和规模，我们发现日本列岛的火凝灰岩爆发仅限于约9000万年前至约6000万年前的时期。
图1火成岩形成时间分布。 5000万年前，日本西南部被认为与现在的方向相比逆时针旋转了约60度。箭头表示形成期间最大梯度的方向。
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
接下来，我们从总共 100 多篇报告朝鲜半岛和日本各地白垩纪到古近纪火成岩 Sr 和 Nd 同位素组成的论文中提取了大约 2,300 个样本的数据，并创建了一个综合数据库，将这些数据与岩石的化学成分和形成时期相结合。通过分析该数据库，我们发现岩石中的二氧化硅（SiO）2) 60%重量以下的同位素组成可以解释为地幔同位素信息，SiO2超过 60%（按重量计）时，有一个同位素组成区域显示出地壳物质显着溶解到岩浆中（图 2 中绿色虚线包围的范围）。当检查相同的数据与岩石形成时间的关系时，我们发现地幔（岩浆的起源）的同位素组成在大约 1 亿年前发生了迅速变化（图 2B）。这一变化表明，就在日本列岛发生火凝结岩爆发之前，不同来源的地幔物质从大陆板块正下方的另一个位置流出。此外，大量地壳物质溶解到岩浆中的时期与火凝结岩爆发相一致，这表明火凝结岩爆发与地幔供热的增加有关（图2B）。
图2 岩石中的SiO与火成岩的Sr和Nd同位素组成2数量 (A) 与岩石形成时间 (B) 之间的关系。岩石形成过程中的SrI87高级/88岩石形成期间的 Sr、εNd(t)143ND/144Nd 被归一化为未分化太阳系原始物质 (CHUR) 的代表性成分。
*这是对原始论文中的数字的引用或修改。
另一方面，公认的理论是，朝鲜半岛火成岩所表现出的同位素组成对应于由于一种称为“板块回滚”的现象而导致的热地幔向大陆板块底部的流入，其中分布在大陆板块底部的旧海洋板块的边缘发生变形，就好像它被滚向地幔一侧一样。 [2]结合朝鲜半岛火成岩地层的运动，可以认为在整个白垩纪期间，高温地幔流动的地方逐渐靠近日本列岛一侧（图3）。
图3 日本白垩纪至古近纪“火凝岩爆发”的发生机制
上述结果表明，白垩纪至古近纪时期日本列岛发生的火凝岩爆发是由从朝鲜半岛迁移到日本列岛正下方的热地幔流入引起的。由此认为，熔凝岩爆发并非俯冲带发展史上的必然事件，而很可能是由外部因素引起的现象。根据这项研究的结果，预计将阐明世界各地（包括环太平洋地区）发生的火凝灰岩爆发的原因。
已出版的杂志：地球和行星科学的进展
论文标题：热地幔流入驱动日本晚白垩世-古新世火熔岩爆发
作者：Ken Yamaoka、Tokiyuki Morohoshi、Daisuke Sato、Kazuto Mikuni
DOI：101186/s40645-025-00755-x
[1] Yamaoka K 和 Wallis SR (2023) 日本西南部的顺时针旋转和弧迁移揭示的伊邪那岐太平洋洋中脊俯冲的时间。地球和行星科学的进展10:62.
[2] 吴凤云、杨建华、徐永光、王尔德 SA、沃克 RJ (2019)华北克拉通中生代的破坏。地球与行星科学年度回顾47：173–195。