強固な古大陸リソスフェアの崩壊が大陸縁辺で広範なマグマ活動を引き起こす

なぜ大陸はときにその縁で噴火するのか

大陸がゆっくり引き裂かれると、その過程は意外に爆発的になり得ます。誕生間もない海の縁には厚い溶岩堆積が並ぶ場所もあれば、ほとんどマグマの出ない場所もあります。本論文はそうした差が生じる理由を探り、地球外殻の隠れた強さ――大陸の下にある剛性の「ふた」――が、下から湧き上がる高温のマントルプルームと同じくらい重要になり得ると主張します。これを理解することで、地球の過去における劇的な火山活動を説明し、今日の地質学的・地球物理学的記録の読み取り方を導く手がかりが得られます。

大陸が割れて溶岩が現れる仕組み

大陸が伸張すると、地殻とその下の剛性の殻（リソスフェア）は徐々に薄くなり、やがて分裂して新しい海盆を形成します。その際、地球内部のより深い場所から比較的高温で軟らかい岩石が上昇して隙間を満たし、部分融解してマグマを生みます。長年にわたり地質学者は主に、プルームと呼ばれるマントル内の異常に高温な領域を、こうした裂け目に沿った極端な溶岩噴出の原因とみなしてきました。しかし、明らかなプルームの真上にない火山性縁辺や巨大な溶岩台地が多く存在し、マントル温度は普通であるか短い距離で溶岩豊富域と貧困域が急に変わる例もあります。これらの謎は、マグマ生成量を決める他の要因があることを示唆しています。

強い大陸リッド（蓋）の隠れた役割

著者らは、地殻と最上部マントルを含む剛性の外殻であるリソスフェアの機械的強さに着目します。古い大陸核であるクラトンでは、この外殻が異常に厚く強く、強化された梁のようになっています。岩石の流動、温度、融解を結合させた二次元数値モデルを用い、典型的で弱い大陸のリフティングと、厚くクラトニックなリッドでのリフティングを比較しました。弱い場合は伸びが広く分散し、リフト縁は幅広く緩やかな傾斜で、マグマ生成はゆっくり増加して通常の海洋地殻に似た水準になります。対照的に、リッドが強く厚い場合は伸びが狭い谷に局在し、非常に高い肩部に挟まれ、最終的な破壊は迅速かつ劇的に起こります。

下からではなく上から駆動される短時間の火山バースト

強いリッドのシナリオでは、大陸が最終的に分裂する直前に短期間だが強烈なマグマの急増がモデルに現れます。鍵は高いリフト肩部の挙動です。大陸がまだ一体のとき、これらの高い側面はリソスフェアの曲げに対する強さによって支持され、折れ曲がっても切れていない定規のような状態になっています。破壊の瞬間にその支持が失われ、肩部は新しい海盆の方へ突然沈降します。その急速な下方移動はポンプのように働き、横方向のゆっくりとした伸びだけでは得られない速さでリフト下の高温で軟らかいマントルを上方へ引き上げます。この強化された上昇流は、物質をより多く融解条件を満たす圧力領域へ押し込み、余分な熱や特別なマントル化学を必要とせずに短期間で非常に厚い新しい火成岩地殻を生み出します。

北大西洋の通路からの手がかり

グリーンランドとカナダ北東部の間にあるラブラドール海–バフィン湾域は、この考え方の実地検証の場を提供します。この境界域では、北部のセグメントは豊富な溶岩流や貫入を伴う火山性ですが、南部は比較的マグマに乏しい。独立した地震学的研究は、北部が古く厚いクラトン根を覆っているのに対し、南部は若く薄く弱いリソスフェア内にあることを示しています。グリーンランドとバフィン島の縁辺で推定される隆起・沈降の履歴は、北部で後期リフト段階の隆起とそれに続く急速な沈降と火山活動の一連を記録しており、南部ではそうした記録がないことを示します。そこにある火山堆積の規模も、わずかな（あるいは追加の）マントル加熱があるにせよないにせよ、強いクラトニックリッドに対するモデルの予測と一致します。このパターンは単純なプルームモデルでは説明が難しく、強度に支配されたリフティングから自然に説明されます。

大陸縁の巨大火山イベントを再考する

マグマ生成をリソスフェアの強さに結びつけることで、本研究はスーパー大陸の分裂時に形成される大型火成岩プロヴィンスや火山性大陸縁を観察する新たな視点を提供します。リフティングが強く厚いクラトンを切断するとき、高いリフト肩部の崩壊だけで大規模だが短命の火山爆発を生成し得ること、そして従来想定された追加のマントル加熱は想定より小さいか、場合によっては不要であるかもしれないことを示唆します。一般読者への要点は、必ずしも深部の集中したプルームを必要とせず、剛性の外殻がどのように曲がり壊れるかだけでマントルから突然大量のマグマを絞り出すことがあり得る、ということです。

引用: Wang, S., Leng, W. Breakup of strong cratonic lithosphere causes extensive magmatism at continental margins. Sci Rep 16, 12978 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42222-7

キーワード: 大陸リフティング, 火山性縁辺, 古大陸リソスフェア, 大型火成岩プロヴィンス, ラブラドール海 バフィン湾