プレートテクトニクス 2016冬学期 3. プレート境界過程：発散境界とすれ違い境界 10/13 資料図版類 1 収束型 convergent boundary プレート境界 オイラー極 Euler Pole 発散型 divergent boundary すれ違い型 strike-slip boundary |v|=|w|・sinΔ・R 2 プレート境界の３類型 すれ違い型 strike-slip boundary 断裂帯 トランスフォーム断層系 発散型 divergent boundary 中央海嶺系 リフト系 収束型 convergent boundary 島弧・海溝系 大陸間山系 (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 3 プレート境界は進化する (Lowrie, Fundamentals of Geophysics 2nd ed.,2007) 4 NUVEL-1Aによるプレート境界定義 発散型：収束型：すれちがい型 (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 5 発散型境界の2類型 中央海嶺系 Mid-Ocean Ridge 大西洋中央海嶺 リフト系 Rift 東アフリカ地溝 (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 6 発散型境界(中央海嶺） 大西洋中央海嶺 20~40mm/yr 東太平洋海膨 最大150mm/yr 南西インド洋 15mm/yr 7 拡大速度マップ (Muller et al., 2008) 8 age of oceanic crust 9 中央海嶺 mid-ocean ridge 新しい海洋性地殻の生産 - 熱と物質のフラックスに大きく寄与 火成活動 地震活動 熱水活動 10 中央海嶺の火成活動 (a) 海洋性地殻 (b) プレートが 離れる 0 温度 1120°C Tact Tp Ts Ps ス ダ リ ソ マントル A A マントル上昇流 圧 力 ︵ 深 さ ︶ 11 海洋性地殻の構成 (White et al, 1992 モホ面は地震波速度の不連続面であって 岩石学的にみた境界とは必ずしも一致しない 12 地温勾配 • 小丘状の単成火山群 • Axial Neo Volcanic Zone or Ridge (AVR, AVZ, NVZ) axial valley 中軸谷(低速拡大系だけ） sheet flow AVR 中央インド洋海嶺 KH06-4 13 Pictures and text from Columbia Univ. striated sheet flows hollow pillows and tubes occur where lava has drained away signify very fluid lava Mid-Atlantic Ridge: FAMOUS area photos taken by submersible dive 14 中央海嶺の地震活動 (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 15 正断層運動の継続 16 正断層 断層群 lava flows opened by a 2-meter-wide fissure Pictures and text from Columbia Univ. 中央海嶺中軸谷内のソナー画像 17 世界の歪みマップ East African Rift (Kreemer et al., 2003) 18 地震と断層に関する基礎の復習 応力場と断層 正断層 ＝張力場 逆断層 ＝圧縮場 横ずれ断層 (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 19 地震と断層に関する基礎の復習 初動のセンスと断層 観測点によって変位の向きが違う ４象限になる (Understanding Earth, Sliver&Jordan 2003) 20 地震と断層に関する基礎の復習 地震のメカニズム解 3次元空間で初動分布をプロット 下半球に投影 (上から覗いたと考えればよい） 押し波は黒丸、引き波は白丸 (Lowrie, Fundamental of Geophysics 2nd ed., 2007) 21 地震と断層に関する基礎の復習 ステレオ投影 • 天頂から見ているとして、下半球 • の構造を平面に投影 太線で囲まれるような断層は AB’C’Dと投影される http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/ oyo/stereograph.pdf 22 地震と断層に関する基礎の復習 メカニズム解と断層の種類 ビーチボールを読む 正断層型 横ずれ断層型 逆断層型 (Lowrie, Fundamental of Geophysics 2nd ed., 2007) 23 震源メカニズム: 大西洋中央海嶺の例 2˚ 0˚ シュト ロマン −2˚ −22˚ −20˚ −18˚ 24 MAR 層 ーム断 フォ ランス −16˚ −14˚ 熱水活動 • ガラパゴス沖で1977年に発見 • 地球の熱・物質フラックスに寄与 • 温度は最高400度程度 • 特異な生態系の維持 • 熱水鉱床の生成 By comparing the fluids and deposits formed in distinct geologic and tectonic settings, it is possible to examine the role that specific factors play in determining fluid composition ... and mineral deposit size, shape, composition ... Courtesy and of Dr. Takai (JAMSTEC) Kairei Hydrothermal Field @ Indian triple junction 25 Figure 1. Known sites of hydrothermal venting along mid-ocean ridges, in back-arc basins, rifted arcs, and at submerged island-arc volcanoes (red), and areas of activity as indicated by mid-water chemical anomalies (yellow). EPR= East Pacific Rise. TAG= Trans Atlantic Geotraverse, MEF = Main Endeavour Field, and GR-14 = Sea Cliff hydrothermal field on the northern Gorda Ridge. Figure after Baker et al., 1995; German and Von Damm, 2004; Hannington et al., 2005; Koschinsky et al., 2006 26 Oceanography March 2007 51 海水 2℃ 熱水プルーム 3 3 H Hee Cu Ni Fe 2.05℃ 33- PO44 , As Mn ブラック スモーカー CH 4 Fe, Mn Mn Co CH 45 Mn CO22 SiO22 + + H 海水 熱水 チムニー 350℃ Zn FeS FeS CuS ZnS 260℃ ZnS 硫化物 CuS CuS 微量金属元素の共沈 ZnS ZnS 玄武岩 熱水性堆積物 熱水 Mg CaSO CaSO44 3 3 Fe, Mn, Mn, SiO SiO22 Zn, Cu, Cu, As As H22S, S, H H22, , CO CO2 2 He He CH44 400℃ 熱水 Heat マグマ 1200℃ 27 mmol/kg 東太平洋海膨 通常海水 熱水(21°N) Li 820 28 K 25 10 Mg 0 53 Ca 22 10 Sr 90 87 Ba 35-95 0.15 Mn 610 <0.001 Fe 1800 <0.001 Si 22 0.16 SO42- 0 29 H2S 6.5 0 28 (Edmond et al., 1982) 熱水は固体地球を冷やす 熱水循環系は地球の冷却装置 地殻熱流量 [10-6cal/cm2/sec] 0 マグマの冷却と固化の潜熱（伝導のみ） を考えた時の理論値 5 実測値 0 5 10 15 20 海底の年齢［百万年前］ 29 すれ違い境界：トランスフォーム断層 • 発散境界もしくは収束境界をつなぐ役割 • 一般的な「横ずれ断層」とは断層運動の センスが逆 • 地震活動は活発だが、火成活動は一般に 伴わない (Wilson, 1965) (Skinner, Dynamic Earth, 2004) 30 サンアンドレアス断層 (瀬野「プレートテクトニクスの基礎」) (Pinet, Invitation to Oceanography 3rd Ed., 2006) 31 ridge 中央海嶺をつなぐトランスフォーム断層 transform fault fracture zone ridge fracture zone 32 種々のトランスフォーム断層 (Skinner, Dynamic Earth, 2004) • 中央海嶺どうしを繋ぐ＝長さは不変 • 海溝どうしを繋ぐ、海溝と海嶺を繋ぐ＝長さは変化する 33 海溝-海溝型の例：フィジー (Lallemand ed., 2009) 34 異種の境界をつなぐ極端な例：アユトラフ (瀬野「プレートテクトニクスの基礎」) 35
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