发现了沉入西太平洋赤道正下方地幔的板块残骸

发表的要点 ◆◆ 通过海底地震观测，世界上首次发现西太平洋赤道区域下深500-600㎞公里处存在地震波速度较快的广阔区域。 ◆◆ 表明了其高速区域是在约5千万年前到2千5百万年前之间下沉的太平洋板块的残骸。 ◆◆ 发现来自地幔最深部的上升流撞到了太平洋板块的残骸，形状改变为沿着卡罗琳火山列的片状，正在上升。 这样构造的火山列从未被确认过。

2 .概要 国立研究开发法人海洋研究开发机构(理事长松永是，以下称为“JAMSTEC”。 海域地震火山部门火山地球内部研究中心主任研究员大林政行等人，与东京大学地震研究所、神户大学共同揭示了位于西太平洋赤道区域的东爪哇海台及其周边下的地幔地震波速度结构，表明地震波速度较快的广阔区域存在于东爪哇台下的深度500-600㎞。 在东爪哇海台西南所罗门群岛沿岸的板块边界，现在澳大利亚板块下沉到太平洋板块之下，但在约5千万年前到2千5百万年前之间太平洋板块下沉。 这次发现的板块被认为是下沉的太平洋板块的残骸。 另外，发现在东爪哇海台北侧有东西排列的卡罗琳火山列，在该火山列下面，从横卧的太平洋板块残骸的边缘呈薄片状扩散着显示高温的地震波低速异常。 这被认为是来自下地幔的上升流撞到了以600公里的深度横卧的太平洋板块的残骸，改变了形状为片状。 世界上首次确认了这样构造的火山列。 该成果显示了俯冲板块和地幔上升流的相互作用对火山活动等地表构造的影响。 本成果将于10月28日(日本时间)在“scientific报告”上刊登。 另外，本研究的一部分是根据JSPS科研费( 15H03720JP、18H04373JP )实施的。

标题: 交换板，通Java平板，和内部平板，它们之间的相互作用 ( DOI:10.1038/s41598-021-99833-5 ) 作者: 大林政行1、吉光淳子1、末次大辅1、盐原肇2、杉冈裕子3、伊藤亚妃1、一濑建日2、石原靖1、田中聪1、利根川贵志1 所属部门: 1 .国立研究开发法人海洋研究开发机构，2 .国立大学法人东京大学地震研究所，3 .国立大学法人神户大学海洋底探测中心研究生院理学研究科

3 .背景 在西太平洋赤道地区，南部沿着新几内亚所罗门群岛的板块下沉，北部是卡罗琳火山排，中间的赤道附近有世界上最大的海床——东爪哇海台，发生了多样且活跃的地学现象。 但是，由于不清楚该地区的地幔结构，它们的相互关系不清楚。 因此，海洋研究开发机构、东京大学地震研究所、神户大学构建了由23台最新锐机动型宽带海底地震仪和2点岛上地震观测组成的东爪哇海底地球物理观测网(图1 ) (图1 )，从2014年底到2017年初， 在东爪哇海台正上方及其周边海域全球首次进行了宽带地震观测，尝试探明了东爪哇海台及其周边地幔的地震波结构。 结果表明，迄今为止利用OJP array的地震表面波求出从地表到深度约300km的s波速度结构的研究表明，东爪哇海台的板块比周边厚，明确了东爪哇海台是如何形成的( 2021年5月24日东京大学) 在本研究中，为了解释西太平洋赤道区域多种地学现象的相互关系，进一步深入探讨了约700km的p波速度结构。

