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テキサス大学オースティン校(UTA)の研究チームは、地殻の下に「メルト」と呼ばれる新たな層を発見したと発表した。この層は高温の溶融岩石からなり、ここから、地球の地殻変動に関する有用な知見が得られるという。

地殻変動プレートとは、地球の地殻と上部マントルを形成する巨大な地下の岩石のことだ。つまり、私たちの身の回りにある大陸は、すべて構造プレートの上に築かれている。現在、地球上には7つの主要な構造プレートがあり、7つの大陸が保たれている。

これらのプレートは常に動いており、その動きは地震、津波、火山噴火の発生に関係している。さらに、地殻変動は非常に強力で、新しい山脈や新大陸の形成につながる可能性もある。したがって、地球の地殻変動に影響を与える要因を研究することは非常に重要だ。

今回発見された溶融層は、地表から約161km下に位置し、アセノスフェア(地表から深さ80〜400kmの岩石圏の下にある延性層)の一部であることが判明した。

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1=地殻; 2=マントル; 3a=外核; 3b=内核; 4=リソスフェア; 5=アセノスフェア(アスセノスフィア) (Credit: USGS/Wikimedia Commons)

UTAの研究者によると、アセノスフェアは高温の溶岩からなり、マントル(地球のコアと地殻の間の領域)を介して構造プレートがスムーズに動くための「柔らかい境界」として機能するという。今回発見されたメルトは、これには何の役割も果たしていないようだ。

「しかし、私たちが発見したのは、メルトの割合が非常に高くても、マントルの流れに与える影響は非常に小さいということです」と、UTAの主任研究員で博士研究員のJunlin Hua氏はプレスリリースで説明している。

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UT Austin Jackson School of Geosciencesの研究者が、部分溶融の地球規模の層(斑点状の赤で表示)を検出したと発表した、プレートテクトニクスを補助するアステノスフィアのダイアグラム (Credit: Junlin Hua, UT Jackson School of Geosciences)

地殻変動は地球のコアから発生する熱で起こり、溶けた塊がその動きを助けるため、溶けたような層は地殻変動と結び付けられる傾向にある。

このようなことが行われるたびに、地球の内部をモデル化し研究するための計算に多くの変数が追加されることになる。その結果、モデルは複雑かつ不正確なものになってしまう。

しかし、今回の新発見は、溶岩を含むものすべてがプレートテクトニクスに関連していると思われているわけではないことを示唆している。例えば、溶岩はマントルの流れに影響を与えないことが判明しており、したがって、地殻変動にも影響を与えないのだ。

メルトはどのような働きをするのか?

これまでの研究でも、メルトの兆候は報告されていたが。地殻の下に新しい層があることが確認されたのは、今回が初めてだ。

Hua氏は、アセノスフェアの異常としてメルトを発見した。彼と彼のチームは、アセノスフェアの地震画像を研究しており、その地震測定値が構造プレートの動きと全く関係ないユニークな溶融領域を発見したのだ。

彼らは地球規模で同じ異常を観測し、メルトと呼ばれるこの溶融領域の地震学的性質に驚かされた。彼らは、新しい層がプレートテクトニクスに影響を与えないからと言って、それが重要でないことを意味するものではないと主張している。

私たちが知っているものとは無関係であるということは、もしかしたら、地殻の下にまだ明らかになっていない目的を持っている可能性がある。この研究の著者の一人で、アメリカの著名な地震学者であるKaren Fischer氏は、「この研究は、アセノスフェアの特性とそれが弱い理由の起源を理解することが、プレートテクトニクスを理解するための基本であるので、重要です。」と、述べている

今後、メルトによって、アセノスフェアや地球内部の他の部分のさまざまな未知の側面が理解されることが期待される。


論文

参考文献

研究の要旨

アステノスフィアは、その粘性の低さによって、下のマントルでの対流が上の地表でどのように表現されるかを制御しており、現在のプレートテクトニクスにおいて基本的な役割を担っている。しかし、その粘性を低下させ、変形を促進させる部分溶融の役割も含め、アステノスフェアの起源は未だ不明である。本研究では、全球に分布する地震観測点の受信機機能データを解析し、アステノスフェアの低振動速度帯の下流域をイメージングした。その結果、深さ約150kmに正の地震波速度勾配があり、これはアステノスフェア内の特に低速度帯の基部であることが全地球規模で確認された。この境界は、上部マントル温度が高い領域で最もよく検出され、部分的に溶融した層の基部として最もよくモデル化される。この境界の存在は、蓄積されたマントルのひずみを表す半径方向の地震波異方性とは相関がなく、推定される部分溶融がアステノスフィアの大規模粘性に実質的に影響しないことを示している。これらの結果は、アステノスフェア内に部分溶融帯が存在し、アステノスフェアの粘性は主に深さ方向の圧力と温度の緩やかな変動に支配されていることを示唆している。

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