ガラパゴスホットスポット

ガラパゴスホットスポット

ガラパゴス諸島の海底地形図とホットスポットがプレート運動に与える影響
ガラパゴス諸島。フェルナンディナ島の上に赤い点があり、マントルプルームのおおよその位置を示しています。
国	エクアドル
地域	ガラパゴス諸島
地域	太平洋
座標	南緯0°22′ 西経91°33′ / 南緯0.37° 西経91.55° / -0.37; -91.55

ガラパゴスホットスポットは東太平洋の火山ホット スポットであり、ガラパゴス諸島の形成と、2つの構造プレート上にある3つの主要な無地震海嶺システム、カーネギー、ココス、マルペロの形成に関与しています。ホットスポットは、ココスプレートとの分岐プレート境界からさほど遠くないナスカプレートの赤道近くにあります。ホットスポットの構造的設定は、ナスカプレートとココスプレートが太平洋プレートと三重会合しているガラパゴスによって複雑になっています。ホットスポット上のプレートの動きは、海嶺に沿った拡大だけでなく、太平洋プレートとココスプレートおよびナスカプレート間の相対的な動きによっても決まります。

ホットスポットは2000万年以上前にできたと考えられており、その間、ホットスポット、これら2つのプレート、およびガラパゴス拡大中心の分岐プレート境界の間で相互作用がありました。ホットスポットからの溶岩は、多くのホットスポットが示す均質な性質を示していません。代わりに、ホットスポットに供給する4つの主要な貯留層の証拠があります。これらは、群島のさまざまな場所、およびガラパゴス拡大中心内でさまざまな程度に混ざり合っています。

1963 年、カナダの地球物理学者 J. ツゾ ウィルソンは、地震や火山活動のほとんどがプレート境界で発生するにもかかわらず、プレート境界から遠く離れた場所で発生する理由を説明するために「ホットスポット」理論を提唱しました。この理論では、地球上の特定の地点の下に、小さく、長期間にわたって非常に「熱い」マグマの領域があると主張しました。「ホットスポット」と呼ばれるこれらの場所は、局所的な熱およびエネルギー システム (熱プルーム) を提供し、地表での火山活動を長期間維持します。この火山活動によって海山が形成され、最終的には海流より上に上昇して火山島が形成されます。プレート テクトニクス理論で説明されているように、プレートの滑り運動によって島がホットスポットからゆっくりと離れると、マグマの供給が途絶え、火山は休火山になります。その間、このプロセスが再び繰り返され、今度は新しい島が形成され、ホットスポットが崩壊するまで続きます。この理論は、ハワイ・天皇海山列を説明するために考案された。ハワイ・天皇海山列では、太平洋プレートの移動方向に沿って北西方向に歴史的な島々が連なっている。初期の理論では、プルームの熱源は地球深部にあるとされていたが、最近の研究により、科学者はホットスポットは実際には動的であり、自ら動くことができると信じるようになった。^{[1] [2]}

ガラパゴスホットスポットは非常に複雑な地質学的環境にあります。ココスプレートとナスカ プレートの間の拡大海嶺のすぐ近くに位置しています。ホットスポットは過去2000万年にわたってプレートと拡大海嶺の両方と相互作用しており、プレートに対するホットスポットの相対的な位置は変化しています。カーネギー、ココス、マルペロス海嶺の溶岩の地震速度勾配が類似していることから、ホットスポットの活動は複数の活動と休止期間ではなく、単一の長いマントル溶融の結果であるという証拠があります。^[3]

ハワイでは、それぞれの火山が活動期に違いがあることが証拠から示唆されています。ホットスポットが太平洋プレートのその部分の下に移動してから休眠状態になり、その後消滅して海の下に浸食されるからです。ガラパゴス諸島ではそうではないようです。代わりに、広い範囲で同時火山活動の証拠があります。^[4]ガラパゴス諸島のほぼすべてで、フェルナンディナのホットスポットの現在の場所だけでなく、最近の地質学的過去に火山活動が見られます。^[5] 以下のリストは、ガラパゴス諸島の火山の最後の噴火日を西から東の順に示しています。

ナスカプレートとココスプレートの動きは追跡されている。ナスカプレートは100万年あたり58±2kmの速度で90度移動している。ココスプレートは100万年あたり83±3kmの速度で41度移動している。^[3]時間の経過に伴うホットスポットの位置は、海洋プレートにカーネギー海嶺とココス海嶺として記録されている。

カーネギー海嶺はナスカプレート上にあり、長さ 600 km (373 マイル)、幅は最大 300 km (186 マイル) です。プレート運動と平行に伸びており、東端は約 2,000 万年前に形成されました。海嶺の西 86 度に顕著な鞍部があり、そこから高度が周囲の海底にかなり近づきます。長さ 300 km (186 マイル) のマルペロ海嶺は、かつてはカーネギー海嶺の一部であると考えられていました。^[6]

ココス海嶺はココスプレート上に位置する長さ1000kmの地形で、ガラパゴス拡大中心の西91度トランスフォーム断層からパナマ海岸に向かうプレート運動と平行に向いている。海嶺の北東端は約1300万年から1450万年前に遡る。 ^[6]しかし、海嶺の北端にあるココス島はわずか200万年前にできたもので、海嶺がホットスポットから離れたずっと後の時代に形成されたものである。^[7]ココス海嶺の堆積物に顕著な堆積断層があることから、ココス海嶺はおそらく中部アメリカ海溝に沿った初期の浅い沈み込みの際に座屈したと考えられる。^[8]

