伊豆・小笠原・マリアナ弧
  西太平洋のIBM弧系。矢印付きの線は、弧全体の東西プロファイルのおおよその位置を示しています。

伊豆・小笠原・マリアナ（IBM）弧系は、ミクロネシアにあるプレート収束境界です。IBM弧系は、東京からグアムを越えて南に2,800km以上広がり、伊豆諸島、小笠原諸島、マリアナ諸島を含みます。IBM弧系の大部分は海面下に沈んでいます。IBM弧系は、西太平洋のフィリピン海プレートの東縁に沿って位置しています。地球の固体表面で最も深い裂け目であるマリアナ海溝のチャレンジャー海淵がある場所です。

IBM弧系は、西太平洋プレートの沈み込みによって形成されました。IBM弧系は現在、ジュラ紀中期から白亜紀前期のリソスフェアを沈み込んでおり、北部では新しいリソスフェア、南部では古いリソスフェアが分布しています。これには最古の（約1億7000万年前、Ma）海洋地殻が含まれます。沈み込み速度は、南部では年間約2cm（1インチ）、北部では年間約6cm（2.5インチ）と変化しています。

これらの島弧を構成する火山島は、沈み込んだプレートが十分な深度に達し、温度がこれらの物質の放出を引き起こす際に、揮発性物質（閉じ込められた水蒸気やその他のガス）が放出されたことで形成されたと考えられています。関連する海溝は、太平洋プレートの最も古い部分（最西端）が年月とともに密度を増し、このプロセスによって最終的に西側の地殻の下に沈み込む際に最低点に達することで形成されます。

IBM 弧系は、海洋内収束縁辺 (IOCM) の優れた例です。IOCM は海洋地殻上に形成され、日本やアンデスなどの大陸地殻上に形成された島弧とは根本的に対照的です。IOCM の地殻は、アンデス型縁辺の下の地殻よりも薄く、密度が高く、難溶性であるため、IOCM の溶融物と流体の研究により、アンデス型収束縁辺の場合よりもマントルから地殻へのフラックスとプロセスをより確実に評価できます。IOCM は大陸から遠く離れているため、大量の沖積堆積物と氷河堆積物の影響を受けません。結果として堆積層が薄いため、島弧のインフラストラクチャを調査し、沈み込んだ堆積物の質量と組成を決定することがはるかに容易になります。IOCM の海底部分で見つかった活発な熱水系は、地球の重要な鉱床がどのように形成されたかを研究する機会を与えてくれます。

IBMアークシステムの境界

IBM 弧系によってその約 5000 万年の歴史の間に作られた地殻とリソスフェアは、現在の IBM 海溝から 1,000 km 離れた、はるか西の九州・パラオ海嶺 (西フィリピン海盆のちょうど東) まで今日見つかっています。IBM 弧系は、沈み込み帯の活動の表層表現であり、これがその垂直範囲を定義します。IBM 弧系の北の境界は、南海トラフを北東にたどり、本州南部に達し、東の沖合に日本海溝まで続く複雑な逆断層系に加わります。IBM 海溝、日本海溝、相模海溝の交差点は、地球上にわずか 2 つしかない海溝-海溝-海溝三重会合点の 1 つである房総三重会合点です。IBM 弧系の東側は、非常に深い海溝によって境界が定められており、その深さはチャレンジャー海淵のほぼ 11 km から、小笠原台地が海溝に進入する 3 km 未満まで及びます。南の境界は、ベラウ付近でIBM海溝が九州・パラオ海嶺と交わる地点にあります。このように定義されるIBM弧系は、北緯11度から北緯35度20分まで、緯度25度以上に広がります。

