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地中深くのマントルに膨大な水か☆

2014.03.14｜shiozawa

地球は表面の約７０％が水に覆われた「水の惑星」です。

さらに地球表面にある水の９７％までが海水なのですが、

その海水よりもたくさんの“水”が地中の奥深くにあるかもしれないようです。

■マントル内部の水の存在を示唆する”リングウッダイト”を地球上で初めて発見　　(２０１４．３．１３)

カナダ・アルバータ大学のGraham Pearson氏らはこのたび、地球内部に水が存在している可能性を強く示す「リングウッダイト」という鉱物を、地球上で初めて発見したと発表しました。この成果は、科学誌Natureに掲載されています。

<リングウッダイトを含んだブラウンダイヤモンドの岩石。（アルバータ大学ウェブサイトより）>

近年の研究により、地球内部のマントル層は、「上部マントル」と「下部マントル」の二層構造になっていることが知られており、地下400〜700kmには両者の境界面となる「マントル遷移層」が広がっているとされています。

このマントル遷移層の構成成分として考えられているのが、リングウッダイトと呼ばれる岩石です。

この岩石は、1969年に隕石の中から初めて発見(Nature)されたものですが、惑星の形成過程に関するシミュレーションや地質学的な研究から、近年ではどうやら地球の内部にも存在しているらしいということが明らかになっています。

この岩石の大きな特徴として水を豊富（自重の1.5パーセント程度）に含むことが可能ということがあり、これが地球内部に存在していることが証明できれば、地中深くに大量の水が存在していることを示す手がかりになります。しかし、これまでリングウッダイトは地球上では発見されていませんでした。

今回研究グループは、ブラジル・マットグロッソ州のジュイナ地域に流れる川で2008年に採取されていたブラウンダイヤモンドのサンプルを、ラマン分光やX　　　　　　

線回折といった手法を用いて数年がかりで分析。

その結果、このダイヤモンド中にはリングウッダイトの成分がわずかに含まれていることが確認できたとしています。

引用：ガジェット速報

シミュレーションや地質学的な研究から、近年ではどうやら地球の内部にも存在しているらしいということが明らかに ?

人間にはとても到達できない地中400〜700kmにあるであろう未確認の岩石の存在が予測た上で、今回の的中。

それにしても超高圧・超高温の地中で水が石に閉じ込められてしまうとは、なんとも不思議。

ただ、今回のリングウッダイトのような実物ではありませんが、存在を高めるようなものは以前から色々と発見されていたようです。　　　　　　　　　　　　　　　　　　

■地球内部の水の貯蔵庫が１０億年以上存在し続けていた証拠を発見

地球内部のマントル遷移層に、10 億年以上もの長い期間にわたって水が安定に貯蔵されていた証拠を、世界で初めて明らかにしました。

マントル遷移層補足 1は地球内部の上部マントルと下部マントルの境界部に位置し、深さ約 410 km から 660 km の間に存在しています。

マントル遷移層が地球内部における重要な水の貯蔵庫となっている可能性については 20 年以上前から予測され、また実際に水を含んだマントル遷移層が全球規模で局所的に存在していることが分かっていましたが、どのくらいの期間、水の貯蔵庫として存在し続けているのかについては明らかにされていませんでした。

今回、我々は、特にたくさんの水が存在することが推定されている中国北東部下のマントル遷移層に着目し、直上の火山岩の化学組成について、詳細な解析を行いました。

その結果、10 億年以上前の原生代に沈み込んだ海洋プレートからマントル遷移層に水が供給され、そしてそれ以降、このマントル遷移層が水の貯蔵庫として安定に存在し続けていた証拠を見出しました。

引用：東北大学

地中の地層とその地層の違いとその水含有率の違いがよくわかるのがこちら。

■「巨大な水の貯蔵庫」マントル遷移層

岩石は圧力や温度に応じた相転移をする。

ウォズレアイトやリングウッダイトが存在しているマントル遷移層では、上部マントルや下部マントルに比べてはるかに多くの水を蓄えることができる

「マントル遷移層を構成する鉱物であるウォズレアイトやリングウッダイトは、大量に水を含むことができることがわかりました。

もしこの地下の『水の貯蔵庫』を満杯にすると、実に海水の10倍もの水を含むことができる」と大谷さんはいいます。

この貯蔵庫に実際にはどれくらい水が含まれているのかについてもこの研究によって判明しつつあります。

また、どうやらマントル遷移層における水の分布が不均一らしいということもわかりました。

スラブの近くには水が多く、離れると水が少なくなるのです。

マントル遷移層でとどまったスラブでは、温度の上昇で脱水反応が起こります。

これにより、スラブ付近の上部マントルの最下部に「重いマグマ」ができる可能性があることもわかりました。

引用：最前線の声