地球深部に沈み込む海洋プレートでは、深さ400～700km付近で「深発地震」と「プレートの弱化」という2つの相反する現象が起きていることが知られています。しかし、超高圧下の固いプレートが割れて地震を起こす仕組みや、同時に弱くなる理由は十分に解明されていませんでした。本研究は、これら2つの現象が、鉱物の相転移に伴って形成されるナノ粒子の面状構造とその変形によって統一的に説明できることを、世界で初めて実験的に明らかにしました。
九州大学大学院理学府博士課程(研究当時、現在は京都大学地球熱学研究施設非常勤研究員)の本田陸人氏と理学研究院の久保友明教授らの研究グループは、広島大学大学院先進理工系科学研究科の宮原正明准教授、東北大学大学院理学研究科の鈴木昭夫准教授、高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の柴崎裕樹助教らと共同で、地下600 kmに相当する約20GPaの高圧条件下でカンラン石の変形実験を行い、放射光その場観察とアコースティック・エミッション(AE)測定を組み合わせて解析しました。その結果、カンラン石がリングウッダイトへと相転移する際にナノ粒子の面状構造が形成され、そこに変形が集中することを発見しました。さらに、この相転移ナノ粒子は温度によって性質が変化し、低温では地震性すべりを引き起こし、高温では安定な変形によって岩石を弱化させることを明らかにしました。
本研究の結果は、深発地震の発生とプレート弱化を統一的に説明するものであり、地球独自のプレートテクトニクス型マントル対流の理解に大きく貢献します。本研究成果は、2026年4月16日に国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。(https://doi.org/10.1038/s41467-026-71661-z)
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