プレート運動

沈み込み帯の浅い部分の断面図。伊豆・小笠原・マリアナ弧の南部などの活発なマグマ弧と背弧盆地の相対的な位置を示しています。

IBM 弧系は、少なくとも第一近似では、フィリピン海プレートの一部です。IBM 弧は内部で変形しており、実際、南部ではマリアナ プレートと呼ばれる小さなプレートがマリアナ トラフの拡大海嶺によってフィリピン海プレートから分離されていますが、フィリピン海プレートとそのリソスフェア近隣プレートのおおよその速度と方向について議論することは依然として有用です。なぜなら、これらは、物質が沈み込み工場にどのくらいの速さで、どの流線に沿って供給されているかを第一に定義するからです。フィリピン海プレート (PH) には、太平洋 (PA)、ユーラシア (EU)、北米 (NA)、カロリン (CR) の 4 つの近隣プレートがあります。PH と CR の間には小さな相対運動があります。さらに、CR は IBM 沈み込み工場に物質を供給しないため、これ以上議論しません。北米プレートには日本北部が含まれますが、それとユーラシアの間の相対運動は十分に小さいため、PH と EU 間の相対運動で目的の動きを説明できます。NUVEL-1Aモデル（DeMets et al. 1994 ）に基づく現在のプレート運動モデルから推定されるフィリピン海プレート（PH-PA）のオイラー極は、約8°N、137.3°Eで、フィリピン海プレートの南端付近に位置します。PAはこの極の周りを、PHに対して反時計回りに約1°/Maの速度で回転します。これは、IBMの最南端に対してPAが北西方向に移動しており、約20～30mm/yの速度で沈み込んでいることを意味します。一方、IBMの最北端に対してPAが西北西方向に移動しており、その速度は2倍です。IBMの南端では、カロリンプレートとフィリピン海プレートの収束はほとんど見られません。

IBM弧では海溝の「ロールバック」、つまり海溝が海洋へ移動する現象は起きていない。海溝はユーラシア大陸に向かって移動しているが、急速なPH-EU収束により、IBM弧系では強い伸張状態が維持されている。IBM南部の沈み込むプレートはほぼ垂直に配向しており、強い「シーアンカー力」を及ぼし、プレートの横方向への動きを強く抑制する。背弧盆地の拡大は、シーアンカー力と急速なPH-EU収束の複合効果によるものと考えられている（Scholz & Campos 1995）。沈み込むスラブの引力によって引き起こされるこれらの異なる拡大速度により、海底の拡大とマグマの湧昇が起こり、沈み込み帯の先端付近で新たな海洋地殻が形成される。

PA弧系とIBM弧系間のプレート収束の傾斜角は、IBM弧系に沿って顕著に変化する。地震の滑りベクトルから推定されるプレート収束は、マリアナトラフの北端に隣接する最北部のマリアナ諸島ではほぼ横ずれであり、そこでは背弧盆地の開口によって弧が「湾曲」し、その結果、収束ベクトルとほぼ平行に走る海溝が形成される。収束はマリアナ弧系の大部分で強く斜めであるが、最南部のマリアナ諸島と伊豆・小笠原諸島の大部分ではより直交に近い。McCaffrey 1996は、前弧における弧平行滑り速度が北部マリアナ諸島で最大30mm/年に達すると指摘している。マッカーフリー氏によれば、これは高品位変成岩の剥落など、地質学的に重大な影響を生み出すのに十分な速さであり、 IBM 南部の前弧がIBM 北部の前弧よりも地殻変動的に活発である理由の 1 つを説明するものである。

