Stability of hydrous phase H and water behavior in the lower mantle

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H05469
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Economic geology
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: Nishi Masayuki 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (10584120)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 含水鉱物 / 地球深部水 / マルチアンビル装置 / 高圧実験 / ダイヤモンドアンビルセル / 下部マントル

Outline of Final Research Achievements

Several recent studies have reported hydrous minerals to be stable at pressure and temperature conditions representative of Earth’s deep interior, implying that surface water may be transported to the deep mantle. However,the dehydration decomposition of hydrous minerals generally occurs at pressures before reaching those corresponding to the deep lower mantle. In this study, stabilities of hydrous phases, FeOOH and AlOOH, have been studied at the pressure and temperature conditions of the deep lower mantle, based on first-principles calculations and in situ X-ray diffraction experiments. The formation of a new FeOOH and AlOOH phases, which are stable at the conditions of the base of the mantle, have been observed.

Free Research Field

高圧地球科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究結果は、含水鉱物が地球マントルの深部環境で分解するという従来の学説を覆す発見であり、いまだに解明されていない地球深部における水の循環を明らかにするための新たな知見となると期待される。本研究結果によると、水は地表からマントルと地球中心核の境界付近の 2,900km程度の深さまで運ばれる可能性がり、この領域で水がどのようなふるまいをするかが盛んに研究され始めている。