オフィオライトとは？定義・特徴・形成過程とプレートテクトニクスの証拠

オフィオライトの定義・特徴・形成過程を解説。プレートテクトニクスの証拠としての意義や代表例まで図解でわかりやすく紹介。

オフィオライトとは、地球の海洋地殻とその下にある上部マントルが隆起し、海面上に露出したものである。オフィオライトを構成する岩石は、玄武岩が変化したものである。岩石は緑色をしていることが多い。

アルプス山脈やヒマラヤ山脈などの山地帯で見られる。アルプス山脈やヒマラヤ山脈などの山地帯に見られるもので、かつての海洋盆地が沈み込みによって消滅した場所を示している。これは、プレートテクトニクスの発見の一つである。オフィオライトは、プレートテクトニクス理論や古代の山地帯の解釈において、常に中心的な役割を担ってきた。

オフィオライトの特徴（典型的な層序）

• 最下部：上部マントル由来の超苦鉄性岩（ペリドタイトなど）。
• 下中部：累積的な苦鉄質岩（層状のガブロ層）。
• 中部：シート状の噴入岩（「シートドダイク複合体」）—固有の特徴。
• 上部：枕状溶岩（海底噴出した玄武岩）とそれに続く堆積物（有機堆積や堆積灰など）。
• 被覆層：後に堆積した深海堆積物（チャートや泥岩）や断片的なメランジュ（混在岩）。

岩石学的・鉱物学的特徴

オフィオライトの超苦鉄性岩は部分的に蛇紋化（serpentinization）を受け、緑色や暗緑色に見えることが多い。玄武岩やガブロは枕状構造やシートドダイクを示し、化学組成はしばしば中洋脊玄武岩（MORB）に類似するものの、海洋底拡大域由来と海溝・島弧に関連した形成環境（スープラサブダクション領域）に由来するタイプがあるため、地球化学的には多様である。

形成過程（ステップごと）

• 海洋地殻の生成：中洋脊でマントルが部分溶融し、玄武岩やガブロが生成される。
• 海洋盆の発達：海洋地殻が比較的安定した海盆を形成する。
• 収束過程と沈み込み：隣接プレートの収束により海洋盆が閉じ始めると、海洋地殻は沈み込むが、一部は大陸縁に押し付けられる形で剥ぎ取られることがある。
• オブダクション（obduction）：沈み込み帯で海洋地殻と上部マントルが大陸縁に押し上げられ、陸上に露出する。これがオフィオライトの直接的な起源と考えられている。
• 変質・再配置：露出後、蛇紋化や熱水変質を受け、複合的なメランジュや断片化が進む。

プレートテクトニクスの証拠としての意義

オフィオライトは「かつての海洋地殻と上部マントルが陸上に現れたもの」であるため、次のような理由でプレートテクトニクスの重要な証拠となる：

• 海洋地殻固有の層序（ペリドタイト→ガブロ→シートドダイク→枕状溶岩→深海堆積物）を陸上で観察できる。
• スーチャー（縫合帯）を示し、かつて存在した海洋盆の閉鎖と大陸の衝突を示す地質的な痕跡となる。
• 地球化学的・古地磁気的解析により、生成当時の海洋環境や海洋底拡大の証拠を与える。

種類と発生環境の違い

オフィオライトは成因によって大きく二つに分けられることがある：

• MORB型：中洋脊環境で形成された海洋地殻に近い特徴を持つもの。
• SSZ（スープラサブダクション）型：沈み込みに関連する火山活動やマグマ進化の影響を受け、より複雑な化学組成や火成活動の履歴を持つもの。

代表的なオフィオライト（例）

• オマーン（セメイル）オフィオライト — 世界でも最も保存の良い完全なオフィオライト層序が見られる。
• キプロス（トロードス）オフィオライト — 枕状溶岩やシートドダイクが顕著。
• アルプスやヒマラヤ周辺の散在するオフィオライト — 古い海洋盆閉鎖の証拠。

地質学的・経済的重要性

オフィオライトは地球内部過程を直接調べられる自然実験場であるだけでなく、以下のような資源的価値もある：

• 鉱床：クロム鉱（クロマイト）、ニッケル、希土類や白金族元素（PGE）を含むことがある。
• 工学的価値：建設材や装飾石として利用されることもある。

フィールドでの識別ポイント

• 超苦鉄性岩（濃緑〜黒色で蛇紋岩化していることが多い）を基底に持つ複合的な層序を探す。
• 枕状溶岩やシートドダイクの存在、海洋性堆積物（チャートなど）の痕跡を確認する。
• 変成や断層による混合体（メランジュ）や縫合帯の存在を探す。

年代測定と研究手法

放射年代測定（イットリウム・ネオジム、U–Pbなど）や古地磁気、岩石化学分析を組み合わせることで、オフィオライトの生成年齢や形成環境、オブダクション時期を精密に復元できる。これにより、古地理復元やプレート運動の歴史解明に貢献する。

まとめ

オフィオライトは、海洋地殻と上部マントルが陸上に露出したもので、典型的な層序と特有の岩石学的特徴を持つ。オブダクションにより形成され、プレートテクトニクス理論の重要な実証的証拠となる。地質学的研究や資源探査の観点からも非常に価値が高く、世界各地の山地帯でその痕跡が観察される。

層位と定義

オフィオライトに見られる層序序列は、中大洋海嶺での岩石圏形成プロセスによって引き起こされたものである。

• 堆積物：地殻形成後に堆積した泥（黒色頁岩）、チャートなど。
• 玄武岩の枕状ラバはマグマと海水の接触を示す。
• 垂直で平行な堤防は、その上に溶岩を供給する。
• マグマ溜りから沈殿した鉱物によるギャッブロ。
• ペリドタイト：マントル岩石鉱物で、造山活動で加熱・加圧されたもの。

オフィオライトの理想的な層序配列

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