IBM弧系の地質史

IBM弧系の地殻変動史を東西断面に沿って簡略化して示した図。赤はマグマ活動地域、青はマグマ活動が停止した地域を示す。

IBM 弧系の進化は、収束縁辺の中でも最もよく知られているものの 1 つです。IBM は常に強い伸張を受けている弧系であったため、その構成要素はパラオ・九州海嶺から IBM 海溝まで広い地域に及びます (最初の右図を参照)。一般的に、最も古い構成要素は最も西にありますが、進化の完全な記録は前弧に保存されています。IBM 沈み込み帯は、西太平洋の古くて密なリソスフェアが半球規模で沈み込むことによって始まりました ( Stern & Bloomer 1992 )。真の沈み込みの始まりによって、マグマ弧は現在の位置、つまり海溝から約 200 km 離れたところ近くに局在化し、前弧下のマントルが安定して冷却することができました。この弧は約 3000 万年前まで安定し、その時点でリフトしてParece Vela盆地を形成し始めました。約 2500 万年前、IBM 弧の最北部でも拡大が始まり、南に伝播して四国盆地を形成しました。パレスベラ盆地と四国盆地の拡大系は約2000万年前（約2000万年前）に出会い、パレスベラ盆地・四国盆地の複合拡大系は約1500万年前（約1500万年前）まで拡大を続け、最終的に地球最大の背弧盆地を形成した。この島弧はリフティング中に分断されたが、海底拡大が始まると独立したマグマ系として再び形成され始めた。島弧の火山活動、特に爆発的な火山活動はこの時期の大部分で衰退したが、南部で約2000万年前、北部で約1700万年前に再活動が始まった。北部IBMと南部IBMのテフラは、現代の島弧で観測される強い組成の違いが島弧の歴史のほとんどを通じて存在し、北部IBMはより枯渇し、南部IBMは比較的豊富であったことを示している。約1500万年前（約1500万年前）、最北のIBMは本州と衝突し始めたが、これはおそらく南海トラフに沿った新たな沈み込みの結果である。マリアナトラフ背弧盆地を形成する新たなリフティングは、1000万年以降に始まり、海底拡大は約300万～400万年前に始まりました。背弧盆地の形成においては、弧の破壊が最初の段階であるため、現在のマリアナ弧の火山は300万～400万年より古いとは考えられませんが、伊豆・小笠原諸島の火山は約2500万年も古い可能性があります。伊豆諸島の島嶼間リフトは約200万年頃に形成が始まりました。

IBM アークシステムコンポーネント

IBMマグマ弧に沿った簡略化された海底地形図
IBM弧系全体の簡略化された海底地形図。おおよその位置は最初の図に示されています。Tはトレンチの位置を示しています。

IBMの3つのセグメント（右図）は、接近するプレートの変動とは対応していません。境界は、伊豆セグメントと小笠原セグメントを分ける姑息岩構造線（北緯約29度30分）と、小笠原セグメントとマリアナセグメントの境界を定めるマリアナトラフ背弧盆地の北端（北緯約23度）によって定義されます。前弧、活動弧、背弧は、これらの境界の両側で異なる方法で表現されます（下図を参照）。前弧は、海溝と弧のマグマフロントの間の弧系の一部であり、マグマフロント付近に位置する前弧の隆起セクター（「フロントアーク」と呼ばれることもあります）が含まれます。グアムから日本までのIBM前弧は、約200kmの幅です。前弧の隆起部は始新世の火成岩基盤岩からなり、その上に始新世以降の礁段丘が広がり、グアム島北方からマリアナ諸島のフェルディナンド・デ・メディニラに至る島嶼列を形成している。同様に、小笠原諸島や小笠原諸島は主に始新世の火成岩で構成されている。IBM前弧や海溝には付加体プリズムは存在しない。

島弧のマグマ軸は、本州からグアムにかけて明確に定義されている。この「マグマ弧」は海底であることが多く、火山は水深1～4kmの海底プラットフォーム上に形成されている。伊豆セグメントには、大島、八丈島、三宅島などの火山島が一般的である。さらに南の伊豆セグメントには、いくつかの海底珪長質カルデラも含まれる。伊豆弧セグメントには、島弧間リフトも点在している。姑息岩構造線の南にある小笠原セグメントには、ほとんどが海底火山で、西ノ島のように海面よりわずかに隆起している火山もいくつかある。小笠原セグメントは、マグマ弧と小笠原諸島前弧隆起の間にある小笠原トラフという深い盆地によって特徴付けられる。 IBM弧（IBMが日本で陸地となる伊豆半島を除く）の最高標高は、小笠原セグメントの南部にあり、南硫黄島と北硫黄島という死火山島が海抜1,000メートル近くまでそびえ立っています。伊豆半島と小笠原セグメントのマグマ弧に関連する海底地形の高地は、日本の出版物ではしばしば七島海嶺と呼ばれ、小笠原諸島はしばしば小笠原諸島と呼ばれます。珍しい組成の溶岩を噴出する火山（ショショナイト地域）は、硫黄島を含む小笠原弧セグメントとマリアナ弧セグメントの境界部に見られます。マリアナのマグマ弧はウラカスの北に海底があり、その南のマリアナ弧には火山島が含まれます（北から南に）：アスンシオン、マウグ、アグリガン、パガン、アラマガン、ググアン、サリガン、アナタハン。マリアナ火山はアナタハンの南で再び海底になります。

