地球の表面はプレートと呼ばれる岩盤で覆われ、プレートが年間数㎝程度動いていることは、皆さんもご存じでしょう。そのプレートを形成する岩石を研究し、約46億年前に誕生した地球が、何十億年もの時間をかけてどのように変化したかを探るのが、小笠原義秀先生の研究テーマ。中でも、地表の物質が地中深く沈み込んで、超高圧の状態でつくられる超高圧変成岩という岩石を中心に研究しています。

「プレートを構成する岩石は、酸素、地ケイ素、アルミニウム、鉄、マグネシウムなどの元素からなる鉱物の塊で、それら鉱物や元素の存在状態を細かく調べます。5億年ほど前にプレートが地球深部のマントルというところに向かって、地中約200㎞以上の深さまで沈み込み、ダイヤモンドをつくって、その後再び地上に上昇してきた岩石があることがわかってきました。いったん地中深くに沈んで、再度地上に出てきたわけですが、その過程で何が起きたのかを研究しています」

プレートを形成する岩石が沈み込むと、岩石の内部に変化が起きます。

「プレートが地中の深いところへ沈み込んで、高温、さらに高圧力の状態になると、岩石中の鉱物やその組成が変わってきます。組成とは、元素の組み合わせ・その比率のことです。また、鉱物の変化としてはたとえば〝地中120㎞ほどの高圧の状態になると、炭素(黒鉛、石墨)がダイヤモンドになる?といったことがあります」

そうした岩石の特徴を調べることで、岩石が地中何㎞くらいの深さまで沈んだかがわかります。

「こうした調査を複数の地点で行い、岩石の沈み込みの深さを点と点で追っていけば、プレートが沈み込んだときの様子もわかるわけです。また、地中深くに沈み込んでも岩石中の主な元素の比率に大きな変化はほぼないのですが、わずかに変化することもあります。

たとえば、岩石中の水や二酸化炭素の量の変化です。これは多くの場合、プレートが沈み込んで起きたことの証拠になるのです。また、岩石中にダイヤモンドが含まれるときなどは、その炭素がどこから来たか推理・説明することも重要です」

岩石の分析は、岩石を薄く切ってプレパラートをつくり、専門の装置にかけて観察・検討を行います。

「岩石にかかった圧力や温度などもわかるので、そうした情報も研究の手がかりにします。最近報道された丸山電気石のように、まれに、新種の鉱物が見つかることもあります。普通の人が見たら何の変哲もない岩石や鉱物が、我々専門家にとっては〝今まで見たこともない、なんて珍しい石なんだ!?ということも。研究に必要な岩石は、限られた場所にしかないので、中央アジアのカザフスタン共和国や、北アメリカのグランド・キャニオンの近くなど、現地に行って調達してきます」

およそ46億年前から地球にどのような動きがあったのかを探ることは、人類にとって壮大なロマン。今後、地球が何億年とかけてどう変わっていくのか、地球の寿命はどのくらいなのか、といったことも見えてくると言います。

「直接何かの役に立つという研究ではないのですが、人間にとって価値あることとは決して経済的なことだけではありません。〝宇宙はどう始まったのか?〝生命や人間はなぜ地球に誕生し、存在できるのか?といったこと、自然や生物の成り立ちを解明することには、それを通じて自然観・生命観・人生観・哲学を養うという、私たちにとってとても重要な意味もあると思います」

学生は、日本語の関連文献がないため、英語の文献と格闘しながら研究し、アメリカ西部の地質巡検などにも出かけます。大学院では、年に1回以上は国際会議で発表することが普通です。

「人間は、慣れ親しんだ環境に身を置き続けると進歩が滞り、能力が伸びないどころか、逆に低下していきます。ですから学生さんには、高いレベルの研究者が集まるところに飛び込んで行って、自らを成長させることを呼びかけています。最初は周りの人についていくのが精一杯でも、努力をすれば何とかなるものなんですよ」



早稲田大学 教育・総合科学学術院
地球科学教室
小笠原 義秀教授
小笠原 義秀教授

早稲田大学教育学部地学専修卒業後、早稲田大学にて工学博士号取得。早稲田大学専任講師・助教授を経て現職。

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