地球の歴史を紐解くと、通常の火山活動とは一線を画す、桁違いの規模で火成岩が蓄積した領域が存在します。これが巨大火成岩岩省（Large Igneous Province: LIP）です。LIPは、地殻を突き抜けて地表や海底に噴出した溶岩（噴出岩）だけでなく、地下で固まった岩脈やシル（貫入岩）を含む膨大な岩石の集まりを指します。これらの形成は、地球内部のダイナミクスと密接に関わっており、時には地球上の生命圏に壊滅的な影響を与えてきました。
地質学的な地図で見ると、これらの領域は特定の時代に集中して現れており、地殻の構造を大きく変貌させていることがわかります。
Key Facts
- 定義: 一般的に面積50,000〜100,000km²以上、体積10km³以上の巨大な火成岩領域を指す。
- 特徴: 短期間（1〜5百万年）に全体積の75%以上が形成されるという、極めて高いマグマ供給率を持つ。
- 主成分: 多くは苦鉄質（マグネシウムと鉄に富む）の玄武岩で構成されるが、流紋岩や安山岩主体のものも存在する。
- 環境影響: 過去のLIP形成時期は、地球規模の気候変動や生物の大量絶滅のタイミングと一致することが多い。
- 形成要因: マントルプルームの上昇やプレートの分離（リフティング）、あるいは隕石衝突などの説がある。
LIPの定義と分類の変遷
LIPという概念は1992年にCoffinとEldholmによって提唱されました。当初は、通常の海底拡大とは異なるプロセスで形成された、面積10万km²以上の苦鉄質岩省として定義されていました。これには大陸洪水玄武岩や海洋高原、巨大な岩脈群などが含まれていました。
その後、2008年にBryanとErnstによって定義が洗練され、単なる規模だけでなく「短期間に大量のマグマが貫入・噴出した」という時間的な集中度が重視されるようになりました。これにより、単なる海山や海嶺などの通常のプレートテクトニクスによる産物は除外されることとなりました。
現代では、化学組成に基づいたより詳細な分類が行われています。玄武岩主体の「巨大玄武岩岩省（LBP）」のほか、流紋岩主体の「巨大流紋岩岩省（LRP）」や安山岩主体の「巨大安山岩岩省（LAP）」、さらには地下で固まった「巨大深成岩岩省（LPP）」などが定義されており、地質学的な議論の精度を高めています。
形成メカニズムと地質学的構造
LIPがどのようにして短期間に数百万km²もの面積と数百万km³もの体積を形成できるのかは、地質学上の大きな謎の一つです。その噴出速度は、中央海嶺の玄武岩よりも桁違いに速いことが分かっています。
ホットスポットとマントルプルーム
有力な説の一つが、地球深部から上昇する高温のマグマの柱「マントルプルーム」です。プルームの起源は、核と下部マントルの境界にあるという説から、上部マントルでのリソスフェアの崩壊によるものまで多様です。これにより、プレート内部にホットスポットが形成され、大量のマグマが地表へ供給されます。
貫入岩の形態：岩脈（ダイク）とシル
LIPの形成過程では、マグマが地殻を垂直に突き抜ける「岩脈（ダイク）」と、地層の境界に沿って水平に広がる「シル」が重要な役割を果たします。特に、長さ300kmを超える巨大な岩脈群は、侵食されて地表の火山岩が消えた後のLIPを特定する重要な手がかりとなります。
地殻が伸張して薄くなると、マグマは放射状のシルや岩脈を通じて地表に達し、広大な玄武岩流を形成します。その後、熱的な沈降によって地殻が徐々に薄くなり、元々水平だった溶岩流が傾斜を持つようになります。
例えば、アメリカ・ワシントン州のモーゼス・クーリーに見られる「スリー・デビルズ・グレード」は、コロンビア川玄武岩群というLIPの一部であり、その圧倒的なスケールを今に伝えています。
地球環境への影響と大量絶滅
LIPの形成は、単なる地質現象に留まらず、地球全体の生態系に深刻な影響を及ぼしてきました。過去2億5000万年の間に発生した11回の洪水玄武岩エピソードが、生物の大量絶滅と時期的に一致していることが指摘されています。
そのメカニズムとして、以下の要因が考えられています：
- 大気への影響: 膨大な量の硫酸ガスが放出され、大気中で硫酸となり太陽光を遮ることで、急激な寒冷化を引き起こす。
- 海洋への影響: 熱水流体による金属の酸化反応や、栄養塩の供給による藻類の異常発生（ブルーム）が起こり、海水中の酸素が激減して海洋生物が死滅する。
これらのプロセスが複合的に作用し、地球規模の環境激変を招いたと考えられています。
主要なLIPのまとめ
| 名称 | 主な地域 | 形成年代（百万年前） | 特徴・備考 |
|---|---|---|---|
| シベリア・トラップス | ロシア | 約250 | ペルム紀末の大量絶滅との関連が深い |
| デカン・トラップス | インド | 約66 | 白亜紀末の絶滅イベント時期に形成 |
| オントンジャワ海台 | 太平洋 | 約122 | 世界最大級の海洋LIPの一つ |
| コロンビア川玄武岩群 | 米国北西部 | 17〜6 | 流紋岩を多く含む特徴的な組成 |
| 中央大西洋マグマ岩省 | 北米・アフリカ・南米 | 201〜197 | プレートの分裂に伴い断片化して分布 |
Frequently Asked Questions
LIPは普通の火山と何が違うのですか？
最大の違いは、その「規模」と「形成速度」です。通常の火山は特定の火口から長期間かけて噴火しますが、LIPは極めて短期間に、数百万平方キロメートルという広大な範囲にわたって大量のマグマを噴出・貫入させます。
なぜLIPが大量絶滅を引き起こすと言われているのですか？
