海底深部の岩石に“微小な割れ”の証拠を発見 ~結晶内の弱面が流体の侵入経路となる可能性を示唆~

2026-06-23 名古屋大学

名古屋大学、大阪公立大学、国立極地研究所などの共同研究グループは、フィリピン海四国海盆のマドメガムリオン海洋コアコンプレックスから採取したハンレイ岩を解析し、海洋下部地殻を構成する斜長石中に応力腐食割れの直接的証拠を初めて発見した。応力腐食割れは、流体の存在下で鉱物中の亀裂が低応力でも進展する現象であり、岩石の脆性変形を促進する重要な過程である。研究ではSEM–EBSD–EDS法を用いて斜長石の結晶方位と化学組成を詳細に分析した結果、結晶学的に弱いへき開面やサブグレイン境界に沿って組成変化が生じていることを確認した。これらの弱面が流体の侵入経路となり、応力腐食割れの進展とその後の鉱物沈殿(シーリング)を引き起こした可能性が示された。従来、海洋下部地殻では変質作用や試料採取の困難さから直接証拠が得られていなかった。本成果は、海洋地殻深部における流体移動、断層形成、岩石の力学特性や透水性変化の理解を進める重要な知見であり、海洋地殻進化や地震発生過程の解明にも貢献すると期待される。

海底深部の岩石に“微小な割れ”の証拠を発見 ~結晶内の弱面が流体の侵入経路となる可能性を示唆~
図1:本研究の対象であるフィリピン海四国海盆に位置するマドメガムリオン

<関連情報>

マド・メガムリオン海洋コア複合体の斜長石における劈開面および亜粒界に沿った亜臨界割れと封止 Subcritical cracking and sealing along cleavage planes and subgrain boundaries in plagioclase from the Mado Megamullion oceanic core complex

Kohei Nimura,Takamoto Okudaira & Katsuyoshi Michibayashi
Scientific Reports  Published:22 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-026-55578-7

Abstract

Subcritical cracking propagates fractures via stress-assisted chemical reactions at crack tips under stresses below the critical threshold. Although this mechanism is increasingly recognized as a driver of time-dependent damage accumulation and permeability evolution in the Earth’s crust, direct natural constraints on the lower oceanic crust remain limited. Here, we document plagioclase microstructural and compositional features consistent with subcritical cracking in a deformed oxide gabbro from the Mado Megamullion oceanic core complex, Shikoku Basin, Philippine Sea. We combine co-registered scanning electron microscopy, electron backscatter diffraction, and energy-dispersive X-ray spectroscopy mapping with MATLAB MTEX Toolbox processing to link plagioclase crystallographic orientation, misorientation, and anorthite content (An = Ca/(Ca + Na + K)). Anorthite content maps show heterogeneous low-An domains within plagioclase porphyroclasts. These low-An domains are locally subparallel to the trace of the (001) cleavage plane and locally contain subgrain boundaries. We interpret the low-An domains as possible crack–seal-related features formed by stress-corrosion-assisted subcritical cracking along cleavage planes and subgrain boundaries, followed by host-controlled epitaxial precipitation of sodic plagioclase. These grain-scale crack–seal features may indicate that permeability creation by cracking can be followed by permeability reduction through sealing in gabbros from oceanic core complexes at slow-spreading ridges.

1702地球物理及び地球化学
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