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地球:深部に沈み込んだ海洋地殻の初生カーボナタイトメルト

Nature 454, 7204 doi: 10.1038/nature07132

地球マントルの部分溶融は、地表の火山岩にみられる地球化学的多様性と同位体多様性を生む上で、重要な役割を果たしている。このようなマントル中の初生メルトの組成を同定することは、マントルの地球化学的「貯蔵庫」と基本的な地球力学的過程との関連を立証するために重要である。そのような深部マントル過程を調べるには、天然ダイヤモンド中の鉱物包有物が独自の手がかりとなる。本論文では、ブラジルのジュイナで得られたダイヤモンド中のケイ酸塩鉱物包有物が、マントル遷移層と上部マントル深部で初生および分化したカーボナタイトメルトから結晶化したことを示す、実験的証拠と地球化学的証拠を提示する。カルシウム-チタン-ケイ酸塩ペロブスカイト包有物と共存するメルトに対して計算した液相濃集微量元素の存在度は、炭酸塩化した海洋地殻が、地球深部の、おそらくは遷移層の深さで溶融していることを示している。ペロブスカイトに加えて、カルシウム質メジャーライトザクロ石の包有物には、火山岩に基づいて推定した始原的カーボナタイトとよく似た分化したメルトから上部マントル深部で結晶化したことが記録されている。沈み込んだ地殻内の小規模なメルトは、上部マントルと遷移層での化学的な物質輸送の役割を担っており、おそらく数十億年にわたり持続しうる海洋地殻の化学的痕跡を残したと考えられる。

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