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Bulletin　of　the　Geological　Survey　of　Japan，vol，42（12），p．655－686，1991

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　　　　　　　　　　　　　　M蹴餓訟A罵蹴盛M鑓訟餓丁騰聰9恥

Toshitsugu　YAMAzAKI＊，Takemi　IsHIHARA＊

　　　　　　　　and　Fumitoshi　MuRAKAMI＊

YAMAzAKI，Toshitsugu，IsHIHARA，Takemi　and　MuRAKAMI，Fumitoshi（1991）　Magnetic

　　　　　anomalies　over　the　Izu－Ogasawara（Bonin）Arc，Mariana　Arc　and　Mariana　Trough．

　　　　　Bzfll，060乙Sz67∂．ノ41）召％，vol．42（12），P．655－686，15fig．

Abstract：We　performed　magnetic　anomaly　measurement　over　the　Izu－Ogasawara（Bonin）

Arc，theMarianaArcandTrough，andtheOgasawaraPlateauanditsneighboringseamountsalong　dense　ship　tracks，the　intervals　of　which　are2to4miles　in　generaL

　　　　　Most　submarine　volcanoes　on　the　Shichito　Ridge　and　the　Mariana　Ridge（the　volcanic

front　of　the　Izu－Ogasawara　and　Mariana　Arcs）accompany　large　magnetic　anomalies．

Some　volcanoes　have　fairly　simple　dipole－type　anomalies（e，g．the　Nishinoshima　Volcano　and

Fukujin　Seamount），and　others　have　complicated　anomaly　distributions（e．g，the　Iwojima

Volcano）and／or　anomalies　poorly　correspond　to　the　shape　of　volcanoes（e．g．the　Torishima

Volcano　and　Nikko　Seamount）．The　differences　in　the　magnetic　inhomogeneity　of　these

volcanoes　may　reflect　differences　in　the　length　of　the　volcanic　activity．　For　volcanoes　in　the

northem　part　of　the　Shichito　Ridge，the　magnetic　inhomogeneity　may　reflect　the　bimodal

volcanism．The　back－arc　rifts　in　the　northem　part　of　the　Izu－Ogasawara　Arc　show　no

remarkable　anomalies，which　suggests　that　the　seafloor　spreading　has　not　started　yet．

　　　　　Magnetic　anomalies　are　useful　for　estimating　the　origin　of　seamounts。Seamomts

distributed　between　the　Sofugan　and　Nishinoshima　Islands　in　the　middle　Izu－Ogasawara　Arc

（the　Shichiyo　Seamount　Chain，the　Omachi，Sawa　and　Tenpo　Seamounts，etc．）are　classified

into　four　groups　from　magnetic　anomaly　pattems．The　first　group　is　Quatemary　volcanoes

having　strong（1ipole－type　anomalies．The　second　is　faulted　blocks　of　old　island－arc　cmsts，

accompanying　little　anomalies，The　third　is　old　volcanoes　of　possibly　Oligocene　age，which

have　the　magnetization　ofeastward　declination　and　shallow　inclination，The　fourth　is　broad

positive　anomalies　over　the　Omachi　and　Tenpo　Seamomts．These　seamounts　are　inferred　to

be　old　basement　highs　because　the　similar　anomalies　are　observed　on　forearc　basement　highs

in　the　northem　Izu－Ogasawara　Arc（the　Shinkurose　Ridge）having　Paleogene　or　Miocene

age．

　　　　　We　have　found　for　the　first　time　clear　magnetic　lineations　in　the　Mariana　Trough

between20D　and22。N．A　forward　mo（1eling　showed　that　the　seafloor　spreading　at21。307N

has　started　at3Ma　or　a　little　earlier　at　a　half　spreading　rate　of2，5cm／year．The　rate　has

decreased　to　about　l　cm／year　at　present。Spreading　axes　probably　overlap　from20。30シto

21。N．Their　offset　is　about30km．The　occurrence　of　the　large－offset　overlapping　spread・

ing　centers　is　unusual　for　ridges　of　slow　spreading　rates，which　suggests　that　the　crust　here

would　be　weaker（hotter　an（i／or　thimer〉than　that　of　major－ocean　spreading　centers．

　　　　　Four　peaks　on　the　Ogasawara　Plateau　and　three　other　seamounts　in　the　east　of　it，

which　are　thought　to　have　been　formed　in　the　Cretaceous，can　be　divided　into　two　groups　from

＊Marine　Geology　Department Keywords＝magnetic　anomaly，Izu－Ogasawara（Bonin）Arc，

Mariana　Trough，Ogasawara　Plateau，seamomt，seafloor

spreading，backarc

一655一

βz61」6ガn6ゾ孟h6　060109づαzl　Sz67∂6y（ゾノ功りごz多z，VbJ．42，No．12

magnetic　anomalies．The　first　group　having　negative　anomalies　over　the　seamount　bodies

was　magnetized　in　an　equatorial　region　in　the　Cretaceous．The　second　group　has　the

magnetization　close　to　the　present　geomagnetic　field　direction，suggesting　induced　and／or

viscous　magnetization　or　remagnetization　by　rejuvenated　volcanism．

1．　亙鵬ro岨胆cti樋

35。

Weconductedmagneticsurvey　overtheIzu－Ogasawara（Bonin）Arc　and　the　Mariana

Trough　from1984to1989as　a　part　of　theresearch　program　“Submarine　Hydrothermal

Activity　in　the　Izu－Ogasawara　Arc”　to

understand　better　the　geological　structure　in

this　region．Survey　areas　include　the　whole　　。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30

1zu－Ogasawara　Arc　from　Hachijojima　Is．to

Minami－lwojima　Is．，the　Ogasawara　Trough，

the　Ogasawara　Plateau　and　neighboringseamomts，the　Mariana　Ridge　and　the　Mar－

iana　Trough　north　of203N，and　along　the

spreading　center　of　the　Mariana　Trougharound18。N．The　spacings　of　the　survey　Iines

were2to4nautical　miles（3．7to7．4km〉ingeneral，and　they　were　as　close　as　l　mile　in　25。

several　detailed　sur▽ey　areas．　Such　high

density　of　ship　tracks　made　us　possible　to

draw　magnetic　anomaly　contour　maps　of　high

accuracy．　　The　purpose　of　this　report　is　to　present

magnetic　anomaly　distributions　of　above

mentioned　areas，and　discuss　the　geological

stmcture　deduced　from　the　magnetic　anom－alies．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　20

