ゴンドワナ大陸分裂を引き起こしたマントル上昇流の起源を解明 ー 南米大陸下のマントルにマントル最深部起源のヘリウムを発見ー

プレスリリース内容

本学研究者

弘前大学大学院理工学研究科 地球環境防災学コース　教授　折橋 裕二（「研究者総覧」の研究者ページへ）

本件のポイント

• 南米パタゴニア地域のマントル由来の岩石中に、マントル最深部起源のヘリウムを見出した。
• マントル最深部からの上昇流がゴンドワナ大陸分裂を引き起こした証拠を初めて示した。
• マントル内の大規模物質循環が、巨大大陸の成長や分裂などの地球表層環境の変動に果たしてきた役割の理解を進めると期待される。

本件の概要

東京大学先端科学技術研究センターの角野 浩史教授と、弘前大学大学院理工学研究科の折橋 裕二教授は、ブラジル?ブラジリア大学のジャロビッキー?チアゴ准教授らによる研究グループと共同で、ゴンドワナ大陸の分裂を引き起こしたマントル深部からの物質の上昇の痕跡が、南米大陸下のマントルに残されていることを明らかにしました。

本研究では、地球深部のマントルに由来する岩石（図1）中の流体包有物（注1）に含まれる極微量のヘリウムを抽出し、その同位体比（3He/4He比）（注2）を独自に開発した超高感度希ガス質量分析計で測定し、マントル最深部起源のヘリウムがこの地域の地下に存在していることを世界で初めて示しました。ゴンドワナ大陸が分裂してアフリカ大陸と南米大陸に分かれた際には、地表で大規模な火山活動が起こっていたことが知られていましたが、この大陸の分裂と火山活動が、マントル最深部からの上昇流によって引き起こされたことを物質科学的な証拠として明らかにした点が、本研究の新規性です。今後同様の研究を、様々な年代の世界各地に産するマントル由来の岩石に適用することで、マントル内の大規模物質循環が巨大大陸の成長?分裂などの地球表層環境の変動に果たしてきた役割の理解が進むと期待されます。

本研究成果は、2024年7月30日（英国夏時間）に英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

（図1）マントル起源の岩石：かつてマントルに存在していた岩石（かんらん岩）。主にかんらん石（黄緑色の透明な鉱物）と輝石（濃い緑色の鉱物）からなる。マントルから上昇してきたマグマ（冷えて固まり、灰色の玄武岩となっている）により地表に運ばれてきた。

用語説明

• （注1）流体包有物：揮発性の高い物質（二酸化炭素や水、窒素や希ガスなど）が、液体あるいは気体、または両者の混合相として鉱物に取り込まれたもの。
• （注2）同位体比（3He/4He比）：ヘリウムには質量数3と4の安定同位体（3Heと4He）が存在し、3Heは地球形成時に固体地球内部に取り込まれた始原的な成分からなる一方で、4Heは地球形成後から現在に到るまで、ウランやトリウムの放射壊変によりアルファ粒子（4Heの原子核）として生成した成分が大部分を占める。マントル中のヘリウムの3He/4He比は、地殻や大気に含まれるヘリウムのそれよりも高く、始原的な3Heが現在でもなお、地球内部に残っていることを示している。

論文情報

研究者からのひとこと（折橋教授部分のみ抜粋）

南米?パタゴニアの研究は2000年から2019年の期間、日本の研究チームを中心に、ブラジル、チリ、アルゼンチンの研究者達と共に継続的に行ってきました。長年の地道な調査?研究が今回の成果につながったかと思います。パタゴニア調査の様子は関連情報 弘前大学公式ウェブマガジンHIROMAGAでご覧いただけます。

詳細

プレスリリース本文は こちら（583KB）

プレスリリースに関するお問合せ先

弘前大学大学院理工学研究科 地球環境防災学コース
教授　折橋　裕二（おりはし　ゆうじ）
Tel：0172-39-3617　
E-mail：oripachihirosaki-u.ac.jp