Magnetotelluric imaging of crustal magma storage beneath the Mesozoic crystalline mountains in a nonvolcanic region, northeast Japan

広帯域MT法による東北日本,中生代花崗岩体(飯豊山地)の深部構造; 非火山地帯におけるマグマの存在

梅田 浩司; 浅森 浩一; 根木 健之*; 小川 康雄*

Umeda, Koji; Asamori, Koichi; Negi, Tateyuki*; Ogawa, Yasuo*

飯豊山地は、東北地方の福島と山形の県境に位置し、ジュラ紀の足尾帯と白亜紀古第三紀の花崗岩類からなる。当該地域は、第四紀火山から50km以上も離れているにもかかわらず、飯豊温泉や泡の湯温泉等の高温泉が分布し、温泉放熱量も1000W/mを超える非火山地帯の高温異常域である。本研究では、飯豊山地を横断する測線において地磁気・地電流観測を実施するとともに、地下40kmまでの二次元比抵抗構造解析を行った。その結果、山体の地下10km以深には10m以下の極めて低い比抵抗体が存在し、上部マントルまで連続していることが明らかになった。また、この低比抵抗体の上面の形状は、地殻内地震のcut-off depthと調和的であることから、山体の地下10km以深には、約400C以上の高温の物質が広く(数百km)存在すると考えられる。また、この地域の下部地殻には、地震波の低速度域が存在すること,温泉ガスのヘリウム同位体比(He/He比)が東北日本の火山ガスの値に匹敵すること等から、飯豊山地の地下にはマグマあるいはそれに関連する高温の流体が存在することが示唆される。

Mesozoic crystalline mountains (Iide Mountains) in a non-volcanic region of the Northeast Japan arc were imaged by wide-band magnetotelluric soundings. A two-dimensional model shows that an anomalous conductive body is clearly visible beneath the Iide Mountains. The conductor widens with increasing depth, and extends from the near-surface down to the base of the crust and perhaps into the upper mantle. Considering several independent indications of the possibility of crustal magma storage, such as a high-temperature regime, hot spring gases with high He/He ratios, thinning of the brittle seismogenic layer and anomalous low seismic velocity, it is reasonable to suppose that the conductor reflects partial melt and/or high-temperature aqueous fluids in the crust, related to renewed magmatism in the present-day subduction system.