ココスプレートとナスカプレートの間のホットスポットと拡大中心の相互作用に関する現在のモデルは、両プレートの尾根、カーネギー海嶺とマルペロ海嶺の分裂、およびホットスポットから離れた場所でのその後の火山活動を説明しようとしています。過去2000万年間に8つの主要な段階がありました。^[6]

1. 1950万年前～1450万年前: ホットスポットはナスカプレート上にあり、カーネギー海嶺とマルペロ海嶺が組み合わさったものを形成していました。噴出した溶岩の種類は、プルーム物質と枯渇した上部マントルの混合物で、現在ガラパゴス諸島中央部で見られる溶岩の種類に似ています。
2. 1450 万年前から 1250 万年前まで: ガラパゴス拡大中心は南に移動し、海嶺はホットスポットの南端を覆いました。ナスカプレート上に噴出する物質が少なくなり、カーネギー海嶺に鞍部が形成されました。ガラパゴス拡大中心の位置の移動により、マルペロ海嶺がカーネギー海嶺から離れ始めました。ホットスポットの溶岩の大部分はココスプレート上で生成され、ココス海嶺の形成につながりました。ここで形成された溶岩は、ガラパゴスの西シールド火山で噴出した溶岩の種類に似ており、主にプルームです。
3. 1200万年から1100万年: ガラパゴスホットスポットはガラパゴス拡大中心の下に中心があります。現在、ココス海嶺にはプルーム型溶岩が豊富にあります。
4. 950 万年前: カーネギー海嶺とマルペロ海嶺の間の亀裂が終わる。
5. 520万年前から350万年前: ガラパゴス拡大中心は別の尾根ジャンプを起こし、現在の方向と同様に、ナスカプレート上で噴出する噴煙とともに北方に移動しました。
6. 350 万年前から 200 万年前: ガラパゴス拡大中心の北に、東西方向に伸びる短命の拡大中心が形成されます。この新しい亀裂は消滅しますが、放棄後の火山活動と、その後のココス島と周囲の海山の形成につながります。ホットスポットの周囲では、プルーム溶岩が優勢です。
7. 260万年前：ガラパゴスホットスポットの北で大きなトランスフォーム断層が発生する。これにより、ウルフ・ダーウィン線状地帯とヘノベサ島周辺でガラパゴス諸島北部の広範囲にわたる火山活動が起こった。^[9]
8. 現在：ガラパゴスホットスポットは拡大中心の南にあり、プルームの地球化学的分帯が存在します。

ガラパゴス諸島とカーネギー海嶺の溶岩の放射性同位元素の分析により、火山地域を形成するためにさまざまな組み合わせで混ざり合う4つの主要なマグマ溜まりがあることが示されています。^{[5] [10]}

4 つのタイプは次のとおりです。

• プルーム – これはプルーム自体に関連するマグマであり、太平洋内の他の海洋島からのマグマに似ています。ストロンチウム (Sr)、ネオジム (Nd)、鉛 (Pb) の比率が中程度であるという特徴があります。プルーム溶岩は主に島の西部、フェルディナンディナ島とイサベラ島周辺で発見されており、ここはホットスポットの現在の位置に近いです。フェルディナンディナ島とイサベラ島で噴出したプルーム溶岩は比較的低温です。分析によると、ハワイの溶岩よりも摂氏100度も低いことが示されています。この原因は完全には解明されていませんが、リソスフェアの冷却、またはマントルの形成時に比較的低温であったことが原因である可能性があります。^[7]その後、中央の島々の南北に馬蹄形に少量見つかり、東に進むにつれて他の貯留層と混ざります。ガラパゴス拡大中心からの溶岩の中には、これらの溶岩の対流と混合により、プルーム溶岩も見つかっています。上部マントルでは、対流によりガラパゴス拡大中心の南から浅い角度でマントル物質が運ばれてきます。この対流により、プルームタイプのマグマが拡大中心に引き寄せられ、そこで噴火します。^{[5] [6]}

• DGM (枯渇したガラパゴスマントル) は、太平洋とガラパゴス拡大中心全体の海嶺玄武岩に似た特徴を持っています。拡大中心の結果として上部マントルが部分的に溶融し、一部の化合物でマントル物質が枯渇します。SrとPbの同位体比は低く、Ndの比は高いです。DGMは、サンティアゴ、サンタクルス、サンクリストバル、サンタフェなどのガラパゴス諸島の中央の島々で見つかります。西、北、南のPLUME溶岩によって形成された馬蹄形の中心を埋めています。^{[5] [10] [11]}

• FLO – (フロレアナ)、その島の溶岩の特徴。この貯留層はマントルプルームに巻き込まれた沈み込んだ海洋地殻からできたと考えられています。SrとPbの比率が高く、微量元素が豊富です。^{[10] [11]} FLOは主にフロレアナ島に関連しており、ガラパゴス諸島の南側の群島に沿った溶岩の混合時に現れ、そこから東と北に薄まります。^[10]

• WD（ウルフ・ダーウィン）は太平洋ではユニークで、インド洋海嶺系の物質に似ています。ウルフ島とダーウィン島、およびウルフ・ダーウィン線状に沿ってそれらを結ぶ海山で見つかります。ユニークな鉛比を持っています。^[10] WDは群島の北側に位置し、東と南に向かって薄くなります。^[5]

• カリブ海の大きな火成岩地域
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