噴火に伴い、二酸化硫黄などのガスが大量に放出されるためです。これが大気中で硫酸となり、太陽光を遮ることで急激な気温低下を招いたり、海洋の化学組成を変えて酸欠状態（アノキシア）を作り出したりすることで、多くの生物が生存できなくなるためです。
LIPは現在も形成されていますか？
現在、定義に当てはまるほどの規模で急速に形成されているLIPは確認されていません。しかし、アイスランドのようなホットスポット活動は、かつてのLIP形成プロセスに近いメカニズムを保持していると考えられています。
LIPから得られる経済的なメリットはありますか？
はい。LIPの形成過程では、ニッケル、銅、白金族元素（PGE）などの有用金属が濃集しやすく、大規模な鉱床が形成されることがあります。また、キンバーライトなどのダイヤモンドを含む岩石に関連する場合もあります。
References
- (2010). Plates vs. Plumes: A Geological Controversy. . . Archived from the original on 25 November 2017. Retrieved 4 February 2011.
- Coffin, M.F., Eldholm, O. (Eds.), 1991. Large Igneous Provinces: JOI/USSAC workshop report. The University of Texas at Austin Institute for Geophysics Technical Report, p. 114.
- Coffin, M.F., Eldholm, O., 1992. Volcanism and continental break-up: a global compilation of large igneous provinces. In: Storey, B.C., Alabaster, T., Pankhurst, R.J. (Eds.), Magmatism and the Causes of Continental Break-up. Geological Society of London Special Publication, vol. 68, pp. 17–30.
- Coffin, M.F., Eldholm, O., 1994. Large igneous provinces: crustal structure, dimensions, and external consequences. Reviews of Geophysics Vol. 32, pp. 1–36.
- Bryan, Scott; Ernst, Richard (2007). "Proposed Revision to Large Igneous Province Classification". Earth-Science Reviews. 86 (1): 175–202. :2008ESRv...86..175B. :10.1016/j.earscirev.2007.08.008. Archived from the original on 5 April 2019. Retrieved 10 September 2009.
- Svensen, H. H.; Torsvik, T. H.; Callegaro, S.; Augland, L.; Heimdal, T. H.; Jerram, D. A.; Planke, S.; Pereira, E. (30 August 2017). "Gondwana Large Igneous Provinces: plate reconstructions, volcanic basins and sill volumes". Geological Society, London, Special Publications. 463 (1): 17–40. :10.1144/sp463.7. :10852/63170. 0305-8719.
- S.E. Bryan & R.E. Ernst; Revised definition of Large Igneous Provinces (LIPs); Earth-Science Reviews Vol. 86 (2008) pp. 175–202
- Sheth, Hetu C. (2007). "'Large Igneous Provinces (LIPs)': Definition, recommended terminology, and a hierarchical classification" (PDF). Earth-Science Reviews. 85 (3–4): 117–124. :2007ESRv...85..117S. :10.1016/j.earscirev.2007.07.005.
- Michael R. Rampino; Richard B. Stothers (1988). "Flood Basalt Volcanism During the Past 250 Million Years" (PDF). Science. 241 (4866): 663–668. :1988Sci...241..663R. :10.1126/science.241.4866.663. 17839077. 33327812.[]
- Eremin, N. I. (2010). "Platform magmatism: Geology and minerageny". Geology of Ore Deposits. 52 (1): 77–80. :2010GeoOD..52...77E. :10.1134/S1075701510010071. 129483594.
📸 フォトギャラリー