3つのセグメントの背弧地域は大きく異なっています。伊豆セグメントは、マグマフロントから南西方向に伸びる複数の火山性横列によって特徴付けられます。マグマに乏しい小笠原弧セグメントには、背弧盆地、島弧間リフト、後弧横列は存在しません。マリアナセグメントは、マリアナトラフとして知られる活発に拡大する背弧盆地を特徴としています。マリアナトラフは走向に沿って顕著な変化を示し、19度15分以南では海底が拡大し、それより北ではリフティングが見られます。

グアム南西のIBM弧系は、その北側の地域とは大きく異なります。前弧域は非常に狭く、背弧盆地拡大軸と島弧マグマ系の交差は複雑です。

西太平洋プレートの挙動と構成

太平洋プレート上のもののうち、IBM海溝に流入するものはすべて沈み込んでいます。次の節では、沈み込み直前のリソスフェアの変化と、海溝に隣接する太平洋プレート上の海洋地殻および堆積物の年代と組成について考察します。太平洋プレートの沈み込んだ堆積物と地殻に加えて、上部のIBM前弧から地殻侵食によって沈み込み帯に失われた物質も相当量存在します（Von Huene, Ranero & Vannucchi 2004）。

IBM海溝と外海溝隆起

マリアナ海溝周辺の地質学的関係。左上の地図は地域的な状況を示している。地域地図（左上）の破線枠は、右上の地図に示されている詳細範囲を示している。右上の地図は、マリアナ海溝中央部の両側約100 kmまでの特徴を示している。破線は、下の断面図で解釈されているマルチチャンネル地震反射線53-53の位置を示している。たわみに関連する断層は黒で囲まれている。下の図は、MCSライン53-54に沿った浅いマリアナ沈み込み帯の断面図であり、数値注釈が付けられている（Oakley、Taylor、Moore 2008）。

海溝とそれに伴う外海溝隆起は、太平洋プレートがIBM沈み込み帯へ沈み込み始める地点を示しています。IBM海溝は、太平洋プレートのリソスフェアが沈み込み始める地点です。IBM海溝には目立った堆積物はなく、約400メートルの厚さの堆積物は沈み込むプレートと共に完全に沈み込んでいます。IBM外海溝隆起は、海溝の直前で周囲の海底より約300メートル高く隆起します。海溝へ沈み込もうとするリソスフェアは、海溝のすぐ外側で曲がり始めます。海底は数百メートルの高さの広い隆起となり、「外海溝隆起」または「外海溝隆起」と呼ばれます。沈み込みつつあるプレートには断層が多く存在し、海水がプレート内部に浸透します。そこでは、マントルかんらん岩の水和反応によって蛇紋岩が生成される可能性があります。こうして生成された蛇紋岩は、沈み込みの結果、マントル深部へ水を運ぶ可能性があります。

太平洋プレート最西端の地質と構成

太平洋プレートはIBM海溝で沈み込むため、IBMの下に何が沈み込んでいるかを理解するには、西太平洋の歴史を理解する必要があります。IBM弧系は、中期ジュラ紀から前期白亜紀のリソスフェアを沈み込ませており、北部では新しいリソスフェア、南部では古いリソスフェアが沈み込んでいます。現在IBM沈み込み工場で処理されている沈み込み物質の組成を直接知ることは不可能です。沈み込み帯の深さ130kmにある物質は、400万年から1000万年前に海溝に入りました。しかし、西太平洋の海底海洋地殻（堆積物、地殻、マントル・リソスフェア）の組成は十分に系統的に変化しているため、IBM海溝の東側の海底にあるものを調べることで、現在何が処理されているかを大まかに理解することができます。

IBM 弧系の東側の太平洋プレートの海底は、水深が「滑らかな」北部と、水深が険しい南部に分けられ、小笠原海台によって隔てられています。これらの大規模な変化は、南北で異なる地質学的歴史を示しています。特徴のない北部は、ナジェージダ海盆が占めています。南部では、海山、環礁、島が大まかに並び、西北西 - 東南東方向に延びる 3 つの大きな海山列 ( Winterer 他、1993 年)が定義されています。マーカス島-ウェーク島-小笠原海台、マゼラン海山列、カロリン諸島海嶺です。最初の 2 つの海山列は白亜紀に海嶺外火山活動によって形成されましたが、カロリン諸島海山列は過去 2,000 万年の間に形成されました。これらの海域の間には 2 つの重要な海域があります。マーカス・ウェーク海域とマゼラン海域の間にはピガフェッタ海域があり、マゼラン海域とカロリン海域の間には東マリアナ海域があります。