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§1

．瓢09白sawara

Parece　Veia　Basin

PIateau

　　　　Backarc　rifts

－Spreading　center　▲　　　Quaternary　vQlcanoes

2．B蹴kgro腿認

　2．1　亘zu－Og総aw躍a　Arc

　The　Izu－Ogasawara（Bonin）Arc　lies　on　the

eastem　rim　of　the　Philippine　Sea　plate　sub－

ducted　by　the　Pacific　plate　（Fig．1）．　It　is

about1200km　long　extending　from　the　Izu

Peninsula　to　Minami－lwojima　Is．It　con－tinues　southward　to　the　Mariana　Arc。

　　The　Shichito　Ridge　is　occupied　by　a　line　of

Quatemary　arc　volcanoes，which　forms　arecent　volcanic　front　of　the　Izu－Ogasawara

Arc．Volcanic　rocks　from　the　Shichito　Ridge

Fig．1

　　　　　　　　嘱40。　　　　　　　　　　　　　145。

Stmctural　framework　of　the　Izu－Ogasawara－

Mariana　Arc．Dotted　lines　represent1000m　and

3000m　iso－depths．S．T．L．：Sofugan　Tectonic

Line（modified　from　Yuasa（1985））．H：Hachi－

jojima　Island，N：Nishinoshima　Island．

are　known　to　be　compositionally　bimodal

（Tsuya，1937；Kuno，1962）．Occurrence　of

acidic　rocks　are　abundant　in　the　northern　part

of　the　Shichito　Ridge，but　little　in　the　southern

part（Yuasa，in　prep．）．

　　A　row　of　small　grabens　occurs　just　behind

the　volcanic　front　in　the　northern　part　of　the

Izu－Ogasawara　Arc，from　Hachijojima　Is．to

Nishinoshima　Is．The　Aogashima　and

一656一

痂9彫渉づ6αno〃観1づ6s　oゾ云h6及％一磁z甥召鰯z4κsピT．y4窺α㌶hJ6渉σ∂

Sumisu　Rifts　in　Fig．2（a）are　examples　of　such

grabens．　They　have　been　considered　to　be

young　back－arc　rifts，or　incipient　back－arc

basins（Karig　and　Moore，1975；Honza　and

Tamaki，1985）．Recent　ODP（Ocean　Drilling

Program）drillings　in　the　Sumisu　Rift，one　of

these　back－arc　rifts，proved　the　young　age　of

the　rift．The　age　of　the　sediments　in　the

Sumisu　Rift　is　not　older　than1．1Ma（Leg126

Scientific　Drilling　Party，　1989）．　Signs　of

hydrothermal　activity　were　reported　from　the

Sumisu　Rift（Taylor6渉σ1．，19901Urabe　and

Kusakabe，1990）and　the　Aogashima　Rift（Yamazaki6厩1．，1991）．In　the　southem　part

of　the　Izu－Ogasawara　Arc　between　Nishino－

shimaIs．and　Minami－lwojima　Is．，onthe　other

hand，no　backarc　rifts　are　recognized．

　　In　the　back－arc　of　the　Izu－Ogasawara　Arc，

geological　structures　being　oblique　to　the

trend　of　the　arc　are　remarkable（Karig　and

Moore，1975；Honza　and　Tamaki，1985）．In

the　north　of　about30。N，several　rows　of

basement　highs，on　whi¢h　relatively　large

seamomts　are　located　in　line，run　in　NE－SW

or　ENE－WSW　direction（so－called　Nishi－

Shichito　Ridge　or　Izu　Ridge）．Examples　are

the　Enpo　and　Genroku　Seamount　Chains　inFig．2（a）．　In　the　south　of30。N，on　the　other

hand，troughs　of　NNE－SSW　strike　are　con－

spicuous．The　most　prominent　among　them　is

the　Sofugan　Tectonic　Line（Fig．1），a　steep

cliff　of　probably　normal　fault　origin　mming

linearly　south－southwestward　from　the　south

of　Sofugan　Island．　Yuasa　（1985）considered

that　the　Izu－Ogasawara　Arc　can　be　structur－

ally　divided　into　the　southern　and　northern

part　by　this　fault．The　Nishinoshima　Trough

lies　on　the　east　of　the　Sofugan　Tectonic　Line．

It　is　bordered　on　the　east　by　the　Shichito

Ridge．　Yuasa　　（1991a）　proposed　that　the

Nishinoshima　Trough　was　formed　as　a　north－

ern　tip　of　the　incipient　opening　of　the　Parece

Vela　Basin　in　Oligocene　time（Mrozowski　and

Hayes，1979）．The　Sofugan　Tectonic　Linewould　consist　a　westem　wall　of　the　paleo－rift．

The　“Nishinoshima　Trough”　of　Honza　and

Tamaki（1985）and　Yuasa（1985）includes

other　topographic　lows　Iying　between　theShichito　Ridge　and　the　Nishi－Shichito　Ridge

（Izu　Ridge），but　in　this　report　does　not．

　　The　Ogasawara　Ridge　is　a　forearc　basement

high　of　Eocene　age（Tsunakawa，1983）．The

Ogasawara　Trough　lies　between　theOgasawara　Ridge　and　the　Shichito　Ridge．A

multi－chamel　seismic　profile　revealed　that　the

Ogasawara　Trough　was　formed　by　rifting（Abe　6渉　α1．，1989）．The　rifting　of　the

Ogasawara　Trough　may　be　simultaneous　with

the　rifting　of　the　Nishinoshima　Trough　in　the

Oligocene（Yamazaki6臨1．，1988a）．The　two

troughs　may　have　been　a　part　of　one　paleo－

rift，and　later　growth　of　the　present　Shichito

Ridge　may　have　separated　them．

　　In　the　Izu－Ogasawara　Arc，magnetic　sur－

veys　have　been　conducted　by　several　institu－

tions　for　two　decades　but　rather　sporadically．

Here　we　present　a　magnetic　anomaly　map　of

the　whole　area　for　the　first　time，which　is

based　on　systematic　survey　with　dense　ship’s

tracks．　Previously　the　Geological　Survey　of

Japan　conducted　a　recomaissance　magneticsurvey　along　lines　at　intervals　of15miles（28

km）in1979，and　the　results　were　presented　as

magnetic　anomaly　profiles（Miyazaki6渉召1．，

1981〉．The　Hydrographic’Department，Mar－

itime　Safety　Agency　Japan　has　published　a

series　of　bathymetric　maps　of1／200，000scale

over　the　northem　part　of　the　Izu－Ogasawara

Arc，a　part　of　which　includes　a　magnetic　total－

force　map　of　the　same　scale．

　　2。2遡翻躍aTro髄9㎞

　The　Mariana　Trough　is　known　as　one　of

active　back－arc　basins　in　the　world（Karig，

1971）．Recently　active　hydrothermal　vents

were　discovered　by　submersible　ALVIN　at18。

N（Craig6緬1．，19871MooreandStakes，1990）．

Based　on　the　results　of　DSDP　（Deep　Sea

Drilling　Project）drillings，Hussong　and　Uyeda

（1982）considered　that　the　rifting　of　the　Mar・

iana　Trough　at18。N　would　have　begun　in　the

latest　Miocene，about6Ma，with　a　halfspreading　rate　of2．15cm／year．Bibeeασ1．

（198g）correlated　several　magnetic　anomaly

一657一

　

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Fig．2

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31。

30。

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139。 140。 141。E

（a）Outline　of　topography　in　the　northem　Izu－Ogasawara　Arc　from30。to330N．Contours　are　at500m

intervals．Unit　ofthefiguresis1000m．（b）Magnetic　anomaliesinthesame　area．Contoursαre　at100nT　intervals．Positive　anomalies　are　shaded．（c）Survey　lines　of　the　magnetic　anomalies．

profiles　between17。307to18。N　and　estimated

a　half　spreading　rate　of　approximately　l。65

cm／year　within50km　of　the　spreading　axis。

　The　mamer　of　spreading　in　the　Mariana

Trough，however，has　not　been　understood

we1L　Survey　lines　of　magnetic　anomalies　are

still　scarce　except　for　the　area　near　the

spreading　axis　between17。30’to18。N．It　is

very　difficult　to　correlate　magnetic　anomaly

profiles　in　the　Mariana　Trough　mless　these

1ines　are　closely　spaced（Karig，1971；Ander－

son，19751Karig6！α1．，19781Fryer　and　Hus－

song，1982〉．One　reason　is　that　amplitudes　of

the　magnetic　anomalies　are　generally　very　low

because　the　trough　is　close　to　the　magnetic

equator　and　the　strike　of　the　spreading　axis　is

close　to　north－south，Another　reason　would

be　that　the　spreading　mamer　of　the　Mariana

Trough　is　not　simple　and　many　discontinuities

such　as　fracture　zones，propagating　rifts（Hey，

一658一

物9魁露朋o㎜伽oゾ云h8伽一〃47加α∠470s‘T．y4耀撤昭副

3300

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13800

13900

14000

14100

Fig．2　　continued

1977）　and　　overlapPing　　spreading　　centers

（Lonsdale，19831Macdonald　and　Fox，1983）

may　exist．

　We　have　identified　for　the　first　time　mag－

netic　lineations　in　the　northem　Mariana

Trough　between20。to22。N　based　on　dense

magnetic　profiles，and　discuss　the　mamer　of

seafloor　spreading　there．

3．Bataae麟s宜t亘樋腿姐re幽腿etion

Magnetic　total　force　was　measured　using　a

proton　precession　magnetometer（GeoMetrics

G801）towed　about250m　behind　the　R／VHakurei－maru．Data　were　logged　on　a　mag－

netic　tape　every　lO　seconds，and　finally　edited

as　a　series　of　records　on　every　minute，which

contain　ship’s　position，speed　and　geophysical

data（magnetics，gravity　and　depth〉．Resid－

ual　total　magnetic　intensity　field，that　is，

magnetic　anomaly，was　obtained　by　subtract－

ing　the1985version　ofthe　IGRF（lnternational

Geomagnetic　Reference　Field）　（IAGADivision　I　Working　Group1，1985）from　the

一659一

Bz61彪あ％（ゾ孟h6　G60Jo4αzl　Sz67z76ッ6ゾノ4ψ召％，Vbl．42，No．12

3300

3200

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139　00

140　00

141　00

Fig．2　　continued

observed　data．Diumal　correction　was　not

applied．Shipシs　positions　were　determined　by

a　satellite－Loran　C　integrated　navigation　sys－

tem（Magnavox　model200）．This　systemgenerally　has　an　accuracy　of　about　O．1nautical

mile（180m）．After1988，the　GPS　（GlobalPositioning　System）was　also　used　for　naviga－

tion．

　After　editing　out　anomalous　data　such　as

spiky　noise，the　data　were　interpolated　onto　a

gridρf　l　km　spacing．The　gridding　was　done

by　a　weighted　averaging　method　using　a

commercially　available　program　packageUNIRAS．The　data　collected　during　theprevious　cmises　of　the　Geological　Survey　of

