Letter

地球:固体対流による地球下部マントルの異方性構造の形成

Nature 416, 6878 doi: 10.1038/416310a

地震学的観測から地球の下部マントル底部には非常に異方性の高い領域が存在することが明らかになっているが、その一方でマントル全体は大部分が等方的であるとされてきた。これらの領域は過去に沈み込みが起きていた場所か、あるいはマントルプリュームが上昇する場所に相当すると解釈されてきたが、異方性の根本原因については、弾性的に不均質な物質の形状選択配向と、均質な物質の格子選択配向の両方が提案されてきたがよくわかっていなかった。これらの機構はともに異方性のある領域で大きな歪みを伴う変形が起きていることを示唆しているが、それらの地球力学的な意義は異なっている。形状選択配向は大きな弾性的(したがって化学的)不均質の存在を示唆するのに対して、格子選択配向は高い応力における変形を必要とする。本稿では、弾性の鉱物物理的特性と格子選択配向形成を組み入れた数値モデルに基づいて、下部マントル深部におけるスラブの変形が環太平洋域に見られる強い異方性の原因となりうることを示す。化学的に均質なマントル物質の固体変形のみによって鉱物ファブリック(鉱物粒子の整列状態)が形成される本稿のモデルでは、沈み込んだスラブが核―マントル境界に衝突することで発生した高い応力下での大きな歪みを伴った変形によって異方性が生じている。

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