【地球科学】ハワイ-天皇ホットスポットの軌跡が湾曲している原因
Nature
北太平洋のハワイ-天皇ホットスポット軌跡の幾何学的形状の特徴である鋭い湾曲について、その物理的基盤を明らかにした論文が、今週掲載される。テクトニックプレート境界から離れたところに形成する火山は、マントルプリューム（地球の深部から上昇する高温のマグマ）が地表に現れたものと考えられている。こうした「ホットスポット」がテクトニックプレートによって動かされると、新たな火山が次第に形成される。
北太平洋のハワイ-天皇ホットスポット軌跡の奇妙な湾曲を説明するためにいくつかの機構が提案されているが、その基盤をなすマントル流の動態は解明されていない。
今回、Dietmar Muller たちは、マントル対流の数値モデルを用いて、過去2億3000万年にわたるマントルプリュームの軌道と傾斜を調べた。その結果、北太平洋下の地中深くにある下部マントルにおけるマントル流が1億～5000万年前に異常に活発で、それが長期間にわたって存続している沈み込み帯（1つのプレートが別のプレートの下に沈み込む場所）の結果であったことが分かった。Muller たちのモデルは、ハワイ-天皇ホットスポット軌跡の鋭い湾曲が、マントルプリュームの傾斜とプリューム生成源の側方移動との相互作用によって説明できることを示唆している。
A physical basis for the sharp bend that characterizes the geometry of the Hawaiian-Emperor hotspot track in the north Pacific Ocean is presented in a study published in Nature this week. Volcanoes that form away from tectonic plate boundaries are thought to be the surface manifestation of mantle plumes - hot magma rising from deep within the Earth. As tectonic plates move over these ‘hotspots’, new volcanoes progressively form.
Several mechanisms have been proposed to explain the peculiar bend in the Hawaiian-Emperor hotspot track in the north Pacific, but the underlying mantle flow dynamics have remained enigmatic.
Dietmar Muller and colleagues followed the trajectory and tilt of mantle plumes over the past 230 million years using numerical models of mantle convection. They find that flow in the deep lower mantle under the north Pacific was anomalously vigorous between 100 and 50 million years ago and that this occurred as a consequence of long-lasting subduction systems (whereby one plate dives below another plate). Their models suggest that the sharp bend in the Hawaiian-Emperor hotspot track can be explained by the interplay between plume tilt and the lateral migration of plume sources.
doi: 10.1038/nature17422
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