Japan　in1979（Miyazakiαα1．，1981）werealso　included．

一660一

物9吻ぎ6α％o耀1づ6sげ云h6Zゑ％一惚7伽召∠4κsピTy碗αz襯α副

4．　亙薦e聯reta色亘o聡

　　4．1N⑪r騒ern亘z眼一〇9薦題w麗題Arc：臨e恥ijoJi勲亘s．toT罐s臆ma亘s．　Quaternary　volcanoes　stand　in　line　along　the

Shichito　Ridge，the　volcanic　front　of　the　Izu－

Ogasawara　Arc　（Fig．2（a））．They　are　the

Aogashima，Myojinsho，Sumisu　and　Tori－shima　Volcanoes，and　the　Daisan－Sumisu　and

Myojin　Knolls．All　but　the　Myojin　Knoll

show　strong　and　short　wave－1ength　magnetic

anomalies　（Fig．2（b）〉．The　complicated

anomaly　pattems　of　these　volcanoes　suggest

that　strongly　and　weakly　magnetized　parts　are

mixed，which　may　reflect　the　bimodal　volcan－

ism　of　this　area．The　islands　emerged　from

the　sea　are　known　to　be　composed　of　basalts

（Kmo，1962〉，but　dacites　are　dredged　from

submarine　calderas（Yuasa，in　prep．〉．

　　A　typical　example　is　the　magnetic　anomaly

distribution　over　the　Torishima　volcano．

Strong　dipole－type　anomalies　were　observed

in　the　close　vicinity　ofTorishima　Island．The

area　of　shallow　water　depth　extending　north

of　the　island，however，shows　little　anomalies

（Fig．2（b）〉．The　island　is　composed　of　basalts

（Kuno，　1962），which　would　have　strong

remanent　magnetization．The　shallow　area

north　of　it　would　be　comprised　by　weakly

magnetized　rocks　such　as　dacites．This　imp－

1ies　bimodal　volcanism　of　the　Torishima　vo1－

cano．This　suggestion　is　consistent　withOkamura　and　othersン（1991）consideration

that　thick　volcaniclastic　sediments　in　the

Sumisu　Rift，which　are　composed　mainly　of

dacitic　pumice（Nishimura6厩1．，1991），were

derived　from　the　Torishima　volcano　or　its

vicinity．

　　The　Myojin　knoll　accompanies　little　mag－

netic　anomalies　although　the　volume　of　the

volcano　is　not　much　smaller　than　that　of　oth－

ers．It　is　suggested　that　the　Myojin：Knoll　is

composed　of　weakly　magnetized　rocks　such　as

dacites．This　inference　has　recently　beenconfirmed　by　the　observation　using　the　sub－

mersible　Shinkai2000（Yuasa，1991b）．

　　Back－arc　rifts，which　lie　just　behind　the

volcanic　front，show　no　remarkable　magnetic

anomalies　except　for　a　chain　of　volcanoes

crossing　obliquely　the　Sumisu　Rift（Fig．2〉．

The　basalts　taken　from　the　intra－rift　vo1－

canoes　in　the　Sumisu　Rift　have　chemical　com－

position　of　back－arc　basin　basalts　（lkeda　and

Yuasa，19891Fryer切α1．，1990）．However，

the　fact　that　no　strong　magnetic　signals　like

the　magnetic　lineations　of　mid－oceanic　ridges

were　observed　suggests　that　these　basalts

would　be　volumetrically　small．It　is　thus

considered　that　seafloor　spreading　has　not

started　yet　and　the　basement　of　the　back－arc

rifts　would　consists　dominantly　of　island－arc

crust．

　　The　Nishi－Shichito　Ridge　lies　to　the　west　of

the　back－arc　rifts，which　consists　of　topo－

graphic　highs　trending　obliquely　to　the　Izu－

Ogasawara　Arc．The　ridges　（the　EnpoSeamomt　Chain　and　the　Genroku　SeamomtChain）　show　relatively　simple　magnetic

anomaly　distribution＝negative　anomalies　oc－

cur　north　of　topographic　highs，and　positive

south　（Fig．2）．This　pattem　indicates　the

magnetization　of　normal　polarity．The　ages

oftheridgesarenotclear．AK－Arageof2．2±1．1Ma　was　reported　from　the　EnpoSeamomt（Yuasa，1985）．On　the　other　hand，

historical　volcanic　activity　around　the　Genro－

ku　Seamomt　was　documented（Kmo，1962）．

The　normal　polarity　of　the　magnetization

might　indicate　yomg　age　of　the　ridges

（younger　than　the　Bmnhes－MatuyamabomdaryatO．73Ma），butthereisapossibility

that　induced　magnetization　or　viscousmagnetization　of　the　present　geomagnetic

field　direction　have　overcome　the　primary

remanent　magnetization～Magnetic　proP・erties　of　the　rocks　which　comprise　these　ridges

have　not　yet　been　known．

　4。2　M童翻且e亘z眼一〇gas＆w麗我A麗：Sof腿9樋

亘s．馳Nis踊齢曲量m箆亙s．

　The　Sofugan　and　Nishinoshima　volcanoes，

the　crests　of　which　are　emerged　from　the　sea，

are　Quaternary　arc　volcanoes　located　on　the

一661一

多

βz61」6渉づ％oゾ孟h6　G60JogJαzl　S％7z761y（1ゾノ4かz7z，’Vb乙42，No．12

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27。

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（a）Outline　of　topography　in　the　middle　Izu－Ogasawara　Arc　from27。to30。N，Contours　are　at500m

intervals．Unit　of　the　figures　is1000m．Broken　lines　indicate　the　location　of　seismic　profiles　shown　in

Fig．5．（b）Magnetic　anomalies　inthe　same　area．Contoursare　at100nT　intervals，Positive　anom－

alies　are　shaded．（c）Survey　lines　ofthe　magnetic　anomalies．Bold　lines　indicate　the　location　of　seismic

profiles　shown　in　Fig，5．

蓼

volcanic　front．They　have　dipole－type　mag－

netic　anomalies　of　normal　polarity（Fig．3（b））．

There　is　no　subaerial　volcano　between　the

two，but　seven　seamomts，recently　named　as

the　Shichiyo　Seamount　Chain，are　located　on

the　Shichito　Ridge　in　a　row（from　the　Nichiyo

Seamomt　to　the　Doyo　Searhount）（Fig．3（a））．

　The　Shichiyo　Seamount　Chain　and　neigh－

boring　seamounts　can　be　divided　into　fo皿

groups　based　on　their　magnetic　anomalies（Fig．4）．　The　first　group（group　l）has　strong

dipole－type　anomalies　ofnormal　polarity（Fig．

3（b））．The　Kayo　Seamount，the　KinyoSeamomt　and　the　Doyo　Seamount　are　includ一

一662一

ル勉g％漉卿oη昭1乞6s　oゾ孟h6左％一ル勉7宛槻、4κsピT。y砺z薦盈づ6渉召0

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139 140Fig．3　　continued

ed　in　this　group．These　seamomts　are　con－

sidered　to　be　Quaternary　arc　volcanoes　like

the　Sofugan　and　Nishinoshima　volcanoes．

　The　second　group　（group　2　in　Fig．4）

accompanies　weak　anomalies　compared　withthe　volumes　of　their　edifices（Fig．3（b））．The

examples　are　the　Nichiyo　Seamomt，the　Sawa

Seamomt　and　an　umamed　seamount　at28。30’N，　140。15’E，　It　is　considered　that　these

seamounts　are　not　young　volcanoes　but　blocks

of　old　island－arc　crust。　Seismic　reflection

profiles　revealed　that　these　seamomts　are

tilted　blocks　cut　by　faults　and　covered　with

sedimentary　layers（Fig．5（a））．The　deforma一

141 142

tion　would　have　been　taken　place　under　the

extensional　regime　which　formed　the　Ni－

shinoshima　Trough．

　The　third　group（group3in　Fig，4）which

includes　the　Suiyo　Seamomt　and　the　Mokuyo

Seamount　is　characterized　by　an　unique

anomaly　distribution　which　cannot　be　ex－

plained　by　the　magnetization　of　the　present

geomagnetic　field　direction（Fig．3（b））．The

Suiyo　Seamomt　has　a　positive，strongeranomalies　above　its　westem　flank　and　a　nega－