中西、玉木、小林（1992）の研究に基づく、西太平洋の簡略化された地質図と磁気図。太平洋プレートとフィリピン海プレートの相対運動は矢印で示され、数字は速度（mm/年）に対応している（Seno、Stein、Gripp（1993）に基づく）。アスタリスクの付いた数字は科学掘削地点、特に海洋掘削プロジェクトと深海掘削プログラムの掘削地点を表す。

西太平洋の海底の年代は、地磁気逆転スケールと相関する海底磁気異常（Nakanishi, Tamaki & Kobayashi 1992）から解釈され、海洋掘削計画の科学的掘削によって確認されている。対象地域では、3つの主要な磁気異常群が確認されている。これらの線構造群はそれぞれ、M系列（ジュラ紀中期から白亜紀中期）の磁気異常から成り、本質的には太平洋プレートの「年輪」である。これらの異常群は、小さく、おおよそ三角形の太平洋プレートが3つの海嶺に沿って広がることで成長したことを示している（Bartolini & Larson 2001）。識別可能な最も古い線構造はM33からM35（Nakanishi 1993）、あるいはM38（Handschumacher et al. 1988）かもしれない。これらの線構造と古い地殻の年代を断言することは困難である。年代が割り当てられている最も古い磁気線構造はM29（157 Ma; ( Channell et al. 1995 )）。M29ほど古い磁気線構造は他の海洋では知られておらず、M29線構造の内側にある西太平洋の領域、つまりM29より古い地殻は3x106 km 2のオーダーで、米国の約3分の1の面積です。ODPサイト801は、M29よりもかなり古い海底にあり、そこにあるMORB基盤岩は、167±5 MaのAr-Ar年代をもたらしました（Pringle 1992）。サイト801Cで最も古い堆積物は、中期ジュラ紀、カロフ期、または後期バソニアン（約162 Ma; Gradstein、Ogg、Smith 2005）です。

白亜紀における太平洋の海底拡大は、より東西方向の「テチス」方向から、現代​​の南北方向へと進化しました。これは白亜紀中期、つまり約3500万年から4000万年前の期間に起こり、白亜紀スーパークロンまたは静穏帯として知られる磁気反転の消失が特徴でした。その後、白亜紀および第三紀を通じて、太平洋盆地に対する南北方向の拡大海嶺の位置は徐々に東に移動し、その結果、現在の太平洋の顕著な非対称性が生まれました。東太平洋の海底は非常に新しく、西太平洋の海底は非常に古いものとなっています。

IBM海溝に運ばれる堆積物は、地球最古の海底の一つであることを考えると、それほど厚くはありません。海山から離れた場所では、遠洋性堆積層はチャートと遠洋性粘土が優勢で、炭酸塩岩はほとんどありません。炭酸塩岩は、この地域の南部に多く見られるギヨ付近で重要です。新生代の堆積物は、日本列島付近に堆積した火山灰とアジア黄土、そして比較的浅いカロリン海嶺とカロリンプレートに関連する炭酸塩岩堆積物を除いて、重要ではありません。この侵食、あるいは堆積が起こらなかった原因は、おそらく強い海底流です。