4 .成果 本研究利用JAMSTEC的海洋地球研究船“未来”和学术研究船“白凤丸”，在东爪哇海台及其周边设置和回收了机动型宽带海底地震仪。 利用这些地震波形数据，利用p波到达时刻进行层析成像，确定了地幔地表至地幔深度约700km的三维p波结构。 结果首次发现，在东爪哇海台及其周边的下深度约500-600㎞公里处存在广阔的高速异常(图2(e )、( f )的地震波高速域)。 在东爪哇海台西南所罗门群岛沿岸的板块边界，现在澳大利亚板块下沉到太平洋板块之下，但在约5千万年前到2千5百万年前之间太平洋板块下沉。 这个太平洋板块向南下沉的边界在约5千万年前到2千5百万年前退居北方，在现在的东爪哇海台所在地从西南向东北移动(图3 )。 可以认为由于板块边界的后退，下沉的太平洋板块躺在了地幔内。 之后，由于东爪哇海台与板块边界发生碰撞，太平洋板块在地表附近断裂，已经下沉的太平洋板块与地表的板块分离。 综上所述，此次确认的扩展至深度约500-600 km的广阔高速异常，将被认为是遗留在地幔内部的曾经下沉的太平洋板块的残骸。 另外，断裂后板块边界的下沉方向发生了逆转，现在澳大利亚板块下沉到太平洋板块之下。 另外，在东爪哇海台的北部有卡罗琳火山列，随着板块的前进方向，喷发年代久远，因此一直被认为是热点火山列。 另一方面，也有人指出，与普通的热点火山列相比，各火山的喷发期间长，再加上喷发期间相邻的火山重叠，所以并不是单纯的热点火山，其真实身份尚不清楚。 本研究发现，沿着卡罗琳火山列，意味着高温的地震波低速异常从地表到深度约450 km呈类似窗帘的片状扩展(图2(a ) ( d )的地震波低速区域)。 可以认为，从地幔最深部流向卡罗琳火山列的地幔上升流撞到横亘的太平洋板块残骸的底部，水平扩展，变形为片状上升。 图4显示了这些在本研究中明确的结构的概要。 世界上首次确认了这样构造的火山列的存在。

五.今后的展望 本研究表明，俯冲躺在地幔深部的板块有可能影响地幔上升流，也影响火山活动。 在日本附近下沉的太平洋板块也以约500-600km的深度横卧，可以认为这可能是影响地表构造的地幔流动的相互作用。 今后，将通过查明世界下沉带的结构来追求其可能性。

图1本研究使用的地震观测点和东爪哇海台、卡罗琳火山排的位置。 粗线表示图2、3的范围。

图2深度( a ) 130千米、( b ) 170千米、( c ) 200千米、( b ) 260千米、( b ) 450千米、( b ) 500千米、( b ) 600千米的p波速度异常。 用颜色表示各深度与平均p波速度的偏差。 暖色表示低速异常，冷色表示高速异常。 一旦有温度异常，高温异常表现为低速异常，低温异常表现为高速异常。 在地表冷却下沉的板块被观测为高速异常，地幔上升流被观测为低速异常。 在深度500 km和600 km处看到的广阔的高速异常区域(虚线包围的地区)在本研究中首次明确。 另外，本研究还表明，在比450 km浅的深度看到的沿着卡罗琳火山列的低速异常区域(虚线包围的地区)。

图3深度600 km的p波速度异常重叠了( a ) 4千8百万年前、( b ) 3千5百万年前、( c ) 2千5百万年前、( d )现在的俯冲边界。 边界线的三角形表示下沉的方向。 绿线表示当时东爪哇海台的位置。 4千8百万年前在虚线包围的高速异常区域的南面有下沉的边界，北侧的太平洋板块下沉到南侧的澳大利亚板块之下。 其边界向东北方向移动，在2千5百万年前到达高速异常区域的东北端附近。 可以认为，随着该下沉边界的移动，形成了广阔的水平扩展的板块。

图4表示本研究中明确的结构的概念图。 从东北方向看到了东爪哇海台 立体表示从地表到深度约600 km的结构。 撞到太平洋板块中板块变厚的东爪哇海台的澳大利亚板块沉在太平洋板块之下。 其下深500-600km千米处躺着曾经下沉的太平洋板块的残骸。 在其残骸的北端有沿卡罗琳火山列呈薄片状扩展的地幔上升流。

(关于本研究) 国立研究开发法人海洋研究开发机构 海域地震火山部门火山地球内部研究中心 主任研究员大林政行 (各机构新闻负责人) 国立研究开发法人海洋研究开发机构海洋科学技术战略部新闻办公室 国立大学法人东京大学地震研究所宣传外伸室 国立大学法人神户大学总务部宣传科

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图3深度600 km的p波速度异常重叠了( a ) 4千8百万年前、( b ) 3千5百万年前、( c ) 2千5百万年前、( d )现在的俯冲边界。 边界线的三角形表示下沉的方向。 绿线表示当时东爪哇海台的位置。 4千8百万年前在虚线包围的高速异常区域的南面有下沉的边界，北侧的太平洋板块下沉到南侧的澳大利亚板块之下。 其边界向东北方向移动，在2千5百万年前到达高速异常区域的东北端附近。 可以认为，随着该下沉边界的移动，形成了广阔的水平扩展的板块。