カンラン石の変形と結晶構造変化が誘起する深発地震

2026-04-09 愛媛大学

愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターの研究チームは、深さ400〜600kmで発生する深発地震の原因解明につながる実験結果を報告した。高温高圧(約20万気圧)環境下でのその場観察により、マントル主要鉱物であるカンラン石が変形時に新鉱物ポワリエライトへと結晶構造変化を起こし、それが断層形成と地震発生を誘起することを世界で初めて実証した。この「地震性の相転移」により、沈み込むプレート内部で深発地震が頻発する仕組みが説明される。X線観察と超音波測定を組み合わせた手法により、従来不明だった深部地震の発生メカニズムに新たな物理的根拠を与えた重要な成果である。

カンラン石の変形と結晶構造変化が誘起する深発地震

<関連情報>

カンラン石の準無拡散相転移によって起きる深部断層すべりを放射光その場観察実験によって再現 Faulting triggered by a quasi-diffusionless shear transition of olivine in deep subducted slabs

Kohei Matsuda, Tomohiro Ohuchi, Sayako Inoué, Yuji Higo, […] , and Takeshi Sakai
Science Advances  Published:8 Apr 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adu5181

Abstract

To clarify the process of faulting triggered by the olivine-ringwoodite transition in deep subducted slabs, we conducted deformation experiments on mantle olivine at pressures of 15 to 20 gigapascals and temperatures of 870 to 1320 kelvins. Throughgoing faulting occurred as a result of shear localization to “soft” gouge layers, which mainly consist of kinked olivine grains. Kinking of olivine grains on the [010](100) slip system resulted in a pseudo-martensitic transition of olivine to ringwoodite via poirierite having relationships of [010]Ol // [010]Poi and [100]Ol // [101]Poi. The release of a high amount of latent heat via the poirierite-ringwoodite transition can induce a significant weakening of the fault gouge, without the aid of grain size–sensitive creep, resulting in the occurrence of faulting. The observed pseudo-martensitic transition of olivine to ringwoodite, which can proceed even at room temperature under stress, explains the cause of high seismicity in bending regions of cold subducted slabs that consist of metastable olivine.

1702地球物理及び地球化学
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