IBM 弧の北部と南部の下へ沈み込んでいる堆積物の組成は、南部では白亜紀の海嶺外火山性堆積物が北部では欠落しているため、大きく異なります。プレート内火山活動の激しいエピソードに関連する溶岩と火山砕屑物は、白亜紀スーパークロンと時間的に密接に対応しています。海嶺外火山活動は、オントン-ジャワ高原に近づくにつれてますます重要になりました。東マリアナ盆地とピガフェッタ盆地には厚さ 100～400 メートルのソレアイト質岩床があり( Abrams 他 1993 )、ODP サイト 462 近くのナウル盆地には少なくとも 650 メートルのソレアイト質流と岩床があります。Castillo 、Pringle、Carlson 1994 は、この地域がナウル盆地と東マリアナ盆地における中期白亜紀の拡大システムの形成を反映している可能性があると示唆しています。さらに北方では、この火山活動に関連する堆積物は、 DSDPサイト585やODPサイト800および801に保存されているような、新興火山島から剥がれ落ちたアプチアン-アルビアン期の厚い火山砕屑性タービダイトの層から構成されています。数百メートルの火山砕屑性堆積物は、東マリアナ海盆とピガフェッタ海盆とその周辺の堆積層を特徴づけると考えられます。さらに北方のDSDPサイト196および307、そしてODPサイト1149では、中期白亜紀の火山活動の証拠はほとんど見られません。アプチアン-アルビアン期の火山活動は、現在の北緯20度以南の地域にほぼ限定されていたと考えられます。古地磁気とプレート運動学の考察により、この広大な海嶺外火山活動地域は現在のポリネシア付近に位置しており、今日では海嶺外火山活動、浅い海底地形、薄いリソスフェアは「スーパースウェル」として知られています ( Menard 1984 ; McNutt et al. 1990 )。

海洋掘削プログラム地点1149で採取された堆積物コア（位置については前図を参照）。右端は岩相と年代を示し、3つの柱はカルシウム、ケイ素、アルミニウムの垂直方向の変化を示し、炭酸塩、チャート、粘土または灰の相対的な組成を示す。Plank et al. (2006) を改変。

上の図は、伊豆・小笠原セグメントの東にあるODP地点1149で掘削された典型的な堆積物を示しています。ODP地点1149で掘削された堆積物は厚さ約400メートルで、1億3400万年前のものです。堆積物は典型的な遠洋性地層で、主に白亜紀に堆積しましたが、前期白亜紀の海洋地殻の基盤の上に、過去700万年（新第三紀後期）にも堆積しました。最下部は炭酸塩とチャートで、次の層はチャートに非常に富み、3番目の層は粘土に富んでいます。その後、長い堆積休止期間が続き、約650万年（後期中新世）に堆積が再開され、火山灰、粘土、風塵が堆積しました。マリアナセグメントの東側の地層は、伊豆・小笠原セグメントの下に沈み込む地層とは異なり、前期白亜紀のプレート内火山岩類と洪水玄武岩類がはるかに豊富です。ODP地点801Cでは、レグ129と185において約470mの海洋地殻が貫入しました。これらは、低温熱水変質作用を受けた典型的な中央海嶺玄武岩です。この地殻は、厚さ3mの鮮やかな黄色の熱水鉱床と、約60mのアルカリかんらん石玄武岩（1億5,740万年前±0.5万年前）に覆われています（Pringle 1992）。

沈み込んだスラブとマントルの地球物理学

IBMシステムの深部構造は、様々な地球物理学的手法を用いて画像化されています。本セクションでは、これらのデータの概要と、 200 kmを超える深さのマントル構造に関する考察を示します。

地震活動

地震活動の空間パターンは、沈み込むリソスフェアスラブの位置を特定し、その形態とレオロジーを理解する上で不可欠であり、これは特にIBM和達・ベニオフ帯（WBZ）に当てはまる。勝又・サイクス（Katsumata & Sykes、1969）は、IBM WBZの最も重要な特徴を初めて概説した。彼らの研究は、南マリアナ諸島の真下に深発地震帯を検出し、南IBMの真下に沈み込む太平洋リソスフェアの深部垂直特性に関する最初の制約のいくつかを提供した。彼らはまた、海溝が収束ベクトルとほぼ平行に伸びる、伊豆小笠原海溝とマリアナ海溝の接合部に隣接する火山諸島の下で、浅部地震活動（≤70 km）が減少し、深部地震（≥ 300 km）が存在しない領域を発見した。

