Multiple lines of evidence for crustal magma storage beneath the Mesozoic crystalline Iide Mountains, Northeast Japan

東北日本,中生代結晶質岩山地(飯豊山地)下のマグマの存在に関する複数の証拠

梅田 浩司; 浅森 浩一; 二ノ宮 淳; 金沢 淳; 及川 輝樹

Umeda, Koji; Asamori, Koichi; Ninomiya, Atsushi; Kanazawa, Sunao; Oikawa, Teruki

東北日本の飯豊山地は、非火山地帯にもかかわらず高温の温泉が分布し、温泉放熱量も火山地帯のそれに匹敵する。本研究では、これらの高温の温泉の熱源を明らかにするため、飯豊山地周辺の温泉ガスのヘリウム同位体比の測定を行った。その結果、温泉ガスのヘリウム同位体比は、MORB-typeのヘリウム同位体比と同程度の値を示すことから、温泉ガスのヘリウムはマントルヘリウムを主体としている。この山地の周辺には、中新世の貫入岩が分布する。温泉ガスの高いヘリウム同位体比は、これらの貫入岩を起源とするマントルヘリウムの量からは説明できないことから、飯豊山地の下には、最近になって貫入したマグマが存在することを示唆する。また、この結果は他の地球物理データとも整合的である。

It has been recognized that the Iide Mountains in Northeast Japan are unique because of their occurrence in a non-volcanic region yet hot springs have anomalously high heat discharge values similar to the heart discharge from hot springs in volcanic regions. In order to attempt to constrain the heat source of hydrothermal activity in the region, new helium isotopic data from hot springs surrounding the Iide Mountains was obtained. The He/He ratios of the hot spring gases sampled range from 0.22 to 7.9 RA, and the highest ratio is similar to MORB-type helium (8 1 RA), indicating a significant contribution of primordial mantle-derived helium. Estimation of post-intrusive radiogenic ingrowth of He by decay of U and Th suggests that the heat source beneath the Iide Mountains is not likely ancient magma intruded in the Middle Miocene but newly ascending magma derived from mantle material. The geographical distribution of He/He ratios of hot spring gases reveals that crustal magma storage exists beneath the Kitamata-dake, one of the peaks of the Iide Mountains. This can be used to interpret the geophysical anomalies in this region such as crustal seismicity and results of magnetotelluric imaging.