tive，weaker　anomalies　above　the　eastemflank（Fig。3（b））．This　anomaly　pattem　can

be　interpreted　as　the　magnetization　of　east一

一663一

Bz61」6ガ銘（ゾ孟h6　G60JogJo81S％7z尼ッ（ゾノ吻4％，Viol．42，No。12

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142　00

Fig．3　　continued

ward　declination　and　shallow　inclination（Fig．

6）．The　direction　of　the　magnetization　is

fairly　close　to　the　paleomagnetic　direction　of

Ogasawara（Bonin）Islands　on　the　Ogasawara

Ridge（Kodama6渉σ1．，1983）。The　east　de－

nected　declinations　have　been　reported　not

only　from　the　Ogasawara　Islands　but　also

from　the　Mariana　Islands（McCabe　andUyeda，1983），the　Palau　Islands（Hastonασ1．，

1988），and　Guam　and　Saipan（Haston　andFuller，1991），and　they　can　be　explained　by　the

clockwise　rotation　of　the　Philippine　Sea　plate

since　the　Oligocene　（Louden，19771Seno　and

Mamyama，19841Haston6厩1。，1988，Hastonand　Fuller，1991）。The　magnetization　direc・

tion　thus　suggests　that　the　Suiyo　Seamomt

would　have　emplaced　soon　after　the　formation

of　the　Nishinoshima　Trough　in　the　Oligocene，

and　after　that　it　was　rotated　with　thePhilipPine　Sea　plate．

　　The　anomaly　distribution　of　the　Mokuyo

Seamomt　is　even　more　complicated（Fig．3（b））．A　pair　of　positive’and　negative　anom－

alies　of　north－south　direction　occurs　on　the

seamomt，but　its　spread　is　restricted　just

above　its　crest．　Its　vicinity，　on　the　other

hand，shows　the　anomaly　pattem　of　eastward

magnetization　similar　to　that　of　the　Suiyo

Seamount．It　is　thus　estimated　that　the　edi・

fice　of　the　Mokuyo　Seamount　would　haveformed　mainly　at　about　the　same　time　as　the

Suiyo　Seamomt，but　recently　rejuvenatedvolcanic　activity　has　taken　place　at　the　crest．

There　are　some　other　observations　which

support　this　inference．Seismic　reflectionprofiles　across　the　Mokuyo　Seamount（Fig．5

麟

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一664一

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Classification　ofthe　Shichiyo　Seamount　Chain　and　neighboring　seamomts　from　their　magnetic　anomaly

pattems。（1）Quatemary　volcanoes　having　strong　dipole－type　anomalies　of　the　normal　polarity．（2）

Faulted　blocks　of　old　island－arc　crust　accompanying　weak　magnetic　anomalies。（3）Old　volcanoes

having　east－deflected　magnetization　direction．（4）01d　basement　highs　characterized　by　broad　positive

magnetic　anomalies．

（b））　show　that　except　for　the　crest　the

seamomt　has　well　stratified　reflectors，which

suggests　that　the　seamomt　is　covered　with

fine　sediments　rather　than　volcaniclasticdebris．It　is　thus　inferred　that　the　seamount

would　not　be　young　except　for　the　top．

Recent　SeaBeam　mapping　revealed　that　thecrest　has　caldera　structure　（Nagaoka　6渉　α1．，

1991）．In　the　caldera，hydrothermal　activity

was　discovered　by　dives　of　the　submersible

Shinkai　2000　（Nagaoka，1990），indicating　a

recent　volcanic　activity　there．

　　Around　the　Tenpo　Seamount　and　the　Oma－

chi　Seamomt（group4in　Fig．4），broad　posi－

tive　magnetic　anomalies　are　conspicuous（Fig．

3（b））．The　intensities　of　these　anomalies　are

fairly　large，more　than500nT．The　broad－

ness　of　the　anomalies　and　their　rather　poor

correspondence　to　the　topography　suggest　that

the　major　cause　of　these　anomalies　would　not

be　the　magnetization　of　the　edifices　of　the

seamomts　but　somewhat　deeper　magnetized

bodies．On　the　Omachi　Seamount，K－Ar　ages

of32to34Ma　and　occurrence　of　late　Eocenemicrofossils　were　reported　（Yuasa　α　α1．，

1988），A　sedimentary　rock　having　microfos－

sil　age　of　the　early　to　middle　Miocene　was

taken　from　the　top　of　the　Tenpo　Seamount

（lkari　and　Nishimura，1991）．It　is　thus　con－

sidered　that　these　seamounts　are　not　yomg

volcanoes，but　are　composed　of　old　island－arc

cmsts　which　formed　before　the　Izu一

一665一

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Fig，6 Magnetic　anomaliesproducedby　apyramid－shaped　magnetizedbody．Thedeclination　oftheremanentmagnetization　of　the　pyramid　is90。E，inclination20。and　intensity7A／m．The　declination　and

inclination　of　the　ambient　field　are－4。and38。，respectively（value　of　the1985version　of　the　IGRF　at

28。N，140。E）．DepthLof　the　top　of　the　pyramid　is　l　km，and　the　bottom4km．Contours　are　at100nT

intervals．Positive　anomalies　are　shaded．

Ogasawara　Ridge　and　the　Kyushu－Palau　Rid－

ge　were　separated　by　the　creation　of　the　Shi・

koku　and　Parece　Vela　Basin。

　　The　broad　positive　anomalies　similar　to

those　observed　over　the　Omachi　and　Tenpo

Seamomts　occur　sporadically　in　the　fore－arc

region　in　the　northern　part　of　the　Izu－

Ogasawara　Arc．They　are　at　southeast　ofTorishima　Is．and　east　of　Sumisu　Is。shown　in

Fig．2（b），and　the　Shinkurose　Bank（northeast

of　Hachijojima　Is．），presented　in　Ishihara6砲1．

（1981〉。　These　regions　correspond　to　the

uplifted　portions　of　acoustic　basement　on

seismic　profiles，called　the　Shinkurose　Ridge

（Honza　and　Tamaki，1985）．The　basement

highs　are　interpreted　to　be　composed　of

Paleogene　and　Miocene　sedimentary　rocks　on

the　geological　map　of　Honza6砂1．（1982）．It

is　thus　considered　that　the　broad　positive

magnetic　anomalies　would　characterizebasement　highs　of　the　old　Izu－Ogasawara　Arc．

　　In　the　west　of　the　Nishinoshima　Trough，

magnetic　anomalies　having　relatively　longwave－1ength　are　distributed　（Fig．3（b））．

Topography　of　this　region　is　fairly　smooth

（Fig．3（a））．These　anomalies　are　probably

attributable　to　deeper　magnetized　bodies　such

as　intmsives．The　elongating　direction　of　the

anomalies，WNW－ESE，isperpendiculartothestructural　trend　of　this　area，represented　by

the　Sofugan　Tectonic　Line．

　4．3　SOuthem　Iz既一〇9我s我wara　Arc＝t恥e

K我ikaねSeamo聡醜ttoM亘醜我mi－lwoj亘漁夏s．　Volcanoes　on　the　Shichito　Ridge（Fig．7（a））

show　strong，short　wave－1ength　magneticanomalies（Fig．7（b）〉reflecting　their　Iarge

volume　and　shallow　water　depths．The　basic

pattem　of　magnetic　anomaly　distribution　over

the　Kaikata　Seamomt，the：Kaitoku　Seamomt

and　Kita－lwojima　Is．is　of　normal－polarity

magnetization：the　anomalies　over　the　north－

em　flank　of　the　volcanoes　are　dominantly

negative，and　those　over　the　southern　flank　are

positive．Being　superimposed　on　this　pattem，

dipole－type　anomalies　of　shorセer　wave－1ength

are　distributed．Some　of　the①correspond　to

topographic　highs，but　otherS　do　not．Thelatter　would　be　due　to　highly　variable　magnet－

ization，reflecting　thermal　and　compositional

inhomogeneity　of　the　volcanoes．

　　The　Iwojima　and　the、Minami－lwojima　Vol一

一667一

Bz61」6訪z6ゾ云h6　G60Jo4αzl　Sz67∂召：y6ゾ忽）ごz％，yiol．・42，．〈ろo．12

《観》

27。N

Fig．7

26。

25。

24。

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　　　　　　　　　　　　　　　嘱40。　　　　　　　　14調。

