地球のプレートの下に隠れた溶岩層が発見される

Jun 16, 2023

研究者らは、地球の地殻の下にこれまで知られていなかった部分的に溶けた岩石の層を発見した。

この発見は、科学者が地球のプレートの動きについてさらに学ぶのに役立つ可能性がある。プレートは山や地震を生み出すだけでなく、初期の地球の生命を支えるのに適切な化学的および物理的条件を備えた環境の形成にも貢献した。

私たちの惑星の最外層は地殻であり、私たちはその上に住んでいますが、その下にはマントル、外核、内核があります。 世界の海洋と大陸は、地殻下部とマントル上部を構成する構造プレートと呼ばれる、移動し移動する 15 の主要なブロックの上にあります。

新たに確認された溶融層は、地表から100マイル（161キロメートル）下に位置している。 この層はアセノスフェアの一部であり、構造プレートの下にあります。 アセノスフェアは、固体だが展性のある岩石の柔らかい層として存在し、構造プレートの移動や移動を引き起こす可能性があります。

研究者たちは、どのような要因がアセノスフェアを柔らかくするのか疑問に思い、溶岩がその方程式の一部であると考えました。 地球の内部は大部分が固体ですが、時間の経過とともに岩石が移動したり、ゆっくりと移動したりすることがあります。

テキサス大学オースティン校ジャクソン地球科学大学院の博士研究員であるジュンリン・フア氏は、博士課程の研究のためにトルコの地下にある地球のマントルの地震画像を研究していたとき、部分的に溶けた岩石の兆候を発見した。 彼はブラウン大学の博士課程の学生だった 2020 年にこの仕事を始めました。

科学者たちは以前にもこの岩石層の一部を発見し、それが異常であると考えていましたが、フア氏と彼の同僚の研究者たちは、それがより広範囲に存在するという証拠を発見しました。

研究チームは、アセノスフェアは固体岩石と溶けた岩石の両方で構成されており、たとえ後で岩石が部分的に溶けたとしても、それがプレートの動きに寄与したり、動きを容易にしたりしないことを確認した。

「何かが溶けることについて考えるとき、私たちは直感的に、その溶けたものが材料の粘度に大きな役割を果たしているに違いないと考えます」とフア氏は語った。 「しかし、我々が発見したのは、メルトフラクションが非常に高い場合でも、マントル流への影響は非常に小さいということです。」

マントル内では、熱くて密度の低い物質が上昇し、低温で密度の高い物質が沈下するときに、対流または熱の伝達が起こります。 研究者らは、固体の岩石の存在と対流がプレートの運動に寄与していると考えている。

地球の内層を研究する際の主な課題は、データの収集である。データのほとんどは表面でしか収集できず、惑星の内部を直接サンプリングするのは難しいとフア氏は語った。

「したがって、科学者たちは、病院のCTスキャンと同様に、地球内部を伝わる地震によって発生する地震波を利用して、これらの内部層での地震波の伝搬速度を研究している」とフア氏は述べた。

彼は世界中の地震探知機から撮影された 700 以上の画像を収集し、アセノスフェアの世界地図を作成しました。

フア氏はデータを分析することで、速度、方向、検出サイトへの到達時間の変化など、地震波が地殻の下のさまざまな物質をどのように移動するかを観察した。 部分的に溶融した層に溶融物が存在するということは、地震波がよりゆっくりと移動することを意味しました。

溶けた岩石は、アセノスフェアの最高温度である華氏約2,640度（摂氏1,450度）に達した地域の地震測定で出現した。

フア氏は、月曜日にNature Geoscience誌に掲載された研究結果を詳述した研究の筆頭著者である。

「この研究は、アセノスフェア（プレートの移動を可能にする構造プレートの下にある弱いマントル層）が実際になぜ弱いのかを理解するための基礎となる」と研究共著者であり、ブラウン大学地質科学の著名教授であるカレン・M・フィッシャー氏は述べた。声明で。

「最終的には、温度や圧力の変動などの他の要因がアセノスフェアの強度を制御し、プレートテクトニクスが発生するのに十分なほど弱くする可能性があるという証拠を提供します。」