アナヒムホットスポット

アナヒムホットスポット

アナヒム ホットスポット (ブリティッシュ コロンビア州) ブリティッシュコロンビア州のアナヒムホットスポットの位置
国	カナダ
州	ブリティッシュコロンビア
地域	内陸高原
座標	52°56′N 123°44′W / 52.93°N 123.73°W / 52.93; -123.73 —ナスココーン
最新のアクティビティ	二酸化炭素排出量
最後の噴火	7,200年前

アナヒムホットスポットは、カナダのブリティッシュコロンビア州中央内陸部にあるとされるホットスポットです。アナヒム火山帯の火山活動の候補源として提案されています。アナヒム火山帯は、侵食を受けた火山やその他のマグマ地形が300キロメートル (190マイル)にわたって連なる地域です。この連なりは、西のベラベラのコミュニティから東のクェスネルという小さな都市の近くまで伸びています。ほとんどの火山はプレート境界での地質活動によって形成されますが、アナヒムホットスポットは最も近いプレート境界から数百キロメートル離れた場所にあります。

このホットスポットは、ジョン・ツゾー・ウィルソンの古典的なホットスポット理論を用いる3人の科学者によって1970年代に初めて提唱された。この理論は、単一の固定されたマントルプルームが火山を形成し、その後、北米プレートの動きによってその発生源から切り離され、次第に活動が衰え、最終的には数百万年かけて浸食されるというものである。2001年にアメリカ地質学会によって発表されたより新しい理論は、アナヒムのホットスポットは、ウィルソンが提唱した深部プルームではなく、上部マントルからのマントルプルームによって供給されている可能性があることを示唆している。それ以来、断層撮影画像によって、深さおよそ400キロメートル（250マイル）の低速度異常が特定されており、これは湧昇プルームを示唆している。しかし、この測定値は過小評価されている可能性があり、異常は地球内部のより深部で発生している可能性がある。

アナヒム ホットスポットでは、1,450 万年前から火山活動が起こっており、最近の噴火は過去 8,000 年の間に起きています。この火山活動により、組成が二峰性分布を示す岩石が生み出されました。これらの岩石が堆積していた時期と、ホットスポットは地殻の伸張と隆起の時期と一致していました。現代の活動は、地震と火山ガスの放出に限られています。

プレート構造は一般にプレート境界の変形と火山活動に集中する。しかし、アナヒムホットスポットは最も近いプレート境界から約500キロメートル（310マイル）離れている。1979年にアナヒム火山帯を研究していたカナダの地質学者メアリー・ベビア、リチャード・アームストロング、ジャック・サウザーは、ホットスポット理論を用いて、通常の状態から大きく離れたこの火山地帯を説明しました。この理論は、1963年にカナダの地球物理学者ジョン・ツゾ・ウィルソンがハワイ諸島の形成を説明するために初めて考案しました。^[1]

1963 年、ウィルソンは、地球の地表の下に、小規模で長期間にわたり、非常に高温のマグマの領域が存在すると提唱しました。これらの熱中心は、熱的に活発なマントル プルームを形成し、それが長期にわたる火山活動を維持します。このプレート内火山活動により、周囲の地形よりも高い山頂が形成されます。プレート テクトニクスにより、地元のテクトニック プレート (アナヒム ホットスポットの場合は、北米プレート) がホットスポット上をゆっくりと滑り、プルームに影響を与えることなく火山を運びます。数十万年かけて、火山へのマグマの供給が徐々に遮断され、最終的に消滅します。侵食を克服できるほど活動的ではなくなった火山は、ゆっくりと侵食されます。サイクルが続くと、新しい火山中心が現れ、火山の山頂が新たに出現します。このプロセスは、マントル プルーム自体が崩壊するまで続きます。^[2]

この成長と休眠のサイクルは、数百万年にわたって火山をつなぎ合わせ、ブリティッシュコロンビア州沿岸から海岸山脈を越えて内陸高原まで伸びる火山山脈と貫入岩の跡を残します。^[3]ウィルソンの理論によれば、アナヒム火山はホットスポットから離れるほど次第に古くなり、浸食が進むはずであり、これは簡単に観察できます。ブリティッシュコロンビア州沿岸で最も古い岩石であるゲイル・パッセージ岩脈群の岩石は約1450万年前のもので、深く浸食されています。一方、ホットスポットの現在の中心であるナスコ・コーンの岩石は比較的新しく、34万年かそれ以下です。^{[3] [4]ナスコ・コーンから}4キロメートル（2.5マイル）に広がるテフラ層の真上と真下の泥炭の放射性炭素年代測定によると、最新の噴火は約7,200年前に発生したことが示唆されています。^[3]