（a）Outline　of　topography　in　the　southem　Izu－Ogasawara　Arc　from24。to27。N。

intervals．Unit　ofthe　figures　is1000m．（b）Magnetic　anomalies　inthe　same　area

nT　intervals．Positive　anomalies　are　shaded．

canoes　are　characterized　by　extremely　com－

plicated　magnetic　anomaly　distribution（Fig．7

（b））．The　anomalies　have　very　high　amplitude

（up　to　3000nT）　and　short　wave－1ength．

Their　complexity　is　more　than　that　of　the

three　volcanoes　mentioned　above。Thiswould　reflects　higher　inhomogeneity　of　these

volcanoes，suggesting　longer　history　of　the

volcanic　activity．The　magnetic　anomalycontour　map　of　these　two　volcanoes，however，

has　some　roomfor　furtherrevision　because　the

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　142。E

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Contours　are　at500m

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Contours　are　at100

（c）Survey　lines　of　the　magnetic　anomalies。

　spacings　of　survey　lines　are　still　too　large

compared　with　the　observed　short　wave－length　of　the　anomalies（Fig．7（c）），and　the

accuracy　of　positioning　is　low　aromd　Iwojima

Is．，sometimesworse　than500m，because　oftoo

short　distance　from　a　Loran－C　station　being

　located　on　the　island．　In　the　vicinity　of　the

Iwojima　Is．，the　Hydrographic　Department，

Maritime　Safety　Agency　Japan　has　already　conducted　not　only　tota1－intensity　⑳easure・

ment　by　a　ship　but　also　three－component

一668一

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Fig．7　　continued

measurement　by　an　airplane（Oshimaαα1．，

1982；1985）．They　estimated　using　some　mod－

eling　technique　that　the　center　of　the　Iwojima

Volcano　from　surface　to2km　in　depth　is　non・

magnetic　because　of　high　temperature．This

explains　why　dipole－type　anomalies　of　rever・

sed　direction　（north　side　is　positive　and　vice

versa）occur　on　the　center　of　the　volcano（Fig．

7（b））．

　In　the　back－arc　area　west　of　the　Shichito

Ridge，northwest　trending　belts　of　positive　and

negative　anomalies　altemate　like　the　magnetic

Iineations　of　mid－oceanic　ridges（Fig．7（b））．

14200

The　origin　of　these　anomaly　belts　is　not　clear，

but　they　cannot　be　explained　by　the　effect　of

surface　topography　because　the　topography　of

this　area　is　rather　smooth（Fig．7（a））．The

anomalies　may　reflect　a　relief　of　the　basement

covered　with　thick　sedimentary　layers　derived

from　the　arc　volcanoes．Another　possibility

is　that　the　basement　of　this　area　may　be

norしheastern　extension　of　the　oceanic　crust　in

the　Parece　Vela　Basin　having　magnetic　linea－

tions．This　hypothesis　implies　that　the　pres－

ent　Izu－Ogasawara　Arc　of　this　region　has

grown　on　the　oceanic　crust．

一669一

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〔一＼ユ　　一一．霧蓬憲議臥．

140　eo

Fig．7

　The　Ogasawara　Trough（Figs．3（a）and7（a））

shows　slight　negative　magnetic　anomalies，and

no　lineations　can　be　recognized（Figs．3（b）and

7（b））．This　is　consistent　with　the　considera－

tion　that　the　basement　of　the　OgasawaraTrough　is　rifted　island－arc　cmst（Abe6渉α1．，

1989）．　On　the　other　hand，　Isezaki　6渉　α1．

（1989）　carried　out　three－component　mea－

surements　of　the　geomagnetic　field，and　found

lineations　of　north－south　strike　on　the　east　and

vertical　components　in　the　OgasawaraTrough．　But　the　origin　of　the　lineations　is　not

clear．

　　　　　141

　　　　　　00

continued

！42

　00

　4．4，0gasawara　Plateau　an、《I　neighboring

seamounts　The　Ogasawara　Plateau　and　three　otherseamomts　east　of　it（the　Yabe　Seamomt，the

Hanzawa　Seamomt　and　the　KatayamaSeamomt）　which　we　studied　（Fig．8（a））

occupy　the　westem　end　of　the　Marcus－Wake

seamount　chain　（the　Michelson　Ridge　of

Smoot（1983））．The　Ogasawara　Plateau　has

collided　against　the　Izu－Ogasawara　Arc　at　the

junction　between　the　Izu－Ogasawara　and

Mariana　Trenches．

　　A　belt　of　negative　magnetic　anomalies　was

一670一

ル死zg％6海6　ご〃zo㎜zl♂6s　6ゾ　孟h6　1≧z6一ノ協z7乞ごz銘ごz／170s　ピT．　y4nzαzごzhづ　6渉ごzl．ノ

observed　over　the　three　seamounts　east　of　the

Ogasawara　Plateau（Fig．8（b））。The　ampli－

tude　of　the　anomalies　of　the　Yabe　Seamomt

was　about－700nT，and　that　of　the　Hanzawa

Seamomt　and　the　Katayama　Seamount　ex－

ceeded　－1000nT．　The　fact　that　negative

magnetic　anomahes　occur　above　the　bodies　of

the　seamomts　indicate　that　their　magnetiza－

tions　are　normal　polarity　an（1have　shallow

inclinations，while　too　scarce　survey　lines　in

the　northern　and　southern　vicinity　of　those

seamounts（Fig，8（c））prevent　from　calculating

their　magnetization　more　quantitatively　by　an

inversion　method．The　ages　of　theseseamounts　are　estimated　to　be　the　Cretaceous

from　the　microfossil　age　of　limestone　covering

the　top　of　the　Yabe　Seamomt（Shiba，1979）．

It　is　thus　considered　that　these　seamounts　were

emplaced　in　an　equatorial　region　in　theCretaceous，and　have　been　moved　to　the　pres－

ent　position　by　the　northward　shift　of　the

Pacific　plate　since　then　（e．g．　Clague　and

Jarrard，　1973）．　In　　the　vicinity　　of　these

seamounts，Vacquier　and　Uyeda　（1967）reported　another　seamount（No．Z－4－3at27。

N，148。407E）having　the　magnetization　of

shallow　inclination．

　　The　Ogasawara　Plateau　has　several　peaks

on　it（Fig．8（a））．The　Kita　Seamomt　on　the

Ogasawara　Plateau　has　dominantly　negativeanomalies（Fig．8（b）），which　is　similar　to　the

seamomts　mentioned　above．The　HigashiSeamomt（the　Broken－Top　Guyot　of　Smoot

（1983）），the　Nishi　Seamomt　and　the　Minami

Seamount　have，on　the　other　hand，a　pair　of

positive　and　negative　anomalies　（positive

anomalies　are　on　the　southem　flanks　of　the

bodies，and　vice　versa）（Fig．8（b））．　This　type

of　anomaly　distribution　suggests　that　the

magnetization　directions　of　the　seamounts　are

close　to　that　of　the　present　geomagnetic　field

there．This　implies　that　these　seamountswere　magnetized　at　a　place　near　the　present

latitude．However，fossil　evidence　shows　that

the　Higashi　Seamount　was　formed　in　the

Cretaceous　in　an　equatorial　region　like　the

Yabe　Seamomt（Konishi，1985）。One　pos一

sible　explanation　for　this　discrepancy　is　that

induced　magnetization　and／or　viscousmagnetization　of　the　present　field　direction

have　overcome　the　primary　remanent　magnet－

ization　of　the　seamomts　which　would　have

been　acquired　in　low　latitudes。Another　pos－

sibility　is　that　these　seamounts　wereremagnetized　by　rejuvenated　volcanic　activ－

ities　of　relatively　young　age，that　is，after　the

directional　change　of　the　movement　of　the

Pacific　plate　from　NNW　to　WNW，which　is

known　to　have　occurred　at　about43Ma（Clague　and　Jarrard，1973）．Nemotoαα1．（1986）suggested　the　existence　of　Eocene　vo1－

canic　activities　at　the　Higashi　Seamomt．

　　The　stripes　of　the　positive　and　negative

anomalies　over　the　Ogasawara　Plateau　seems

to　continue　landward　across　the　trench

although　their　amplitudes　decrease．Thisobservation　suggests　that　the　westem　flank　of

the　Ogasawara　Plateau　has　been　already　sub－

ducting　undemeath　the　forearc　wedge　of　the

Izu－Ogasawara　Arc．

　4．5N艦her醜M麟a舩Troug恥　The　Mariana　Trough　is　initiated　at　about

24。N，just　south　of　Minami－Iwolima　Is。（Fig．9

（a））．It　develops　from　a　rifting　stage　to　a

spreading　stage　at　about22。N（Yamazaki6孟

α1．，1988b；Murakamiαα1．，1989）．The

trough　widens　southward　from80to120km　atthis　boundary　at22。N，and　deepens　more　than

