DATE2026.06.10 #Press Releases

地球の奥深くに沈み込んだ海底の岩石を発見

ー実験・理論計算・地震観測を組み合わせ、プレートが核付近まで到達したことが明らかにー

発表概要

明治大学理工学部の新名良介准教授、米谷珠萌同大学院生(当時)、高輝度光科学研究センター(JASRI)の河口沙織主幹研究員(当時、現：京都大学 特定准教授)、東京大学大学院理学系研究科の河合研志准教授、佐藤嶺同大学院生(当時)、大鶴啓介同大学院生(当時)、物質・材料研究機構(NIMS)の佐久間博主幹研究員、末原茂主幹研究員、岡山大学(惑星物質研究所)の石井貴之准教授で構成される研究グループは、地球深部を再現する実験、原子レベルの理論計算、地震波観測を組み合わせることで、海洋プレートとともに地球内部へ沈み込んだ岩石が、深さ約2900kmの「核―マントル境界」付近まで到達している可能性を示す新たな証拠を得ました。

地球の表面では、海洋プレートが海溝から地球内部へ沈み込んでいます。沈み込んだプレート由来の岩石は、数億年という長い時間をかけてマントルの奥深くへ運ばれると考えられてきました。しかし、それが本当に地球中心に近い核―マントル境界まで到達しているのかを直接示すことは、これまで容易ではありませんでした。今回の研究の鍵となったのは、沈み込んだ海洋地殻に多く含まれる二酸化ケイ素（SiO₂）です。SiO₂は、地球深部の非常に高い圧力と温度のもとで結晶構造を変え、最深部マントルでは「seifertite（ザイフェルタイト）」と呼ばれる高密度の構造になります。この変化は、地震波の伝わり方に特徴的な影響を与えるため、地球深部に沈み込んだ岩石を探す“目印”になります。

本研究では、まず高温高圧力実験と大型放射光施設SPring-8における量子ビーム測定によってSiO₂がどの圧力・温度でseifertiteへ変化するのかを精密に決定しました。次に、原子レベルの量子理論計算によって実験結果の妥当性や、これまで問題となっていた準安定相の影響を検証しました。さらに、膨大な地震波形データを解析し、中央アメリカおよびハワイ下の地震波速度構造と照合することで、実験室で得られた鉱物の変化が、実際の地球深部で観測される地震波速度異常と対応することを示しました。

本研究は、JSPS科研費 19H01989, 23H01277, JP23K25970, JP24K07171, JP23KJ0651, 23K19067, 24K00735, 24KJ2052の助成を受けて実施され、成果は英国Nature系列誌の「Scientific Reports」に掲載されました。

関連リンク

明治大学

発表雑誌