| 第1章 東北日本弧 1 |
| 1.1 プレート収束境界としての東北日本弧 2 |
| 1.1.A プレート 2 |
| 1.1.B プレート境界 5 |
| 1.2 沈み込み帯を構成する東北日本弧 11 |
| 1.3 東北日本弧付近の地球物理学的情報 12 |
| 1.3.A 東北日本弧の地形と地殻構造 12 |
| 1.3.B 日本海の地形と地殻構造 18 |
| 1.3.B-a 地形 18 |
| 1.3.B-b 大和海盆の地殻構造 19 |
| 1.3.B-c日本海盆の地殻構造 20 |
| 1.3.C 地震 24 |
| 1.3.C-a 深発地震面 24 |
| 1.3.C-b 地震波の速度分布 25 |
| 1.3.C-c 地震の発震機構 26 |
| 1.3.D 地殻熱流量 28 |
| 第2章 東北日本弧周辺に産出する火山岩の種類 37 |
| 2.1 火成岩の化学組成 37 |
| 2.1.A 主化学組成 37 |
| 2.1.B 微量元素組成 37 |
| 2.1.B-a 適合元素と不適合元素 37 |
| 2.1.B-b 元素の分配係数 38 |
| 2.1.B-c 不適合元素の種類 39 |
| 2.1.B-d 結晶分化作用と微量元素 40 |
| 2.1.B-e 移動しやすい元素と移動しにくい元素 41 |
| 2.2 火成岩の分類 41 |
| 2.2.A 鉱物組成による分類 43 |
| 2.2.8 化学組成による分類 45 |
| 2.2.C 色指数とSiO2量との関係 45 |
| 2.3 系列（岩系） 47 |
| 2.3.A 非アルカリ系列とアルカリ系列 48 |
| 2.3.B 高カリウム系列・中間カリウム系列・低カリウム系列 48 |
| 2.4 玄武岩の分類 49 |
| 2.4.A シリカ飽和度による区分 49 |
| 2.4.B ノルムによる区分 52 |
| 2.4.C アルカリ量による区分 54 |
| 2.4.D K2O量による区分 55 |
| 2.5 安山岩およびフェルシック火山岩の分類 56 |
| 2.5.A ソレアイト系列とカルクアルカリ系列 56 |
| 2.5.B 東北日本弧周辺のソレアイト系列とカルクアルカリ系列の火山岩 57 |
| 2.5.B-a 那須火山帯と鳥海火山帯の非アルカリ系列の安山岩・デイサイト 57 |
| 2.5.B-b 非アルカリ系列の火山岩の多様性 58 |
| 2.5.C アダカイトとその成因論 59 |
| 2.5.C-a アダカイトの微量元素組成と日本のアダカイト質火成岩 59 |
| 2.5.0-b 沈み込む海洋地殻の溶融 60 |
| 2.5.C-c 沈み込む海洋地殻起源のフェルシックマグマとマントルとの反応 61 |
| 2.5.C-d 高マグネシア安山岩の形成 62 |
| 2.5.C-e 大陸地殻の溶融 64 |
| 2.5.C-f 古い年齢の海洋地殻から形成されたアダカイト質火山岩 64 |
| 第3章 東北日本弧の火山フロントと火山岩の化学組成の島弧横断変化 67 |
| 3.1 第三紀火山活動のステージ区分と火山フロント 67 |
| 3.1.A 火山フロントの経年変化 69 |
| 3.1.B 火山フロントの経年変化の要因 69 |
| 3.2 第四紀火山岩の化学組成の島弧横断変化 75 |
| 3.2.A 久野 久による先駆的研究 75 |
| 3.2.B アルカリ量の島弧横断変化 76 |
| 3.2.C H2O量の島弧横断変化 77 |
| 3.2.D フッ素および不適合元素量の島弧横断変化 79 |
| 3.2.E 4火山列の提唱 79 |
| 3.3 第三紀火山岩の化学組成の島弧横断変化 83 |
| 3.3.A これまでの研究 83 |
| 3.3.B 4～2Ma（鮮新世）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 85 |
| 3.3.C 8～5Ma（後期中新世後期）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 85 |
| 3.3.D 12～9Ma（後期中新世前期）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 87 |
| 3.3.E 16～13Ma（中期中新世）火山岩のアルカリ量とK2Oの島弧横断変化 89 |
| 3.3.E-a 海溝側の火山岩 89 |