500m．Small　ridges　and　grabens　trending

NNW－SSE　become　conspicuous　in　the　southof　the　boundary．

　　The　characteristics　of　magnetic　anomaly

distribution　also　vary　significantly　at　this

boundary　（Fig．9（b））．　In　the　north　of22。N，

dipole－type　anomalies　or　short　wave－1ength

anomalies　are　remarkable，which　are　of

seamount　or　intmsive　origin．No　magneticlineations　are　observed．　The　seafloor　of　this

regionwould　consist　ofstretched　and　sundered

island－arc　crust．　In　the　south　of22。N，on　the

other　hand，NNW　trending　magnetic　llnea－

tions　can　be　recognized，which　would　be

caused　by　magnetization　of　oceanic　crust．

一671一

一z乙9一

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（b）

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2500143

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（c）

1器 145　　　　　　　　14600　　　　　　　　　　　00

　Fig．8　　continued

11『 11『

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240

23。

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141。’『akasu　Smt．

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22。

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Fukujin　Smt．

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1430E 144。

Fig．9 （a）Outline　of　topography　in　the　northem　Mariana　Trough　from20。to240N．Contours　are　at500m

intervals．Unit　ofthe　figures　is1000m．（b）Magnetic　anomalies　inthe　same　area．Contours　are　at100

nT　intervals．Positive　anomalies　are　shaded．（c）Survey　lines　of　the　magnetic　anomalies．

一674一

難

舩zg多z6あ6　ごz％o万別zlJ6s　（ゾ　孟h6　／2z6一ノ晩z7乞4％σノ170s　ピT。　y～z盟z召2召左づ　6オ召乙ノ

2400

2300

2200

2100

2000　14！　　00

遷響驚〆．，』1ξ藩㌧つ

鱗載、驚郵）

（b）

〃『olil　o

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　　恥◎　　　鵯誤

辛，黙

（灘　纂、

　　1　　　、142

00143

00144

00145

00

Fig．9　　continued

Correlation　is　obvious　on　the　magnetic　anom－

aly　profiles　along　the　survey　lines（Fig，10（a）），

particularly　between21。and22。N．

　4．5．1耽％痂脇加げ窺α9襯」61吻読oηs　To　assign　ages　to　the　magnetic　lineations，

we　performed　forward　modeling　by　a　two－

dimensional　block　modeL　The　model　shown

in　Fig．11fits　well　the　anomaly　profiles

between21。and22。N．We　adopted　theskewness　parameter　of－58。，which　is　derived

on　the　assumption　that　two－dimensional

blocks　having　N20。W　strike　were　magnetized

at　the　present　latitude．We　thus　considered

that　the　formation　of　oceanic　cmst　between22。

and21。N　would　have　started　at3Ma　or　a　little

earlier　with　a　half－spreading　rate　of　about2．5

一675一

Bz61」6痂z6ゾ云h6　G60Jo4侃l　Sz67z76ッ（ゾ忽）召％，Vbl．42，〈石o．12

2400

2300

220G

2100

2000　　　141　　　　　　　　　　　　142　　　　00　　　　　　　　　　　　　　　　00

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig．9

cm／year．隅The　rate　would　have　decreased　to

about　l　cm／year　at　present．The　present

spreading　rate　at　the　northern　end　of　the

spreading　axis　close　to22。N　is　estimated　to　be

a　little　faster，about2cm／year。The　topog・

raphy　of　the　spreading　axis　supPorts　this

interpretation．　The　rift　valley　on　the　spread－

ing　axis　becomes　less　retnarkable　northward

on　the　topographic　profiles　shown　in　Fig．10（b），

N 《c》

一　　　、 黛

＼、

1

N

、

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、

峯、t

＼

凸

！43　　　　　　　　　　　　　　　！44　　　　　　　　　　　　　　　！45

　00　　　　　　　　　　　　　　　　00　　　　　　　　　　　　　　　　00

continued

　which　suggests　that　spreading　rate　becomes

　higher　northward（Macdonald，1986）。

　　　The　correlation　between　the　model　and　the

　　obser▽ation　on　the　eastern　flank　　of　the

　spreading　center　is　not　good　because　the

　magnetic　lineations　are　disturbed　by　the

　　anomalies　accompanied　by　seamounts（Figs．9

　（b）　and　10（a））．They　are　the　Fukujin

　Seamount　and　a　chain　of　submarine　volcanoes

一676一

li

I

I嵩

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ノレ勉9％6〃o　召％o㎜」∫（器　6ゾ●云h612z6一ノ晩z甥召多祝z／170s　ピT．　y4郷ごz2召たガ　6渉ごz乙ノ）

22。N

21。

20。

　142。

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143。 144。 145。E

220N

21。

200　142。

Fig．10

麟

憾麟

143。

翻

144。

講

縛

（b》

f5．．，①

145。E

（a）MagneticanomalyprofilesalongthesurveylinesofENE－SWSdirectionintheMarianaTroughfrom20。to22。N．Solids　are　positive　anomalies　and　opens　are　negative．Interpretation　is　superimposed：

shaded　belts　represent　the　magnetization　ofthe　normal　polarity．B：the　Brunhes　Epoch（0－0．73Mal

Harland6麺1．（1982）），0：the　Olduvai　Event（1．67－1．87Ma），G：the　Gauss　Epoch（2．48－3．40Ma）．（b）

Topographic　profiles　along　the　same　lines．Dots　indicate　the　location　of　spreading　centers　estimated

from　the　magnetic　lineations．Line　A　is　the　location　ofthe　seismic　reflection　profile　shown　in　Fig、13．

一677一

羅

B％ll6あnρゾ　渉h6　G60104αzl　Sκ7∂6ッのF／41）ごz％，Viol．42，No．ヱ2

Fig．11

Moqle’ 　　　　　　　　　oSkewness－58

　　　　　　　　　400nT　　　　　　　　l。

4 2 0　　　　　2MaPolarity

10km

一

2、5cm／year i 1．5 11・011・01　1・5　［2・5　Rate

　　　　　〔Thickness3km，lntensity5A／m）

Magnetic　anomalies　produced　by　a　two－dimensional　block　mode1．Spreading　rates　were　adjusted　so

that　the　theoretical　anomaly　profile　fits　the　observed　ones　around21。30’N　in　the　Mariana　Trough。

Solid　blocks　represent　the　normal　polarity　and　open　ones　are　reversed．The　magnetic　polarity　time

scale　of　Harland6オα1．（1982）was　used，

1ineated　southwestward　from　the　KasugaSeamomt（Cross－chain　seamountsl　Hussongand　Fryer，1983）（Fig．9（a）），which　were　em－

placed　after　the　formation　of　oceanic　crust。

　　4．5．20∂67妙卿gs卿α伽go6漉zs認21。ノV

　Our　interpretation　of　magnetic　anomaly

profiles　leads　to　the　conclusion　that　two

spreading　centers　overlap　from20。3αto21。N

（Fig．10（a））．The　characteristic　anomaly　pat－

tem　which　has　been　recognized　on　the　profiles

north　of22。N　continues　southward　to　about20。

30’N，althoughthe　amplitudes　ofthe　anomalies

become　sma11，an　order　of　about　lOO　nT．To

the　east　of　it，on　the（）ther　hand，another　iden－

tical　anomaly　pattem　mns　parallels　to　the

former　from20。3奪to21。N。The　latter　con－

tinues　southward　to2αN，where　axi謡valleys

oftheMid－Atlantic　Ridge（MAR）type　canbeseen　on　topographic　profiles　（Fig．　10（b〉）．

Between　the　two　spreading　axes，ananomalously　deep　graben　occurs（Figs．9（a）

and10（b））．The　depth　reaches5300m　at　max－

imum．This　situation，that　is，two　spreading

axes　and　an　intervening　graben，is　similar　to

the　Overlapping　Spreading　Centers　（OSCs）

which　has　been　observed　commonly　on　theEast　Pacific　Rise（EPR）as　a　form　of　non－

transform　offsets　of　mid－oceanic　ridges（Macdonald　and　Fox，1983；Lonsdale，1983）．

The　graben　at21。N　would　correspond　to　the

Overlap　Basin，which　is　a　basic　constituent　of

OSCs（Macdonald6齢1．，1988）．The　depth　of

the　spreading　centers　in　the　Mariana　Trough

increases　toward　the　OSCs　at21。N（Fig．12）．

This　feature　issimilar　to　the　OSCs　on　the　EPR，

and　explained　by　that　the　amomt　of　magma

supply　is　small　at　OSCs（Macdonaldαα1．，

1988）。

We　estimate　from　seismic　reflection　profiles

that　the　spreading　at、the　westem　axis　would

have　been　subsiding　now，and　in　the　east　of　it，

a　new　spreading　system　is　instead　under

developing　with　destroying　older　oceanic

cmsts．AseismicreflectionprofileshowninFig．13shows　that　the　westem　spreading　axis

accompanies　a　typical　rift　valley．The　east－

em　axis　is，on　the　other　hand，more　compli－

cated　in　geological　stmcture．Many　faulted

blocks　exist　there，but　no　clear　rift　valley．

　　The　OSCs　fomd　at21。N　in　the　Mariana

Trough　is　anomalous　in　the　following　points

compared　with　already　documented　OSCs．

First，the　size　is　large．　The　OSCs　at21。N

offset　about30km　and　overlap　each　other　by

abo興t50km．It　is　known，however，the　lat－

eral　offsets　of　the　OSCs　on　the　EPR　are　less

than15km（Macdonald　and　Fox，1983，Mac－donald　6！召1．，1988）．Second，OSCs　were

commonly　observed　on　fast－spreading　ridges

such　as　the　EPR，but　never　on　slow－spreading

ridges　like　the　MAR（Macdonald　and　Fox，

1983）．The　spreading　rate　of　the　Mariana

Trough　is　nearly　as　small　as　that　of　the　MAR．

A　spreading　center－transform　fault　pattemprevails　in　the　case　that　an　offset　of　ridges　is

large　or　a　spreading　rate　is　smal1．This　is

because　spreading　axes　are　in　contact　with

一678一

欝婁

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0　　　　　　　　　　50km一一＿＿＿一一一一一　　　　　2ゴN 220

