下部マントル主要鉱物及びstishoviteへの窒素溶解度: 地球史を通じた大気-マントル共進化過程への考察

抄録

本研究では、下部マントル主要鉱物であるbridgmanite ((Mg, Fe)SiO3)とferropericlase ((Mg, Fe)O)に加え、下部マントルで安定に存在し得るstishovite (SiO2)への窒素溶解度を明らかにした。実験にはマルチアンビル高圧発生装置を使用し、分析にはSIMS及びSEM-EDSを使用した。 bridgmaniteと ferropericlaseへの窒素溶解度は、鉄の固溶量と正の相関を持つこと分かった。一方、今回最大で400 ppm以上の窒素を取り込めることが明らかになったstishoviteは、スラブの沈み込みを介して多くの地球表層の窒素を下部マントルまで供給できる主要なキャリアーになり得ることが分かった (Fukuyama et al., 2020)。地球史を通じて地球表層と地球深部はそれぞれ独立していたわけではなく共進化してきたことが、本研究から明らかになりつつある。