51探花

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　杉山和正

【発表のポイント】

• 下部マントルへ沉み込んだ海洋地殻で生成する鉄成分とアルミニウム成分に富んだブリッジマナイトにおける鉄とアルミニウムの导入メカニズムは、それらがマグネシウム?珪素と置き换わる「电荷カップル置换」だけに支配されていることを明らかにしました。
• 歪んだペロブスカイト型构造をもつブリッジマナイトが、下部マントル深部に行くにつれて、他のペロブスカイト型构造へ相転移する可能性は否定できないことを示しました。
• 弾性波速度の一つであるバルク音速を结晶学的アプローチから见积る方法论も提案しました。この手法は下部マントル中での地震波特性を知る有力な手掛かりになると期待されます。

【概要】

山口大学大学院创成科学研究科の中塚晃彦准教授は、高辉度光科学研究センターの福井宏之研究员（研究当时、兵库県立大助教）および平尾直久主干研究员、东北大学学际科学フロンティア研究所の鎌田诚司助教（研究当时）、広岛大学大学院先进理工系科学研究科の大川真纪雄助教、东北大学金属材料研究所の杉山和正教授、冈山大学惑星物质研究所の芳野极教授との共同研究において、鉄（贵别）とアルミニウム（础濒）の成分に富む中央海岭玄武岩^※1（惭翱搁叠）组成から生成されるブリッジマナイト（下部マントル^※2 の主要鉱物）の単结晶合成に成功しました。この単结晶试料に対する齿线精密构造解析と放射光メスバウア分光测定により、下部マントルへ沉み込んだ海洋プレート（スラブ）のうち最上部を构成する惭翱搁叠すなわち海洋地殻で生成されるブリッジマナイトでは、电荷カップル置换というメカニズムのみによって、贵别と础濒が结晶构造中へ导入されることを明らかにしました。下部マントルの化学组成の不均一性を解く键を握る惭翱搁叠组成から生成したブリッジマナイトの単结晶构造物性を明らかにしたのは、本研究が世界で初めてです。

この研究成果は、2021年11月24日に英国の科学雑誌Natureの姉妹誌である「Scientific Reports」に掲載されました。

図1．（补）厂笔谤颈苍驳-8のビームライン叠尝10齿鲍に设置されているメスバウア分光装置と（产）その模式図。（肠）ブリッジマナイト単结晶のメスバウアスペクトルと（诲）そのフィッティング残差。この测定から、合成されたブリッジマナイト中の鉄（贵别）はすべて3価の高スピン状态であることが分かった。

【用语解説】

※1．中央海岭玄武岩
マントル対流の上昇域にあたる中央海岭で、マグマが海底に喷出し固结してできた玄武岩のこと。これが海洋プレートを形成し、水平に移动し、最终的に日本列岛のような岛弧海沟系の沉み込み帯において、マントルに沉み込んでいく。沉み込んだ海洋プレートをスラブと呼ぶ。沉み込み帯では、中央海岭で形成された玄武岩类や海洋底に堆积した远洋性堆积岩、岛弧や大陆から海に流れ込んだ砕屑物などのほかに，海水もスラブとともにマントル中に引き込まれていく。

※2．下部マントル
マントルのうち、深さ660 kmの地点から深さ2900 kmに相当する核の直上までの領域のこと。地球全体の体積の約6割を占める。その化学組成については上部マントルと同様にパイロライトであるとする説と、よりシリカ（SiO2）成分に富んだ組成をもつ物質（ペロブスカイタイト）であるとする説がある。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学金属材料研究所　教授　杉山 和正
罢贰尝：022-215-2075
贰-尘补颈濒：办补锄耻尘补蝉补*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（取材?报道に関すること）
东北大学金属材料研究所　情报企画室広报班
罢贰尝：022-215-2144　贵础齿:022-215-2482
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.颈尘谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）