Fig．12Axial　depth　profile　along　spreading　centers　in　the　northem　Mariana　Trough．

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OverlapPing　Spreading　Centers

　　　　　　　轡

Fig．13 Single－channel　seismic　profile　across　the　overlapping　spreading　centers　in　the　Mariana　Trough．

Positions　of　the　spreading　centers　indicated　by　arrows　were　estimated　from　magnetic　lineations．

Location　of　this　profile　is　shown　in　Fig．10。

cooler　and　thicker　crusts　than　in　the　case　of　a

small　offset　or　a　fast　spreading　rate，and　thus

the　cmsts　would　not　be　weak　enough　to　allow

non－rigid　deformation　like　the　OSCs。It　is

hence　suggested　that　the　cmst　ofthe　Mariana

Trough　spreading　center　may　be　weaker（thinner　and／or　hotter）than　those　of　major－

ocean　spreading　centers．　The　third　point　is

that　the　magnetic　anomalies　of　the　Mariana

Trough　at21。N　are　smaller　than　those　of

neighboring　areas　while　the　OSCs　in　the　EPR

have　stronger　magnetic　anomalies（Lonsdale，

19831Sempereαα1．，1984）．It　is　considered

that　high　magnetization　intensity　which　is

carried　by　highly　fractionated　basalts　enriched

in　iron　is　responsible　for　the　strong　magnetic

anomalies　of　the　OSCs　on　the　EPR（Sempere

6砲1．，198411988）．The　weak　anomalies　at21。

N　in　the　Mariana　Trough　suggests　that　the

iron　enrichment　may　not　have　occurred　there．

　　4．5．3惚7加α．1～惣6魏4脆s渉〃47加αノ～惣6

　　Next　we　discuss　the　magnetic　anomalies

accompanied　by　a　row　of　Quatemary　arc

volcanoes　on　the　Mariana　Ridge．Some　of

them　have　simple　dipole－type　anomalies，but

othershave　complicated　anomaly　distributions

which　do　not　correspond　well　to　the　topogra－

phy　of　the　seamounts（Fig．9（b））。The　former

examples　are　the　Fukujin　Seamount　and　the

Minami－Kasuga　Seamount，and　the　latter　the

Nikko　Seamomt　and　the　Minami－HiyoshiSeamomt。This　difference　would　reflect　dif－

ference　in　the　ages　of　these　seamomts．The

latter　would　have　had　longer　volcanic　activity

than　the　former，resulting　in　highly　in－

homogeneous　magnetization。Magnetizationof　normal　and　reversed　polarities　may　be

mixed．Topography　of　these　seamomt　sup－ports　this　inferencelthe　former　has　a　simple

conical　shape，but　the　latter　shows　complex

topography　having　two　or　more　peaks．On

the　Fukujin　Seamount，the　spread　of　theanomalies　is　narrow　compared　with　the　size　of

the　seamomt　body．It　is　thus　suggested　that

the　seamomt　would　be　covered　with　thick

volcaniclastic　debris，and　highly　magnetized

part　is　relatively　sma11in　volume．

一679一

麟

Bz61」6あ多z　oゾ孟h6　G60Jo9ガαzl　Sz67z尼y6ゾノ4ゆごz％，Vわ1．42，．〈々）．12

　　The　West　Mariana　Ridge，the　remnant　arc，

does　not　have　strong　magnetic　anomalies　in

general（Fig．9（a））．The　Takasu　Seamount，in

particular，accompanies　little　anomaliesalthough　it　has　a　flat　top　of　very　shallow

depth，about50m．This　suggests　that　theTakasu　Seamount　would　not　be　a　volcano．

An　mnamed　small　peak　at　about21。20’N

showed　the　anomaly　pattem　which　indicates

reversed　magnetization．

　4。6　S騨e翻直盟g　ax量s漉18。N亘聡tぬe　M鍛董＆舩

Tr側9璽

　　The　Mariana　T罫ough　is　widest　at　about18。

N，and　the　occurrence　of　active　spreading

ridges　is　well　documented　（e．g．Fryer　and

Hussong，1981〉．　Thus　the　existence　of　the

magnetic　anomalies　of　seafloor－spreading

originisexpected．Whilemagneticlineations

are　vague　on　an　anomaly　contour　map（Fig．14

（b））due　to　the　low　amplitude　of　the　anomalies

（200nT　or　less），anomaly　profiles　along　main

survey　lines　can　be　correlated　each　other（Fig．

15）．Spreading　rate　estimated　from　compar、

ingthe　profileswiththe　model　in　Fig．11varies

somewhat　from　place　to　place，but　it　is　an

order　of2cm／year．This　agrees　with　the

previous　estimationsby　Bibee6厩1．（1980）and

Hussong　and　Uyeda　（1982）．Discontinuities

in　magnetic　lineations　can　be　recognized　at17。

40’N，18。N　and　18。20’N　（Fig．15）．　They

roughly　coincide　with　topographic　and　struc－

tural　discontinuities，that　is，the　Pagan　frac－

ture　zone　between17。30’and17。40’N，the17．9。

N　offset　and　the18．5。N　offset　of　Volpe6！σ1．

（1990），respectively．The　trend　of　the　mag－

netic　lineation　between18。and18。20’N　is　close

to　north－south（Fig．15）although　the　strike　of

眉8030’閥

180009

　　調7030’　　　　　　唱44000，　　　　　　　　　　　　　　　　　　喰44030，　　　　　　　　　　　　　　　　　　眉45000，匿

Fig．14（a）Bathymetric　contour　map　aromd　a　spreading　axis（shaded）at18。N　in　the　Mariana　Trough．

　　　　　Contours　are　at200m　intervals．（b）Magnetic　anomalies　in　the　same　area．Contours　are　at　lOO　nT

　　　　　intervals．Positive　anomalies　are　shaded．（c）Survey　lines　of　the　magnetic　anomalies．

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一680一

撰 羅傘

ル五zg％6ガo　ごzno㎜lJ6s　oゾ’孟h6乃％一ノ協z7麦znごz／170s　ピT．　Kz〃安z2召hづ　6！召よノ

1830

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1730　　144

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1830

1800

1730　　144

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1器 1壽

Fig．14　continued

Fig。15

ユ8　　30

ユ8　　00

　i7　　30

　　　　i44　　　　　　　　　　　　　　　　　　i44　　　　　　　　　　　　　　　　　　ユ45　　　　　　　　　　　　　　　　　　ユ45　　　　　00　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　00　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　30

Magnetic　anomaly　profiles　along　main　survey　lines　around　a　spreading　axis　at　l8。N　in　the　Mariana

Trough．Solids　are　positive　anomalies　and　opens　are　negative．

締．芒1「

簸灘「

1200nT

｛

the　rift　valley　is　NNW（Fig．14（a））．This

suggests　that　a　small　change　in　spreading

direction　and　accompanying　reorganization　of

normal　faults　would　have　occurred　recently，

say　an　order　of100k，y．before．

5．　　Co館c且腿s亘o醜s

We　conducted　magnetic　survey　on　the　Izu一

Ogasawara　Arc　and　the　northem　MarianaTrough　along　dense　ship　tracks．　Geological

interpretation　of　the　resulting　magnetic

anomaly　distribution　are　summarized　as　fol－

10ws．

　（1）　Volcanoes　on　the　Shichito　Ridge，the

volcanic　front　of　the　IzurOgasawara　Arc，have

usually　strong　magnetization　probably　owned

by　basaltic　rocks．Some　volcanoes（e．g．the

一681一

βz61」6ガ％6ゾ孟h6　G60Jo4αzl　Sz67∂61y6ゾノ4望）ごz％，Vわ」。42．〈わ．ヱ2

Nishinoshima　Volcano）has　rather　simpledipole－type　anomalies，but　others　have　very

complicated　anomaly　distribution　（e．g。the

Iwolima　Volcano），which　may　reflect　the　dif－

ference　in　the　length　of　the　volcanic　activity．

　（2）　On　the　northern　part　of　the　Shichito

Ridge，some　volcanoes　accompanies　onlyweak　magnetic　anomalies（e．g．the　Myojin

Knol1），which　suggeststheir　compositionbeing

acidic　rocks　such　as　dacite．　This　reflects　the

bimodal　volcanism　in　this　region．

　（3）　Back－arc　rifts　in　the　northem　Izu－

Ogasawara　Arc　show　no　remarkable　magnetic

anomaliesexcept　for　cross－chain　seamounts　in

the　Sumisu　Rift．Seafloor　spreading　has　not

started　yet．

　（4）The　Shichiyo　Seamomt　Chain　andneighboring　seamounts　in　the　middle　Izu－

Ogasawara　Arc　can　be　divided　into　three

groups　based　on　their　magnetic　anomalies．

The　first　group　is　Quaternary　volcanoes，

which　have　strong　dipole－type　anomalies　of

the　normal　polarity．The　second　is　faulted

blocks　of　old　island－arc　crusts，accompanying

little　anomalies．The　third　is　old　volcanoes　of

possibly　Oligocene　age，which　have　themagnetization　of　eastward　declination　andshallow　inclination．

