2026-06-10 九州大学
◆研究では、地下約600kmに相当する20GPaの高圧条件下でカンラン石の変形実験を実施し、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た。その結果、カンラン石が高圧相鉱物リングウッダイトへ相転移する際、ナノ粒子が面状に配列した構造が形成され、変形がそこへ集中することを発見した。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て深発地震を発生させ、高温では安定した変形によってプレートを弱化させることが分かった。
◆本成果は、深発地震発生機構とプレート滞留現象を統一的に説明する重要な発見であり、地球特有のプレートテクトニクスやマントル対流の理解を大きく前進させる成果である。
沈み込んだ海洋プレート内では、深さ約400～700 kmにわたり、冷たい中心部に沿って深発地震が分布する。一方、プレートは約600 km付近で折れ曲がり、下部マントル上部で滞留する。このように、同じ深さ領域で地震の発生とプレートの弱化・滞留という相反する現象が同時に起こっている。
＜関連情報＞
- https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/1497
- https://www.nature.com/articles/s41467-026-71661-z
カンラン石-リングウッダイト変換は深部スラブ地震活動とレオロジー的弱化を引き起こす The olivine-ringwoodite transformation triggers deep slab seismicity and rheological weakening
Rikuto Honda,Tomoaki Kubo,Masaaki Miyahara,Takuya Iwasato,Yuichiro Mori,Yuji Higo,Yumiko Tsubokawa,Yuta Goto,Akio Suzuki & Yuki Shibazaki
Nature Communications Published:16 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-71661-z Unedited version
Abstract
The subducting cold oceanic plates (slabs) exhibit two paradoxical deformation behaviors: deep seismicity and rheological weakening within the mantle transition zone (MTZ, ~400–700 km depths). Although the transformation of metastable olivine wedge (MOW)1,2 in cold slabs has been proposed as a possible trigger for both behaviors3,4,5,6,7,8,9,10, direct experimental evidence remains limited to understand the processes linking them. Here we report experimental results on the transformation-deformation coupling at MTZ pressures (~20 GPa). Ringwoodite is produced as nano-polycrystalline lamellae (NPL) under uniaxial stress. Thin NPL trigger unstable slips with coseismic stress drops by grain-size sensitive creep coupled with thermal instability at ~760–860 °C. Thickening of NPL at ~950–1,330 °C stabilizes the deformation with enhancing the transformation utilizing their incoherent nature. Thus, the formation of NPL and their grain-size sensitive creep play key roles in temperature-dependent transformation-deformation coupling, which explains both deep seismicity near the MOW and rheological weakening outside the MOW.