| 3.3.E-b 背弧側北部の火山岩 89 |
| 3.3.E-c 背弧側南部の火山岩 91 |
| 3.3.F 23～17Ma（前期中新世）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 93 |
| 3.3.G 27～24Ma（後期漸新世）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 95 |
| 3.3.H 34～29Ma（前期漸新世）火山岩のアルカリ量とK2O量の島弧横断変化 95 |
| 3.3.I 3種類の玄武岩の島弧横断方向の出現状況 95 |
| 第4章 東北日本弧の第四紀火山における3玄武岩帯の成立 99 |
| 4.1 玄武岩マグマの起源物質 100 |
| 4.2 カンラン岩の種類 102 |
| 4.2.A 鉱物組成による分類 102 |
| 4.2.B 固相―固相反応 102 |
| 4.2.C 無水のカンラン岩の安定領域 103 |
| 4.3 マグマの生成条件 104 |
| 4.3.A ソリダスとリキダス 104 |
| 4.3.B 揮発性成分の影響 105 |
| 4.3.C 含水のカンラン岩のソリダス 107 |
| 4.3.D 固体のマントルのカンラン岩が溶融する条件 108 |
| 4.4 溶融実験―単純系の研究 108 |
| 4.4.A Fo-SiO2（シリカ鉱物）2成分系の相平衡関係 109 |
| 4.4.A-a 理論的予測 109 |
| 4.4.A-b 高圧下の溶融実験 112 |
| 4.4.A-c メルト組成とH2O 112 |
| 4.4.B 3成分系の相平衡関係 114 |
| 4.4.B-a Fo-Di-Qtz系 114 |
| 4.4.B-b Fo-Ne-Qtz系 115 |
| 4.4.B-c H2O・CO2の相平衡関係に及ぼす影響 116 |
| 4.5 溶融実験―天然の岩石系の研究 117 |
| 4.5.A パイロライトの溶融実験 117 |
| 4.5.B ザクロ石レルゾライト・スピネルレルゾライトの溶融実験 118 |
| 4.5.C カンラン岩―サンドウィッチ法 120 |
| 4.5.C-a 玄武岩―カンラン岩 120 |
| 4.5.C-b ダイアモンド―カンラン岩 121 |
| 4.5.D 部分溶融度とマグマの組成 123 |
| 4.5.D-a 部分溶融度とマグマ型 123 |
| 4.5.D-b 部分溶融度と玄武岩のアルカリ量 123 |
| 4.5.D-c 部分溶融度と溶け残り固相の関係 124 |
| 4.5.E スピネルレルゾライトKLB-1の含水条件下の溶融実験 125 |
| 4.5.F 複数相飽和実験 126 |
| 4.5.F-a 東北日本弧の初生玄武岩マグマの組成 126 |
| 4.5.F-b 初生玄武岩マグマの生成温度・圧力 128 |
| 4.6 東北日本弧の第四紀初生玄武岩マグマの生成モデル 130 |
| 4.6.A 沈み込む海洋地殻の脱水分解―最初のモデル― 130 |
| 4.6.B 沈み込む海洋地殻の脱水分解―改訂モデル― 132 |
| 4.6.C 火山フロント直下での角閃石カンラン岩の脱水分解―孔隙流体の連結度― 133 |
| 4.6.D 誘発対流にもとづくマグマの生成 134 |
| 4.6.D-a 断熱減圧による溶融モデル 135 |
| 4.6.D-b H2Oの浸透流と誘発対流によるモデル 136 |
| 4.6.D-c 高温のマントル物質の上昇流モデル 138 |
| 4.6.E 「熱い指」モデル 138 |
| 第5章 東北日本弧の第三紀玄武岩の起源 141 |
| 5.1 Sr・Nd同位体比による研究方法 142 |
| 5.1.A Rb-Sr法とSm-Nd法の原理 142 |
| 5.1.B 時間経過によるSr・Nd同位体比の変化（1）―結晶分化作用で形成された火成岩 143 |
| 5.1.B-a Sr同位体比の変化 143 |
| 5.1.B-b Nd同位体比の変化 144 |
| 5.1.B-c SrI値・NdI値を求める方法 145 |
| 5.1.C 時間経過によるSr・Nd位体比の変化（2）―マグマ・起源物質.溶け残り岩 146 |
| 5.1.D 時間経過によるSr・Nd位体比の変化（3）―始源的マントル・肥沃なマントル・枯渇したマントル 148 |
