地球力学：2012年インド洋地震の観測から推測される上部マントルの水含有量の成層

地球内部に最も豊富に存在する揮発性物質である水は、マントル対流を促進し、プレートテクトニクスの潤滑剤となり、島弧火山活動に供給されることで、地球の表面を若く保っている。惑星集積以降、水は水圏と地圏の間で交換されてきたが、マントル内における水の深さ分布はよく分かっていない。水はカンラン石の強度を大幅に低下させ、この効果を利用して、大地震後などの応力摂動に対するアセノスフェアの力学的応答からカンラン石の水含有量を見積もることができる。今回我々は、上部マントルに最も豊富に存在し、最も弱い鉱物であるカンラン石の強度の水に対する感度と、非常に大きかった2012年インド洋地震（モーメントマグニチュード8.6）の観測結果を用いて、上部マントルの水含有量の成層を絞り込んだ。我々は、広範囲の温度条件とカンラン石の遷移クリープを考慮に入れて、スマトラ島に沿って設置された連続測地観測局が地震発生直後に観測した過渡的変形が、水および応力によって活性化されたカンラン石のクリープの結果であると説明する。このことから、アセノスフェア（リソスフェアの下にある上部マントルの部分）の最小水含有量が約0.01重量％、すなわちSi原子100万個当たりH原子1600個であると推測される。地震は共役断層を深部まで破壊し、海洋リソスフェアのカンラン石が乾燥していることと矛盾しない。我々は、レオロジー的性質の極端な対照性は、海洋地殻が浮力によるメルトの移動によっておそらく形成されたために、リソスフェア–アセノスフェア境界をまたいで水が失われたことに起因すると考える。

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