Engdahl、van der Hilst、Buland 1998の地震カタログを使用した IBM 沈み込み帯の水深と地震活動の地図表示。円は震源地を示します。明るい円は浅いイベント、暗い円は深いイベントを表します。黒い線は、右側の 6 つのプロファイルに描かれ、北から南に並べられた断面領域を示します。黒い円は、左側の地図に示された線の両側に約 60 km の体積の震源地を表します。スラブの傾斜と地震活動の最大深度に大きな変化が見られます。各セクションの距離は、マグマ弧から測定されています。A) 北部伊豆・小笠原地域。スラブの傾斜は ~45°。地震活動は深さ約 175 km から約 300 km まで次第に減少しますが、約 400 km で増加し、約 475 km で終了します。B) 中部伊豆・小笠原地域。スラブの傾斜はほぼ垂直です。地震活動は深度約 100 km から 325 km にかけて次第に減少しますが、発生率が増大し、約 500 km まで水平に広がり、約 550 km で終結します。C) 南伊豆・小笠原地域。スラブの傾斜は 50° 程度です。地震活動は深度約 200 km まで継続していますが、約 600 km までは非常に少数の異常なイベントが明らかになっています。D) 北マリアナ地域。スラブの傾斜は 60° 程度です。地震活動は深度約 375 km まで継続しており、約 400 km で終結しますが、約 600 km までは非常に少数の異常なイベントが明らかになっています。E) 中央マリアナ地域。スラブの傾斜は垂直です。地震活動は深度約 275 km から 575 km の間でやや減少しますが、基本的に連続しています。約 600 km に深発イベントのポケットがあり、680 km にも深発イベントが 1 つあります。F) 南マリアナ地域。地震活動は深度約225kmまで継続しており、深度375kmで異常な地震が発生している。図はアリゾナ州立大学のマット・ファウチ博士提供。

さらに最近では、 Engdahl、van der Hilst および Buland 1998 が、より正確な位置を含む地震カタログを提供しました (図 10)。このデータセットは、北部 IBM の下で、WBZ の傾斜が南に向かって約 40° から約 80° まで滑らかに急峻になり、地震活動が深さ約 150 km から約 300 km の間で減少していることを示しています (図 11a ～ c​​)。中央 IBM (25°N 付近、図 11c) の下にある沈み込んだスラブは、地震活動の減少によって特徴付けられますが、それでも南に向かってより垂直な配向が続いています (図 11d ～ f)。ここでは深さ ≥ 300 km の地震イベントと定義される深発地震は、IBM 弧システムの一部の下でよく見られます (図 10、11)。北部 IBM の下では、深発地震活動は南に北緯約 27.5 度まで広がっており、北緯約 22 度に深さ 275 km から 325 km の間の小さな集中域が存在します。南部 IBM の下では北緯約 21 度から北緯約 17 度の間に狭い帯状の深発地震がありますが、これより南では深発地震は極めて少ないです。初期の研究では地震活動がスラブの上部境界を区切ると想定されていましたが、最近の証拠ではこれらの地震の多くがスラブ内部で発生していることがわかりました。たとえば、Nakamura らによる 1998 年の研究では、最北端の IBM 領域の下で発生する一連の地震が、沈み込むプレートの上部の約 20 km 下で発生していることが示されました。彼らは、準安定オリビンがよりコンパクトなスピネル構造に変化するときに発生する変換断層が、この地震活動帯を作り出していると提案しています。実際、深発地震の断層メカニズムは激しく議論されているトピックであり (例: Green & Houston 1995 )、まだ解決されていません。二重地震帯（DSZ）はIBM沈み込み帯のいくつかの場所で発見されているが、スラブ内の位置や存在の解釈は大きく異なっている。IBM南部では、サモウィッツとフォーサイス（1981）が深さ80kmと120kmにDSZを発見し、2つの帯は30～35km離れている。地震の発震機構は、ほとんどの地震が発生する上部帯は下向きの圧縮、下部帯は下向きの伸張を示している。このDSZはスラブの曲率が最も大きい深度に位置しており、深部に行くほど曲がって平面的な形状になる。サモウィッツとフォーサイス（1981）は、スラブ上部150kmの曲がらない応力または熱応力が地震活動の主因である可能性を示唆した。IBM北部では、飯高と古川（1994）が地震活動の主因である可能性を示唆した。改良された地震再配置スキームを用いて、深さ300～400kmの間にDSZ（沈み込み帯）を検出した。このDSZは、上部と下部の帯の間隔も30～35kmである。彼らは、S相からP相への変換相のデータと熱モデル化を解釈し、DSZはスラブ内の準安定オリビンウェッジの変形断層によって生じたと提唱した。最近の研究では、沈み込むスラブの組成変化も二重地震帯の形成に寄与している可能性（Abers 1996）や、DSZがスラブ内の蛇紋岩の脱水作用の痕跡を表している可能性（Peacock 2001）が示唆されている。