地球物理学者は、ホットスポットは地球深部にある1つまたは2つの主要な境界、つまり上部対流層と下部非対流層の間の下部マントルの浅い界面、またはより深いD″（「Dダブルプライム」）層（厚さ約200キロメートル（120マイル）で、核とマントルの境界のすぐ上）から発生すると考えています。マントルプルームは、より温かい下部層がより冷たい上部層の一部を加熱したときに、界面で発生します。この加熱され、浮力があり、粘性の低い上部層の部分は、熱膨張により密度が低下し、レイリー・テイラー不安定性として地表に向かって上昇します。^[5]マントルプルームがリソスフェアの底部に達すると、プルームはそれを加熱して溶融物を生成します。このマグマは地表に向かい、溶岩として噴出します。^[6]

ホットスポット理論の妥当性に関する議論は、一般的にアナヒム火山とその近くの地形の着実な年代の進行を中心に展開されている。同様に、東に向かって若くなる時空間的傾向が、南東1,400キロメートル（870マイル）離れたイエローストーンのホットスポット軌跡にも見られる。同じ大陸に2つのホットスポット軌跡が存在し、それらが互いに概ね一致していることは、北アメリカの動きを評価および検証するためのユニークなツールとなる。^[7]

もう一つの仮説は、アナヒムホットスポットはミニプルームによって供給されているというものである。[ ^8]これらのマントルプルームは上部マントルに起源を持つが、後に下部マントルから発生した可能性がある。^{[9]アナヒムミニプルームの議論は、アナヒム火山帯の西端（したがって最古）に2つの小さな}岩脈群が存在することに集中している。この仮定は、巨大な岩脈群が深部マントルプルームの到来を示すという考えに基づいている。^[8]

1977年、ジャック・サウザーはカナダ山脈の火山活動の総合的な研究を行い、ブリティッシュコロンビア州全域にわたる新第三紀から第四紀の火山帯をいくつか描き出した。その1 つが線状のアナヒム火山帯で、その東端にはウェルズグレイ・クリアウォーター火山地帯が含まれていた。 ^[10]しかし、その起源はまだ解明されていなかった。^{[11] 1979年、ジャック・サウザー、メアリー・ベビア、リチャード・アームストロングによって2つの火山テクトニクスモデルが提案された。これには、北米西部の大規模プレートテクトニクスに関連する}応力場によって制御されるホットスポットと伝播する亀裂が含まれていた。^[7]

1981年、カナダ地質調査所のギャリー・C・ロジャースは、マクノートン湖（現在はキンバスケット湖と呼ばれている）の群発地震はアナヒムホットスポットに関連している可能性があると推測した。ロジャースは、地震活動がホットスポットに関連しているのであれば、地表の地震動はホットスポットの通過より100キロメートル（62マイル）遅れているはずだと指摘した。ロジャースが提唱した別の理論は、アナヒムホットスポットがウェルズグレイ・クリアウォーター地域の下にある場合、ホットスポットを取り囲む応力場はそれより約100キロメートル（62マイル）先行しているはずだというものである。^[12]

1987年、カナダの火山学者 キャサリン・ヒクソンは、ウェルズ・グレイ・クリアウォーター火山地帯はアナヒム火山帯の一部ではなく、むしろ既存の地殻の亀裂に沿った裂け目によって引き起こされたリソスフェアの減圧溶融領域を表す別の中心であることを明らかにした。ウェルズ・グレイ・クリアウォーター火山地帯はそれ以来アナヒム火山帯の一部とはみなされておらず、アナヒムホットスポットは現在ナスココーンの地域にあると考えられている。^[10]

アナヒムホットスポットの存在は、クーンら (2015) による火山学速報の詳細な報告書で裏付けられました。これには、ボールドフェイス山とサタ山の火山地帯、およびナスココーンの新しい地球化学および地質年代測定データが含まれていました。得られたデータは、2つの火山地帯の火山活動が隣接するイチャ山脈の盾状火山と同時期であり、両方の火山地帯がブリティッシュコロンビア内陸部のホットスポット上の北米プレートの動きのベクトルと一致していることを示していました。また、アナヒム火山帯の苦鉄質溶岩の微量元素と希土類元素のパターンが海洋島玄武岩に類似していることも指摘されており、ホットスポットのさらなる証拠となっています。^[7]

