海洋下のマントルに由来する岩石中に有機物を発見~上部マントル中での生物が関与しない有機物合成の証拠~

2026-01-15 京都大学

京都大学を中心とする共同研究チームは、南太平洋タヒチ島で採取されたマントル捕獲岩を解析し、海洋下の上部マントルに由来する岩石中から生物が関与しない有機物を発見した。放射光X線CTや顕微ラマン分光法を用いて、鉱物中の微小な包有物を詳細に調べた結果、多環芳香族炭化水素を主体とする有機物が、二酸化炭素や一酸化炭素と共存していることが明らかになった。マントル内部の高温・高圧環境下で有機物が非生物的に合成され得る可能性は従来から指摘されていたが、海洋下マントル起源の天然岩石からその証拠を直接示した例は極めて限られている。本成果は、地球深部における有機物合成過程の理解を進め、地球化学や生命起源研究に新たな視点を与える重要な知見である。

海洋下のマントルに由来する岩石中に有機物を発見~上部マントル中での生物が関与しない有機物合成の証拠~
(a) マントル捕獲岩とは、マグマが地表に上昇する際に通過する火道の内壁の岩石がマグマ中に取り込まれ、地表に運ばれてきた岩石のことである。 (b) 今回分析した包有物の放射光X線ナノCT画像。マントル捕獲岩の構成鉱物である単斜輝石の中に白金族鉱物、Fe-Ni-Cu硫化鉱物、ケイ酸塩ガラス、CO₂+CO+有機物から成る包有物が観察される。

<関連情報>

海洋底マントル起源の非生物的多環芳香族炭化水素 Abiotic polycyclic aromatic hydrocarbons originating from the sub-oceanic mantle

Itaru Mitsukawa,Akira Miyake,Yohei Igami,Tetsu Kogiso,Norikatsu Akizawa,Junya Matsuno,Megumi Matsumoto,Akira Tsuchiyama,Kentaro Uesugi,Masahiro Yasutake,Tomoki Taguchi,Yoshio Takahashi,Shohei Yamashita & Shota Okumura
Scientific Reports  Published:14 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-32798-x

Abstract

Experimental studies have demonstrated that petroleum may form from abiotic organic compounds synthesised in the Earth’s upper mantle. However, the most direct evidence of mantle-derived organics, as obtained from whole-rock analyses, indicates ambiguous origins. Although inclusions containing organic matter have been reported in minerals from kimberlite pipes, such occurrences have not previously been documented in mantle xenoliths derived from the sub-oceanic upper mantle, which represent the predominant lithology of the Earth’s upper mantle. In this study, we identified polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)-bearing melt inclusions within a spinel-bearing unaltered harzburgite xenolith from Tahiti Island. The inclusions consisted of platinum-group minerals, base metal sulphides, silicate glass, and C–O–H phases. Our comprehensive sub-micrometre-scale analyses revealed the presence of PAHs in the C–O–H phases. These PAHs contained few functional groups or aliphatic chains and coexisted with CO and CO₂. They likely formed under reducing conditions in deeper regions of the upper mantle without serpentinisation. Our findings demonstrate abiotic organic matter formation in the sub-oceanic mantle and suggest widespread abiotic organic synthesis in the sub-oceanic mantle.

1702地球物理及び地球化学
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