大阪大学大学院理学研究科の西真之准教授と高橋虎太郎さん（研究当時：博士前期課程）を中心とする研究グループは、地球深部のマントルを構成する鉱物が、圧力が高くなるほど水を蓄えやすくなる仕組みを明らかにしました。

これまで、マントルの高圧環境で水を含む鉱物が存在できることが示されてきました。一方で、地球深部の水が、どの深さで、どの鉱物に、どれだけ蓄えられるのかについてはさまざまな見解があり、現在も活発に研究が進められています。

今回、研究グループは、マントル深部の高温・高圧環境を再現した実験を行い、大型放射光施設SPring-8の強力なX線と理論計算を組み合わせて、鉱物の変化を詳しく調べました。その結果、SiO₂を主成分とする「無水鉱物」とAlOOHを主成分とする「含水鉱物」の成分が互いに置き換わって固溶体を形成し、圧力が高くなるほどその置き換わりが進むことを明らかにしました。これにより、地球深部では、鉱物が蓄えることのできる水の量が深さによって変化する可能性が示され、マグマの形成や、下部マントル内部での水の不均一な分布を説明する新たな仕組みとなる可能性に期待。

本研究成果は、米国科学誌「Geophysical Research Letters」に、9月29日（火）に公開されました。

SiO₂相、AlOOH相、および両者の間に形成される固溶体の模式図。鉱物を構成する原子の置き換わりを概念的に示している。

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• 大阪大学大学院理学研究科 宇宙地球科学専攻 惑星内部物質学研究室

〈共同リリース機関HP〉

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