高解像度の局所トモグラフィーでは、下部マントルのプルームの可能性が示されており、プルーム物質の溜まりは上部マントルの大きな低速度域によって証明されている。これらの低地震速度域は、多くの場合、より高温で浮力の高いマントル物質を示している。低速度域の両側には、振幅の異なる高速度異常が並んでいる。北部の高速度域は、 1億5千万年から5千万年前に大陸北部縁辺に沿った継続的な沈み込みの結果として形成されたバソリスの根の残骸を反映している可能性がある。南部の高速度域は、沈み込み中のファンデフカプレートを表している。ナスココーン付近を中心とする低速度域は、深さ約400キロメートル（250マイル）まで広がっている。しかし、ファンデフカプレートの下のさらに南に、遷移帯を通って下部マントルまで広がっている可能性がある。このことから、アナヒムホットスポットはスラブエッジフロー上のマントルプルームによって供給されているという結論に至った。^{[13]アナヒム溶岩中の}鉛とストロンチウムの同位体研究は、ブリティッシュコロンビア州中央部の下に海洋マントルが存在することを示しており、これは中新世以来アナヒム火山帯の下に沈み込むスラブが存在しないことを裏付けている。^[7]

個々の火山はホットスポットから南西に年間約2～3センチメートル（0.79～1.18インチ）の速度で漂い、それぞれの火山中心はプルームに約200万年を活発に付着して過ごします。 ^[7]ブリティッシュコロンビア州セントラルコーストに位置する最古のアナヒム火山は、1450万年前に形成されました。^{[4]ブリティッシュコロンビア州沖に}海山の形で以前の記録が存在していた場合、この記録はおそらくファラロン/ファンデフカプレートとともに北米の下に沈み込み、失われたでしょう。したがって、ホットスポットが進行中のプレート運動によって北米大陸に位置する前に太平洋に存在していたかどうかは不明です。 ^[7]しかし、過去の地質学的フィールドマッピングと地球化学的研究は、沖合の大陸棚に巨大なプルトンが存在する可能性があることを示唆しています。これらの疑わしい岩体は北東方向に伸びるアナヒム火山帯に沿っており、その年代の推移から、これらの沖合の疑わしい深成岩は中新世のものである可能性が示唆されている。ホットスポット トラックの以前の変位部分は、ハイダ グアイにマセット層の一部として存在する可能性がある。しかし、マセット火山岩が本土で見つかったアルカリ溶岩と組成および同位体的に類似しているかどうかを判断するには、さらにマセット火山岩の分析が必要である。^[14]

火山のマグマの組成は、ホットスポット上で成長し、移動するにつれて時間とともに大きく変化しました。1450万年から300万年前の火山活動は主に珪長質で、大量の流紋岩と粗面岩の溶岩を生み出しました。^{[3] [4]これは、これらの火山の下に厚い}花崗岩構造があり、北アメリカプレートの縁に近いことから地殻変動によって圧縮されたことで説明できます。珪長質溶岩流のユニークな特徴は、シリカ含有量が高いにもかかわらず、流れが非常に流動的であることです。これは、これらの珪長質溶岩の過アルカリ含有量によって、流れの粘度が石灰アルカリ珪長質流の粘度の少なくとも10～30倍低下したためです。^[3]爆発的な火山活動の証拠は、軽石流、層状の凝灰岩、激しく破砕された基盤岩、および流紋岩角礫岩中の粗い基盤岩の含有量が多いという形で存在します。^{[4] [15]}

アナヒムホットスポットのマグマ生成は、過去300万年の間に、より珪長質な組成からより苦鉄質な組成へと移行しました。たとえば、300万年前から33万年前の間に生成されたマグマの多くは、火成岩の フォノライト、粗面岩、粗面安山岩、玄武岩、ベイサナイトでした。この期間に形成された火山は、ほぼ完全にこれらの岩石でできています。フォノテフライトなどの他の火成岩は少量存在し、これらはサター山火山地帯で発生します。過去33万年間の火山噴火は主にベイサナイトであり、最も新しい噴火中心であるナスココーンで発生しました。^[7]これらの噴火によって生成されたバサナイトは、西側の古いアナヒム火山の玄武岩よりも著しく不飽和であり、より深い、またはより枯渇していないマントル源への東方移動を示している可能性があります。 ^[16]アナヒムマグマの全体的な化学と鉱物学は、マントルプルームの上にある初期の大陸リフトの領域に類似しています。 ^[4]

過去1450万年の間に、アナヒムホットスポットでは少なくとも40の火山が形成されました。^{[4] [8]}これらの中心は、ブリティッシュコロンビア州の6つの新第三紀-第四紀火山地域の1つであるアナヒム火山帯を構成しています。^[7]アナヒム火山帯は、噴火した角礫岩、高レベルの深成岩、岩脈群の残骸に縮小した西部セクション、主にシールド火山で構成される中央セクション、およびいくつかの小さな噴石丘で構成され、すべての現代の火山活動の場所である東部セクションの3つのグループに分類できます。^{[4] [15]}