　（5〉Fore－arc　basement　highs　of　Paleogene

or　Miocene　age（the　Shinkurose　Ridge）are

characterized　by　broad　positive　magnetic

anomalies．Similar　anomalies　are　observed

on　the　Tenpo　Seamount，an　old　basement　high

lying　in　the　back－arc　region　west　of　the

Sofugan　Tectonic　Line．

　（6〉　In　the　back－arc　region　north　of　30。N，

topographic　highs　striking　obliquely　to　the　arc

（the　Nishi－Shichito　Ridge）　have　relatively

simple　magnetic　anomalies　of　normal　polarity．

Topographically　smooth　area　around28。N　has

relatively　large　anomalies　caused　by　deeper

source．In　the　back－arc　between24。to27。N，

alternating　belts　of　positive　and　negative

anomalies　run　in　NNE－SSW　direction．Thismay　renect　a　relief　ofthe　basement，or　suggest

the　possible　existence　of　oceanic　crust　under－

neath　thick　sedimentary　cover兜

　（7）Four　peaks　on　the　Ogasawara　Plateau

and　three　other　seamomts　in　the　east　of　it　can

be　divided　into　two　groups　from　magnetic

anomalies．The　first　group　having　dominant－

1y　negative　anomalies　was　magnetized　in　an

equatorial　region　probably　in　the　Cretaceous．

The　second　group　shows　the　magnetizationclose　to　the　present　geomagnetic　field　direc－

tion，　suggesting　　induced　　and／or　viscous

magnetization　or　remagnetization　by　re－

juvenated　volcanism．

　（8）We　show　for　the　first　time　that　mag－

netic　anomaly　profiles　inthe　Mariana　Trough

southof22。Ncanbecorrelatedclearly．Aforward　modeling　indicates　that　the　seafloor

spreading　aromd21。307N　started　at3Ma　or　a

little　earlier　at　a　half　spreading　rate　of2．5cm／

year．The　rate　has　decreased　to　about　l　cm／

year．

　（9〉Spreading　axes　overlap　about50km　in

theMarianaTroughbetween20。30’and21。N．Previously　the　existence　of　OSCs　was　not

known　on　slowly　spreading　ridges．Further－

more，the　offset　of　the　two　axes，about30km，

is　much　larger　than　that　of　the　already

documented　OSCs　on　the　East　Pacific　Rise．

The　cmst　at　theOSCs　inthe　Mariana　Troughmay　be　hotter　and／or　thinner　than　that　of　the

majorocean．　（10）Some　seamounts　on　the　northem　Mar－

iana　Ridge　have　simple　dipole－type　anomalies

（e．g．the　Fukujin　Seamount），but　others　show

complicated　anomaly　pattems　which　poorlycorrespond　to　their　topography　（e．9．the　Nik－

ko　Seamomt）．This　would　reflect　difference

in　the　length　of　the・volcanic　activity．The

northem　part　of　theWest　Mariana　Ridge，the

remnant　arc，accompanieS　no　strong　anom－alies　in　genera1（e．g．the　Takasu　Seamount）．

　（11）　The　spreading　rat6at頓e　ridges　at18。N

in　the　Mariana　Trough　is　about2．cm／year　at

present．A　small　change　in　spreading　direc－

tion　from　E－W　to　ENE－WSW　would　haveoccurred　recently．

Acknow且e岨gements：We　wish　to　thank　M．

Yuasa　and　A．Nishimura　for　valuable　discus一

一682一

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／灘該

熱蒙

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藝

1．

ル勉g麗批伽o〃昭IJ6s6ゾ孟h6乃％一〃47毎％。4κsピT．y4吻召紹hガαα1．ノ

sion　throughout　this　work．We　also　thank　E．

Saito　and　K．Watanabe　for　providing　topo－

graphic　maps　used　in　this　report，E，Kikawa，

Y．Okamura　and　M．Satoh　for　helping　the

measurement，and　Y．Okubo　for　helpful　com－

ments　on　the　manuscript．The　magnetic　sur－

vey　was　performed　with　cooperation　of　all　on

－board　scientists，officers　and　crew　of　the　Izu

－Ogasawara－Mariana　cmises　of　the　R／V　Ha－

kurei－maru（chief　scientists，M。Yuasa，A．

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一683一

覇

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一684一

菱

ル五zgn6云」6　召7zo澱zlづ6s　α〆　孟h6　12z6一ノ倣z7乞ごz％6z／176s　ピT．　Hz％祝z2ζzたづ　6！ごzl．ノ

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羅

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Japanese）．

伊豆・小笠原弧，マリアナ弧及びマリアナトラフの磁気異常

山崎俊嗣・石原丈実・村上文敏

要　　旨

伊豆・小笠原弧，マリアナ弧，マリアナトラフ及び小笠原海台とその付近の海山について，磁気異常

の測定を行った．測線間隔は一般に2－4マイルと密である．

七島海嶺及びマリアナ海嶺（伊豆・小笠原弧，マリアナ弧の火山フロント）上の海底火山の大部分は強

い磁気異常を示す．このうちいくつかの火山は比較的単純なダイポール型の異常を示すが（例えば，西之

島火山や福神海山），他方では，非常に複雑な異常分布を示すもの（例，硫黄島火山）や，火山体の地形と

異常との対応の悪いもの（例，日光海山，鳥島火山）が見られる．このような磁気的な均質性の差は，火

山活動の長さの差を反映していると推定される．さらに，七島海嶺北部の火山に見られる不均質な磁化

は，バイモーダルな火山活動が影響していると考えられる．

磁気異常は海山の起源を推定するのに役立つ．伊豆・小笠原弧中部の嬬婦岩と西之島の間に分布する

海山（七曜海山列，大町海山，沢海山，天保海山など）は，磁気異常から次の4つのグループに分類でき

る．第一は，強いダイポール型の異常を持つ第四紀火山，第二は，ほとんど磁気異常を伴わない，断層

で切られた島弧地殼の断片，第三は，東向きの偏角と浅い伏角の帯磁を持つ，漸新世の年代と推定され

る古い火山である．第四のタイプは大町海山と天保海山で見られる，やや長波長の正異常であり，同様

の異常が，伊豆小笠原弧北部の前弧に発達する，古第三紀あるいは中新世の年代と考えられる基盤の高

まり（いわゆる新黒瀬海嶺）に対応して分布することから，これらの海山は古い基盤の高まりと推定され

る．

　マリアナトラフの北緯20度から22度にかけて，海洋底拡大に伴う明瞭な磁気縞模様が存在することを

初めて明らかにした．北緯21度30分付近では，海洋底拡大は3Maあるいはそれより少し早い時期に，片

側拡大速度約2．5cm／年で開始した．現在では拡大速度は1cm／年に減少している．北緯20度30分から21

度にかけて，拡大軸が約30kmの間隔をもって重複している．このような大規模な重複拡大軸の存在は拡

大速度の遅い海底拡大系では異例であり，ここの地殼の強度が通常の海底拡大系のそれより小さい，す

なわち厚さが薄い，または高温であることを示唆している．

　白亜紀に形成されたと考えられている小笠原海台上の4つのピーク及びその東の3つの海山依，磁気

異常より2つに区分できる．第一のグループは山体上に負の異常を伴い，白亜紀に赤道域で磁化したと

推定される．第二のグループは現在の地球磁場の方向に近い帯磁を持ち，誘導磁化あるいは粘性磁化が

卓越している，又は比較的新しい時期に再び起こった火山活動により再磁化したと推定される．

（受付：1991年6月18日；受理：1991年8月14日）

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