Research press release

地球の地殻から地表へ泡で浮上する金属

Nature Geoscience

Metals floating on bubbles from Earth’s crust to surface

深部マグマだまりの金属と硫黄は蒸気の泡に乗って地球表面へ浮上している可能性があるという報告が、今週のオンライン版に掲載される。この研究で見つかったメカニズムは、地球史で最大の大量絶滅である、二畳紀/三畳紀大量絶滅事件の際に、マグマから大気へ大量のニッケルが輸送されていることを説明できるかもしれない。

地球の地殻内部深部マグマの一部は、金属と硫黄を含んだ硫化物溶解物からできていることがある。銅や金などの金属は、地殻浅部に蓄積されて豊富な鉱床を形成し、硫黄は火山噴火で放出されると気候に影響を及ぼす。しかしながら、硫化物の溶解物は、密度が高くマグマだまりの底に沈むと考えられるので、金属と硫黄がどのようにして浅部まで移動するかはよく分かっていない。

James Mungallたちは、室内実験と理論的モデルを用いて蒸気の泡を多く含んだマグマ中における硫化物の溶解物の振る舞いを解析した。彼らは、硫化物の溶解物の小さな液滴が、蒸気の泡に付着し、泡の浮力を用いて上方に浮いてくることを発見した。このメカニズムは、金属が浅部地殻へ移動して鉱床を形成するための道筋を説明できるだけでなく、大量の硫黄が大気へ放出される過程も説明できる可能性がある。

Metals and sulphur in deep magma reservoirs may float towards Earth’s surface by hitching a ride on vapour bubbles, reports a study published online this week in Nature Geoscience. The mechanism identified in the study could explain the massive transfer of nickel from magmas to the atmosphere during the largest mass extinction in Earth’s history, the Permian/Triassic extinction event.

Magmas deep within Earth’s crust are often partly composed of sulphide melts that contain metals and sulphur. The metals, such as copper and gold, can accumulate in the shallow crust to form rich ore deposits, and the sulphur - when emitted during volcanic eruptions - can affect climate. However, sulphide melts are dense, so would be expected to sink to the bottom of the magma reservoir, making it unclear how the metals and sulphur migrate to shallower depths.

James Mungall and colleagues use laboratory experiments and theoretical models to analyse the behaviour of sulphide melts in magma rich with vapour bubbles. They find that small droplets of the sulphide melt can attach to the vapour bubbles and use the buoyancy of the bubbles to float upwards. This mechanism explains a possible route for the transfer of metals into the shallow crust to form ore deposits, as well as a process for the release of large amounts of sulphur into the atmosphere.

doi: 10.1038/ngeo2373

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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