上部マントルの炭酸塩メルトにおける超濡れ挙動の原因を解明 (New Study Reveals Volatiles Trigger Super-Wetting Behavior in Carbonate Melts Within Upper Mantle)

2026-03-10 中国科学院(CAS)

中国科学院広州地球化学研究所のHUANG Yongshengらの研究チームは、上部マントル底部の低速度層(LVL)に見られる地震波減速や高電気伝導度の原因を説明する新しいモデルを提示した。高温高圧実験(1–13 GPa、1100–1400℃)により、水やNaClなどの揮発性成分を含む炭酸塩メルトがオリビン粒子表面を完全に濡らす「スーパーウェッティング」現象を起こし、三次元的な連結ネットワークを形成することを発見。揮発性成分がオリビンからSi・Mg・Feを溶出させ界面エネルギーを低下させることが要因である。この結果、岩石体積の0.02〜0.08%という微量メルトでも観測される電気伝導度と地震波低速度を説明できることが示された。

上部マントルの炭酸塩メルトにおける超濡れ挙動の原因を解明 (New Study Reveals Volatiles Trigger Super-Wetting Behavior in Carbonate Melts Within Upper Mantle)
Schematic illustration of a pervasive volatile‑charged carbonate melt network percolating through the upper mantle, promoting global material cycling. (Image by HUANG Yongsheng et al.)

<関連情報>

揮発性物質を帯びた炭酸塩メルトと結びついた上部マントル低速度層 Upper mantle low-velocity layer tied to volatile-charged carbonate melts

Yongsheng Huang, Guoji Wu, Xuran Liang, Kaiwei Tao, […] , and Yuan Li
Science Advances  Published:25 Feb 2026

Abstract

Recent geophysical observations indicate the presence of small-volume, carbonate-rich melts in Earth’s deep interior. However, the mechanisms by which such minute melt fractions migrate through largely solid rocks and generate large-scale geophysical anomalies have remained unclear. Here, our high-pressure experiments demonstrate that, in the presence of H2O and NaCl, carbonate-rich melts act as super-spreaders, completely wetting and coating the surfaces of surrounding mantle minerals. This perfect wetting enables even trace amounts of melt (0.02 to 0.08 vol%) to form fully interconnected networks. Such connectivity facilitates efficient melt migration and chemical exchange, driving global material recycling between the surface and planetary interior.

1702地球物理及び地球化学
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