AI要約
背景
南大西洋初期開口期に関連する大規模火成岩区（LIPs）は主に苦鉄質（火山性および／または深成性）岩石で構成され、通常は短期間の活動パルスで形成される特徴を有する。白亜紀初期には、ウェストゴンドワナ超大陸が広範な伸張性地殻変動を経験し、現在の南米プレートとアフリカプレートの配置が形成された。この地殻変動の初期段階（134 Ma以前）において、パラナマグマティックプロヴィンス（PMP）とエテンデカマグマティックプロヴィンス（EMP）が形成され、これらはウェストゴンドワナの分散以前には連続したLIPを構成していた。また、赤道大西洋縁辺では、白亜紀初期の伸張性地殻変動により北東ブラジルのリフトシステムとベヌエトラフ／ナイジェリアが発達し、赤道大西洋マグマティックプロヴィンス（EQUAMP）に分類される苦鉄質ダイク群およびシル複合体が貫入した。LIPsの特性評価には、地球化学データベース、地質年代データ、および空間的範囲の決定が不可欠であるが、大量のデータを従来の分析手法で扱うことは困難を伴う。PMPおよびEMPに関する地球化学的研究は1980年代から2000年代にかけて主に玄武岩（CFBs）に焦点を当てて行われてきたが、過去20年間でダイク群およびシル複合体に関するデータが顕著に増加した。本研究では、機械学習ベースのツールである自己組織化マップ（SOMs）を用いて、これらの問題を克服し、PMP、EMP、EQUAMPの貫入性ソレイアイト質マグマ活動の解析を行う。手法
本研究では、PMP、EMP、EQUAMPの地化学データセットを分析するために、Tiベースの岩石学的分類と自己組織化マップ（SOM）アプローチを組み合わせて適用した。SOMは、入力変数が定義する空間におけるベクトル類似性を用いてパターンと関係性を見出す計算技術であり、複雑な入力を持つ多変量空間データセットの統合分析を可能にする。データは、蛍光X線分析（XRF）による主要酸化物の決定、誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS）、原子発光分光分析（AES）、光学発光分光分析（OES）、発光分光分析（ES）、中性子放射化分析（INAA）などの高精度な手法による微量元素および希土類元素の決定から収集された。解析対象から、MgO > 10.5 wt.% の高マグネシウムサンプル、LOI > 3.5 wt.% の変質が疑われるサンプル、およびSiO2 > 65.5 wt.% の珪質・アルカリ性マグマは除外された。SOMの計算にはSiroSOMパッケージが使用され、58行×52列の計3,016ノードのマップサイズが採用された。SOMの出力は、統一距離行列（U-matrix）やコンポーネントプロットを用いて可視化された。また、地質マッピングには、ブラジル地質調査所（CPRM）およびバイーア鉱物調査会社（CBPM）の航空磁気データ、既存の地質図、およびGoogle Earth画像が組み合わされた。磁気データは、還元極性化（RTP）、解析信号振幅（ASA）、および指向性強調フィルターを用いて処理され、ダイク、剪断帯、広域断層の区別が行われた。さらに、GPlates 2.3.0を用いてプレート再構築モデルが操作され、白亜紀初期のマグマ活動と南大西洋関連ホットスポットの古地理学的特徴が視覚化された。結果
全アルカリ-シリカ（TAS）分類図において、PMP、EMP、EQUAMPのHT（TiO2 > 2 wt.%）スイートは、SiO2 < 56 wt.%、総アルカリ < 6.8 wt.% を示し、宮下線の下にプロットされ、準アルカリ性玄武岩、玄武岩質安山岩、および玄武岩質粗面安山岩に分類された。MgO対TiO2図では、HT群はMgO > 4 wt.% のサンプルにおいてTiO2 = 0.1 MgO + 3.3 の線より上にクラスターを形成し、MgO < 4 wt.% のサンプルではTiO2 = 0.725 MgO の曲線によって他のスイートと区別された。Ti/YパラメーターはEQUAMPソレイアイトにおいて250から325までの連続的なトレンドを示し、高チタンマグマと低チタンマグマの重複が見られた。不適合元素（例：Sr > 400 ppm）が多く、La/Yb > 10 の特徴も示された。進化した岩石（ERs）はSiO2レベルが57～65 wt.%、TiO2 < 2.5 wt.% であり、主に粗面安山岩～粗面岩の領域に限定された。ERはTi/Y対Ti/Zr図においてLTマグマと同様のTi/Y値を示すが、Ti/Zr値は低い。低チタン（LT、TiO2 < 2 wt.%）マグマはHT岩石よりも低いアルカリ/シリカ比を持ち、準アルカリ性玄武岩および玄武岩質安山岩で構成される。PMPとEMPに特徴的なTiO2の遷移的なソレイアイト（TTs）は、TiO2レベルが2.7～1.7 wt.% のサンプルであり、HTとLTの中間的な挙動を示した。考察
SOMの使用は、専門的な岩石学的知識や既に確立された地球化学的分類を置き換えることを意図するものではなく、むしろデータ集約的な地域比較を行うことを目的としている。SOM手法においては、すべての変数に均等な重みを与えることが可能である。EQUAMPデータベースの検証においては、中央大西洋LIPに属する可能性のあるサンプルを認識し、除去することが必須のステップであった。しかしながら、ナイジェリア地域における初期白亜紀ソレイアイトに関する地球化学的および地質学的情報が不足しているため、赤道大西洋の両側間の正確な相関関係を導き出すことは困難である。新規性
PMP、EMP、EQUAMPの地化学データセットに対して、Tiベースの岩石学的分類とSOMアプローチを組み合わせて分析を行った点にある。特に、貫入性のダイク群およびシル複合体のデータに焦点を当て、主要酸化物、微量元素、希土類元素、および同位体データ（Sr、Nd、Pb）の定性的な再評価と組み合わせることで、初期南大西洋開口期に関連する苦鉄質ソレイアイト質配管システムを特徴付けた。SOMのような機械学習ベースのツールを用いることで、大量のデータを統合的に分析し、複雑な入力を持つ多変量空間データセットからパターンと関係性を抽出することで、従来の分析では困難であった微細で複雑な関係性の理解を深めることが可能になった点も、本研究の重要な新規性である。
多量の地球化学分析データをグルーピングするのにSiroSOMを使用しています。水質や元素などの分析データをグルーピング、視覚化するのに使えるツールなのでしょう。
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