アナヒム火山は、火山円錐、楯状火山、溶岩ドームの3つのタイプに分類されます。^[7]楯状火山は、その大きさ（体積は数百キロメートル）と対称的な形状が特徴です。これらは3つの火山タイプの中で最も顕著で、レインボー山脈は海抜約2,500メートル（8,200フィート）で最も高いです。その外側の斜面は、内陸高原の大部分を占めるチルコティングループのより古い平坦な玄武岩の流れと融合しています。 ^[3]より豊富な溶岩ドームと火山円錐は、サイズがはるかに小さく（体積1キロメートル未満）、これらはイチャ山脈の近くの2つの広大な火山地帯を構成しています。^[7]

アナヒム火山の多くはチルコティン・グループの玄武岩流に囲まれているが、その関係の正確な性質は不明である。^[3]アナヒム火山は独特の遷移地球化学を持っているため、チルコティン玄武岩の供給源であった可能性は低い。チルコティン・グループはカスケード沈み込み帯の背後の背弧伸張に関連していると解釈されている。^[7]

アナヒムホットスポットで発生した火山の種類はそれぞれ、成長と浸食の独自のライフサイクルを持っています。火山円錐は、ストロンボリ式噴火の際に火口の周りに堆積した火山灰に由来しています。それらは、粗面岩、粗面安山岩、玄武岩、フォノライト、ベイサナイト、および少量のフォノテフライトで構成されています。対照的に、溶岩ドームは主に粘性の粗面岩マグマによって形成され、これが地表に噴出し、その後火口の周りに厚く堆積します。これら2つの火山の種類は一般的に規模が小さいため、断続的で短命な活動の産物である可能性が高いです。サター山、ボールドフェイス山、プンクトゥレンクット山などのより大きな構造は例外です。活動が終了すると、浸食により最終的に円錐とドームは溶岩栓などの火山残骸になります。^[7]

シールド火山は、少なくとも 2 段階の火山活動を経る。初期のシールド段階は火山活動が最も活発で、主に流動性の過アルカリ性珪長質マグマが大量に繰り返し噴火し、次第に進化していく。^{[7]この段階では、}イルガチュズ山脈の場合のように、小さな山頂カルデラが形成されることがある。^[3]シールド段階が完了すると、ポストシールド段階が続く。この活動段階は、小さな噴石丘やキャッピングフローとして表れる少量の苦鉄質溶岩を特徴とする。^[7]河川浸食によるシールドの切断も明らかで、深く刻まれた放射状の谷が形成される。^[17]

長期にわたる侵食により、火山の痕跡のほとんど、あるいはすべてが除去され、その下にある固まったマグマ系が露出します。このような系は地表から1 ～ 4 キロメートル (0.62 ～ 2.49 マイル)下にあり、岩石は半深成岩から深成岩まであります。キング島のプルトンやベラベラ、ゲイル・パッセージの岩脈群の露出は、この段階の侵食の代表的な例です。^[4]

クイーン・シャーロット湾で約1700万年前まで起こった地溝と地殻の伸張は、アナヒム・ホットスポットの前期中新世の通過と関連づけられている。ヨラスとチェイス（1981）は、アナヒム・プルーム上の地殻下の溶融によって地域の地殻が弱まり、地溝の発達の土台ができたと提唱した。その後、広範囲にわたる火山活動によって、地溝の地域と北西に伸びる横ずれ断層に沿って、地上の玄武岩と流紋岩が流れ出た。ハイダ・グアイは、サンドスピットとラスコーン島を貫く一連の断層に沿って、北に約70キロメートル（43マイル）移動した。この地溝と地殻の伸張の時期は、クイーン・シャーロット盆地の形成に貢献した。^[18]

地溝帯が発達している間、保守的なプレート境界は地溝帯の陸側端から北に伸びていただろう。そのようなプレート境界は、米国カリフォルニア州のカリフォルニア湾 ・サンアンドレアス断層系に類似していたかもしれない。このタイプの構成は、地溝帯に70キロメートル（43マイル）の開口部を形成するために、数百万年だけ存在していればよかった。あるいは、ハイダ・グアイ・ブロックは、より長い斜め収束期間中に沖合プレートと部分的にしか結合していなかったのかもしれない。^{[18]おそらく1500万年ほど新しい}深海堆積物が、アナヒム・ホットスポットが通過したときに地溝帯内に堆積した。^{[18] [19]}

