編著：陳立學（國立台灣大學地理與環境資源學系學生）

論文導讀：世界首次對緬甸第四紀活火山岩漿生成機制的解明

地質背景

緬甸位在阿爾卑斯─喜瑪拉雅造山帶、印尼島弧系統之間的交界處，是一個多火山、地震的國家。國土大致呈現南北縱長的形狀，可以在地質上分為西部的印緬山脈、中部的低地、東部的高原等三個部分。印度板塊自孟加拉灣向東邊隱沒，深潛於緬甸國土的地下深部，這些隱沒於地下的板塊可能屬於白堊紀的印度板塊、新特提斯板塊，板塊隱沒產生的岩漿在地表噴發，形成了一座座火山。緬甸中部低地有三座第四紀火山：波巴(Popa)、蒙育瓦(Monywa)、辛古(Singu)，它們並沒有形成一個清楚的火山前緣，不過這些火山可以追跡到南方安達曼海上的幾座火山島，形成一條由第四紀活動的火山組成的線形。隱沒板塊的頂部位在波巴火山底下至少120公里深的地方。

圖1. 研究區域的示意圖。圖中的藍色線條是隱沒板塊頂部在地底下的等深度線，三座第四紀火山則以紅色色塊標示於地圖上。
（圖片修改自Sano et al., 2022）

研究團隊在為期4~5年的計畫期間，對於緬甸境內最大的第四紀火山：波巴山進行了許多的地質調查。在2018年的一篇研究表明波巴火山是個在8000年前曾經噴發過的活火山，但該研究並沒有對該層狀火山的詳細活動歷史有更深入的探討(Belousov et al., 2018)。本研究團隊經過幾次地質調查，並進行年代測定(鋯石定年、鉀氬定年、氬氬定年)後，以大約300萬年前的沉積地層「伊洛瓦底層」(Irrawaddy Formation)為界，將此處區分為約1~2千萬年前形成的古火山體、與96萬年前以來形成的新火山體。另外還可將新火山體區分為下部的台地期(96~65萬年前)、還有上部的層狀火山期(33萬年前以後)。

波巴火山的火成岩

波巴火山是緬甸最大的火山體，火山下方的隱沒板塊深度超過120公里，比全球平均的105公里還要深。以往對於這些非典型火山的形成歷史、岩漿起源只有有限的瞭解，此研究首次為這個它建立了詳細的活動歷史。

此火山的主體由具有高鉀含量岩石的波巴高原、與一座具有中等鉀含量的層狀火山所組成。對當地主要出露的熔岩樣本進行化學分析後發現，層狀火山由一種類似於「埃達克岩」的火成岩所組成，較低的鉀含量表明這些埃達克岩的岩漿與波巴高原的高鉀含量岩石的來源是不同的，但其與蒙育瓦火山的中鉀玄武岩具有相似的鍶釹同位素比與微量元素特徵。此研究也估計了波巴火山岩漿的含水量，發現這些中等鉀含量玄武岩的原生岩漿是在潮濕條件下的楔形地函中部分熔融而產生的，該熔融作用可能與此處在層析影像中發現的軟流圈上湧現象有關。

埃達克岩

對採取到的火成岩標本進行紀錄、全岩化學分析、礦物化學分析、鍶釹同位素比例分析的結果，發現此層狀火山主要是由「埃達克岩質」的特殊火成岩所組成。

埃達克岩指那些比島弧火成岩有更高Sr/Y比的岩石，這樣的火成岩可以在阿留申群島的西部、美國西部的聖海倫火山等地找到。之所以會將這種火成岩命名為埃達克岩，也是因最早是在西阿留申群島中的埃達克島記載了這種岩石。

這種火成岩的成因眾說紛紜，現在最廣為接受的模型是年輕的隱沒板塊熔融而形成埃達克岩漿(Kay, 1978)，但是本文則根據波巴火山的這個例子提出了另一種不同的模型：隱沒的海洋板塊將水帶進地函使其融化，產生的岩漿在地底岩漿庫中分化，才形成波巴火山的來源岩漿。跟普通的埃達克岩不同的是，這些來自海洋板塊的水具有比較低的釹同位素比，使其釹同位素比(143Nd/144Nd)比一般的埃達克岩還要來得低。

圖2. 埃達克岩質的岩漿生成機制示意圖，右圖是此研究在波巴火山所提出的模型。

（圖片修改自https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2022/3/10/28-104617/）

同位素的富集特徵、鉻與鎳含量的低落等等特徵，都是這些波巴層狀火山岩漿並非來自板塊直接熔融的證據。這些發現代表了一個重要的意義：僅管板塊在此處的隱沒作用緩慢、並且是高度斜向碰撞的，在這個位於隱沒帶最北端的區域之中，地函熔融與分化的作用仍在持續進行當中。緬甸還有許多尚未充分調查的火山，埃達克岩岩漿很可能會繼續從緬甸的火山噴發。此研究的成果可以幫助國際學者理解岩漿起源的機制，可以預期未來世界對於緬甸的火山會有更高的關注程度。

波巴火山未來的活動性

波巴火山約是在33萬年前形成的，在約8000年前也曾經有過噴發事件。考慮到層狀火山的活躍期約可以達到50到100萬年之久，波巴火山今後再次活動的可能性是很高的。蒙育瓦、辛古等兩座火山也是活火山的可能性也不是沒有。另外，在緬甸北部還有數座形成年代不明的火山，本次的研究成果亦增加了調查緬甸活火山存在與否的必要性。

*本文章翻譯並修改自日本國立科學博物館等單位在2022年03月10日同步發表於慶應大學、京都大學、愛媛大學等單位的官方網站上的導讀文章，為2022發表於Scientific Reports上的相關研究進行導讀。導讀文章原文可見以下網址：https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2022/3/10/28-104617/。

 

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參考資料

Sano, T., Tani, K., Yoneda, S., Min, H., Htike, T., Maung Thein, Z. M., … & Conway, C. E. (2022). Petrogenesis of isotopically enriched Quaternary magma with adakitic affinity associated with subduction of old lithosphere beneath central Myanmar. Scientific reports, 12(1), 1-11.

Kay, R. W. (1978). Aleutian magnesian andesites: melts from subducted Pacific Ocean crust. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 4(1-2), 117-132.

Belousov, A., Belousova, M., Zaw, K., Streck, M. J., Bindeman, I., Meffre, S., & Vasconcelos, P. (2018). Holocene eruptions of Mt. Popa, Myanmar: Volcanological evidence of the ongoing subduction of Indian Plate along Arakan Trench. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 360, 126-138.