| 5.1.E Sr同位体比とNd同位体比の関係 148 |
| 5.1.F 玄武岩のSr・Nd同位体比とマントルのSr・Nd同位体比 148 |
| 5.2 マグマの固化過程におけるSr・Nd同位体比の変化 149 |
| 5.2.A 玄武岩マグマの結晶分化作用 150 |
| 5.2.B 玄武岩マグマの同化分別結晶作用 152 |
| 5.2.B-a 微量元素組成 152 |
| 5.2.B-b 放射源同位体比 153 |
| 5.2.B-c 天然の岩石 154 |
| 5.2.C マグマ混合 155 |
| 5.2.C-a 同位体比―同位体比 155 |
| 5.2.C-b SiO2―同位体比 156 |
| 5.2.C-c 天然の岩石 156 |
| 5.2.D 海水との反応 157 |
| 5.2.D-a 変質MORBとオフィオライトの構成岩 157 |
| 5.2.D-b 東北日本弧の中新世の地下火山岩 158 |
| 5.3 玄武岩のSr・Nd同位体比からみたマントルの不均一性 163 |
| 5.3.A CHURとマントル列 163 |
| 5.3.A-a CHUR 163 |
| 5.3.A-b マントル列 164 |
| 5.3.B マントルの同位体的端成分 165 |
| 5.4 東北日本弧の第三紀火山岩のSr・Nd同位体比 167 |
| 5.4.A 火山岩のSr・Nd同位体比の経年変化（1）―おもに秋田～山形地域 167 |
| 5.4.A-a 16MaのSr同位体比の変化 167 |
| 5.4.A-b Sr・Nd同位体比の漸次的経年変化 167 |
| 5.4.A-c 16Ma頃のSr・Nd同位体比の急激な変化 170 |
| 5.4.B 玄武岩のSr・Nd同位体比の経年変化（2）―東北日本弧全体 171 |
| 5.4.B-a 背弧側玄武岩の経年変化 171 |
| 5.4.B-b 背弧側玄武岩の起源マントル 173 |
| 5.4.B-c 海溝側玄武岩の経年変化 176 |
| 5.4.B-d 海溝側玄武岩の起源マントル 178 |
| 5.5 東北日本弧の第三紀玄武岩の起源 178 |
| 5.5.A マントルの2層構造の改変 178 |
| 5.5.B アセノスフェアの上昇の影響―各ステージの玄武岩の起源 179 |
| 5.5.B-a 34～29Ma 179 |
| 5.5.B-b 27～24Ma 180 |
| 5.5.B-c 23～17Ma 180 |
| 5.5.B-d 16～13Ma 181 |
| 5.5.B-e 12～9Ma 182 |
| 5.5.B-f 8～5Ma・4～2Ma 182 |
| 5.6 海溝側の第四紀玄武岩のSr・Nd同位体比 183 |
| 5.6.A 島弧縦断変化 183 |
| 5.6.B 島弧横断変化 184 |
| 5.6.C 同一火山に産するソレアイト系列とカルクアルカリ系列の火山岩のSr同位体比 185 |
| 5.7 大陸リソスフェアは始源的マントルか 186 |
| 第6章 北海道の第三紀玄武岩の起源 189 |
| 6.1 北海道西部の第三紀火山岩のSr・Nd同位体比 189 |
| 6.1.A 玄武岩の性質 189 |
| 6.1.B 玄武岩のSrI値・Ndi値の経年変化 190 |
| 6.2 北海道中部～北部の第三紀火山岩のSr・Nd同位体比 192 |
| 6.2.A 旭川以北の玄武岩・安山岩・デイサイト・流紋岩 193 |
| 6.2.B 紋別―上士幌グラーベンのBABB 194 |
| 6.2.C 玄武岩のSrI値・NdI値の経年変化 195 |
| 6.2.C-a 14～9Maの火山活動と火山岩 195 |
| 6.2.C-b 玄武岩の特徴―未分化玄武岩 196 |
| 6.2.C-c 玄武岩のSrI値・NdI値 197 |
| 6.2.C-d 日本海アセノスフェア 198 |
| 6.2.C-e 千島海盆アセノスフェア 199 |
| 6.2.D 初生マグマの部分溶融度・分離深度 199 |
| 6.2.D-a 分離深度の見積り 199 |
| 6.2.D-b 部分溶融度の見積り 203 |
| 6.2.D-c 起源マントル組成の推定 204 |
| 6.2.D-d 14Ma以降のマグマ―テクトニクスモデル 205 |
| 6.3 日本海周辺の関連するマグマ―テクトニクスモデル 206 |
| あとがき 207 |
| 引用文献 209 |
| 索引 229 |