約1000万年前から、アナヒムホットスポットはベラクーラ-オーシャンフォールズ地域の下を通過し始めました。^[20]これは、南中央海岸山脈の地域的な隆起の増加と一致していました。^[7]ホットスポットが800万年前にチルコティン高原に到達した後、隆起は減少しました。 ^[20]これは、隆起がアナヒムホットスポットによって熱的に駆動され、リソスフェアを薄くし、地殻下および表面の熱流束に変化をもたらした可能性があることを示唆しています。^{[7] [21]}数百万年にわたって、南中央海岸山脈のホットスポットの期間中に約1キロメートル（0.62マイル）の隆起が達成されました。^[20]

アナヒムホットスポットは、390万年から140万年前の間、チルコティン高原の複雑な構造を呈する地域に位置していた。この複雑さにより、ホットスポットと既存の断層系との相互作用が生じた可能性があり、正断層に沿ってマグマが上昇し、長さ50キロメートル（31マイル）の南北方向の火山列を形成した。イチャ山脈は交差点の真上に発達したが、サター山火山地帯は断層系のより遠位部に沿って発達し、イチャ山脈から離れた。隣接するイルガチュズ山脈とレインボー山脈に隣接した広大な火山地帯が存在しないことは、これらの火山に関連する断層系が存在しないことを示唆しているのかもしれない。^[7]

アナヒムホットスポットでは、歴史上、火山噴火は発生していない。しかし、2007年以降、ナスココーン付近で火山性地震と二酸化炭素排出が記録されている。 ^[7] 2007年以前には歴史的地震活動の証拠がないため、この地域は地殻構造的に安定しており、ネチャコ盆地はブリティッシュコロンビア州で最も地震活動の少ない地域の一つとなっている。^{[7] [22]}

2007年10月9日から2008年5月15日まで、ナスコ・コーンの西約20キロのネチャコ盆地でマグニチュード2.9に達する一連の地震が発生した。そのほとんどは地表から25～31キロの深さで発生しており、最下層地殻内で発生したことを示している。地震波の分析から、群発地震はマグマの貫入による深部の岩石の脆性破壊と破砕によって引き起こされたことが示唆されている。地震の回数と規模が小さすぎたため、火山噴火は起こらなかった可能性が高い。^[22]とはいえ、これらの地震はアナヒム・ホットスポットが地震活動が活発であり、小規模なマグマの動きがまだ起こり得ることを示唆している。^[23]これらの地震は感じられないほど小さかったが、アナヒム火山帯内で地震活動が著しく集中していることを示しているため、地元で大きな関心を集めた。^[22]

ナスココーン付近の2つの湿原の複数の噴出口から、二酸化炭素が活発に放出されている。 ^{[24]これらの噴出口は、湿原の表面に孤立した小さな}石灰華の丘の形をしている。2013年には、部分的に水没した噴出口のある丘から二酸化炭素が安定して放出されていることが確認された。2015年には、石灰華の丘のないいくつかの新しい噴出口から、二酸化炭素ガスが活発に放出されていた。 ^{[25]二酸化炭素ガス放出中の}炭素13同位体の分析から、マグマ起源であることが示唆されている。^[24]これにより、火山性地熱システムの可能性が浮上し、その存在は、探査と知識のための資源ターゲットプロジェクトの一環として、Geoscience BCによって調査されている。^{[26] [27]地表に}温泉や地熱の証拠がないことから、そのようなシステムの熱源は地下の非常に深いところにあることが示唆されている。^[27]

アナヒムのホットスポットは、ハイウェイ97号線のクェスネルから伐採道路網を通ってアクセスできる遠隔地にあります。^[3]このため、将来の噴火に関する最も差し迫った危険は、地元の人だけが懸念するものです。^{[28]人口密度は高くありませんが、この地域には}林業があり、ナスコという小さなコミュニティがあります。^[22]ナスコのテフラの中に焼けた木があることから、この地域は火山噴火による森林火災が発生しやすいことがわかります。また、噴火柱が発生した場合、地元の航空交通が混乱するでしょう。^[28]火山灰は視界を低下させ、ジェットエンジンの故障やその他の航空機システムの損傷を引き起こす可能性があります。^[29]火山活動が再開すると、苦鉄質のシンダーコーンが形成される可能性が高く、最新のそのようなイベントは、7,200年前のナスココーンの噴火で発生しました。^{[2] [16]}しかし、アナヒムホットスポットの以前の活動に典型的な、より塩基性の低いマグマの噴火も排除できない。^[2]

• 火山ホットスポットのリスト
• カナダの火山一覧
• 西カナダの火山活動