海洋プレートの玄武岩異常が沈み込みの力学に影響(Basalt Anomalies in Oceanic Plates Alter Subduction Dynamics, Study Reveals)

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2025-04-08 中国科学院(CAS)

中国科学院地質地球物理研究所の研究チームは、古代のテクトニック活動によって形成された海洋プレート内の玄武岩の組成異常が、沈み込み帯におけるプレートの速度や軌道を変化させることを発見しました。この研究では、マントル遷移層(深さ410〜660km)に大量の玄武岩が蓄積されることで、沈み込むプレートが減速または停滞し、下部マントルへの沈降が妨げられることが示されました。特に、かつての拡大中心付近で玄武岩がプレート内外に蓄積され、100km以上の厚さのスラブ全体が玄武岩質になる可能性があると指摘されています。この発見は、地球の物質循環や長期的な気候安定性、惑星の居住可能性に関する理解を深めるものです。研究成果は『Nature』誌に掲載されました。

<関連情報>

古代テクトニクスによる小アンティル諸島玄武岩質スラブの地震学的イメージング Seismic imaging of a basaltic Lesser Antilles slab from ancient tectonics

Xusong Yang  (杨旭松),Yujiang Xie  (谢裕江),Catherine A. Rychert,Nicholas Harmon,Saskia Goes,Andreas Rietbrock,Lloyd Lynch & Members of the VoiLA Working Group
Nature  Published:09 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08754-0

海洋プレートの玄武岩異常が沈み込みの力学に影響(Basalt Anomalies in Oceanic Plates Alter Subduction Dynamics, Study Reveals)

Abstract

At subduction zones, lithospheric material descends through the upper mantle to the mantle transition zone (MTZ), where it may continue to sink into the lower mantle or stagnate. Several factors may be important in influencing this flow, including chemical heterogeneity. However, tight constraints on these mantle flows and the exact factors that affect them have proved challenging. We use P-to-S receiver functions to image the subducting slab and the MTZ beneath the Lesser Antilles subduction zone. We image a singular, superdeep (>700 km) 660-km discontinuity over a 200-km-wide zone within the slab, accompanied by nearby double 660 discontinuity phases (normal and superdeep). Combined geodynamic and waveform modelling shows that this observation cannot be explained by temperature effects in typical mantle compositions but requires a large basalt-rich chemical anomaly, strongest in the location of the singular, deep 660. The inferred basalt signature is near the proposed location of a subducted extinct spreading ridge, where basalt is probably present in greater proportions. Our finding suggests that past tectonic events impart chemical heterogeneity into slabs, and the heterogeneities, in turn, may affect the inherent tendency of the slab to sink.

1702地球物理及び地球化学
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