地球内部660km不連続面とは

地球内部の深さ660km付近には、地震波速度が急変する「660km不連続面」が存在する。従来は、主要鉱物リングウッダイトの分解（ポストスピネル転移）が原因と考えられてきたが、観測される複雑な凹凸構造を十分に説明することができていなかった。

ガーネット相転移による連動反応を発見

岡山大学と学習院大学の共同研究チームが、高温高圧実験を通じて新たな知見を得た。マントルで2番目に多いガーネットに着目し、リングウッダイトとガーネットが共存する現実的な条件で実験を実施。その結果、ガーネットの相転移が先に起こり、その反応がリングウッダイトの分解を誘発する「連動反応」であることが判明した。

様々なマントル環境での構造を一貫して説明

ガーネットの存在を考慮することで、冷たい沈み込み帯、温かいホットプリューム、平均的なマントル温度のいずれでも、観測される660km不連続面の凹凸を一貫して説明できることが明らかになった。この結果は、マントルが「異なる岩石の寄せ集め」ではなく、均質なパイロライト組成であることを支持する。

研究成果と意義

本研究は2026年5月25日、英国の地球科学雑誌「Nature Communications」に掲載された。この発見により、地球マントル660km不連続面の成因をガーネットの原子配列が圧力・温度変化によって別の構造へと変化する高圧相転移が主導する「連動反応」として実証したことになる。岡山大学惑星物質研究所の石井貴之准教授らによる15年間の研究の成果である。

出典: https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000004084.000072793.html