マリアナ弧の火山活動と熱水活動

マリアナ弧地域の海底地形図（ベイカー他 2008）。北緯12度30分から北緯23度10分までの火山フロント沿いに現在命名されている51の山体すべてを示している。熱水活動または火山活動が活発な海底山体は赤色で、活動中の陸上山体は緑色で表示されている。活動していない海底山体および陸上山体は、それぞれ小さな黒と緑のフォントで表示されている。すべての山体において、カルデラのラベルは太字の斜体で示されている。黒丸（直径20km）は、複数の山体からなる火山中心部を示している。赤の実線は背弧拡大中心である。

島弧火山活動

Baker et al. 2008 は、マリアナ弧の 1370 km にわたって 76 の火山体を特定し、60 の火山中心にグループ化しました。そのうち少なくとも 26 (20 は海底) は熱水活動または火山活動が活発です。全体的な火山中心の密度は弧の 100 km あたり 4.4 で、活動的な中心の密度は 100 km あたり 1.9 です。活火山は、沈み込む太平洋プレートから 80 ～ 230 km 上に位置し、約 25% が弧のマグマフロントより後方に位置しています。マリアナ弧沿いの火山の間隔が一定であるという証拠はありません。弧のマグマフロントに沿った火山間隔の頻度分布は、20 ～ 30 km でピークに達し、他の多くの弧で典型的な非対称のロングテール形状を示しています。最近の海底地形データを使用して行われた初めての世界規模の島弧火山の集計では、少なくとも部分的に海底にある島弧には約 700 の火山があり、そのうち少なくとも 200 は水没していると推定されました ( de Ronde 他 2003 )。

島弧の熱水活動

Baker et al. 2008は、海洋内弧を合わせると、全球中央海嶺系からの熱水放出量の約10%に相当する熱水放出をもたらす可能性があると推定しました。これらの熱水放出は、硫化水素、メタン、二酸化炭素、水素を含みます。これらのガスは、海山（海底火山）や、拡大海嶺および火山弧内の亀裂から放出されます。

IBM ARCシステムの歴史的重要性

南IBM弧系に位置するグアムは、 1521年にマゼランが太平洋を横断した壮大な航海の後、初めて上陸した場所です。小笠原諸島は、 19世紀初頭、ニューイングランドの捕鯨にとって水と物資の重要な中継地でした。当時はピール諸島として知られていました。

1944年と1945年にはサイパン島と硫黄島で凄惨な戦闘が繰り広げられ、多くの若い日本人兵士とアメリカ人兵士がこれらの戦闘で命を落としました。 ジョージ・H・W・ブッシュは1945年に小笠原諸島の父島付近で撃墜されました。1944年6月、12人の日本人船員が、放棄された農園の監督と魅力的な若い日本人女性とともに、アナタハン火山に7年間取り残されました。小説と1953年の映画「アナタハン」はこれらの出来事に基づいています。1945年、B-29爆撃機エノラ・ゲイがテニアン島を飛び立ち、広島に最初の原子爆弾を投下しました。横井庄一軍曹は、1972年に隠れ場所から出てくるまで28年間グアムの荒野に身を潜めました。ブラウン・ツリー・スネークは第二次世界大戦中に偶然持ち込まれ、それ以来グアムの在来の鳥類を壊滅させました。

参照

参考文献

参考文献

  • [1] – NOAAの2006年マリアナ弧における環太平洋火山帯調査 – ビデオを含む
  • [2] – NOAAのマリアナ弧における環太平洋火山帯2004年調査 – ビデオを含む
  • [3] – NOAAのマリアナ弧における環太平洋火山帯2003年調査 – ビデオを含む
  • [4] – ダウンロード可能なプレゼンテーションやポスターを含む、2007年のIBM弧に関する地質科学会議に関する情報。
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