マントル遷移層が深部水輸送の障壁として機能することを解明(Study Reveals Mantle Transition Zone Acts as Barrier to Deep Mantle Water Transport)

2026-04-13 中国科学院(CAS)

本研究は、地球内部の水循環に関し、マントル遷移層(深さ約410〜660km)が下部マントルへの水輸送を制限する障壁として機能することを示した。中国科学院地球化学研究所の研究チームは、高温高圧実験により、水含有量が約1.2wt%未満では高密度含水ケイ酸塩はほとんど形成されず、水はワズレアイトやリングウッダイトなどの鉱物に保持されることを確認した。これにより、従来重視されてきた含水鉱物による深部への水輸送は限定的であり、遷移層以浅に水循環が集中する可能性が示唆された。さらに、自然環境では水活動度が低いため、この傾向は一層強まると考えられる。地球深部の水の貯蔵・輸送モデルに重要な修正を迫る成果である。

<関連情報>

低水活性条件下におけるマントル遷移帯での高密度含水マグネシウムケイ酸塩の安定性と分布 Stability and distribution of dense hydrous magnesium silicates in the mantle transition zone under low water activity conditions

Yunke Song,Xinzhuan Guo,Kuan Zhai,Wei Guo & Takashi Yoshino
Communications Earth & Environment  Published:25 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-026-03379-1

マントル遷移層が深部水輸送の障壁として機能することを解明(Study Reveals Mantle Transition Zone Acts as Barrier to Deep Mantle Water Transport)

Abstract

Water plays a central role in controlling the physical and chemical properties of Earth’s deep interior. It remains uncertain how water is stored in subducting slabs within the mantle transition zone, between depths of about 410 and 660 kilometers, and whether dense hydrous magnesium silicates act as major water carriers to greater depths. Here we report high-pressure and high-temperature laboratory experiments on the Mg-Si-H system at pressures of 16 and 21.5 GPa and a temperature of 1400 K to evaluate hydrous phase stability under transition zone conditions. We find that when bulk water content is below 1.22 wt%, H2O is predominantly incorporated into wadsleyite and ringwoodite rather than forming dense hydrous magnesium silicates. Because estimated water contents in subducted oceanic slabs are typically lower than one weight percent, formation of these silicates is unlikely, suggesting that the mantle transition zone may restrict large scale water transport into the lower mantle.

1702地球物理及び地球化学
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