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中国北部の河北省東部で、39億5,000万年前にできた岩石が見つかった。地球が生まれてからまだ6億年ほどしかたっていないころの岩だ。この年代の岩石は世界でもほとんど残っておらず、39億年より古いと確かめられた岩は、これまでカナダの1か所にしかなかった。11月11日に Nature に載った論文は、この岩が古いというだけでなく、どこで、どんな条件で生まれたかを読み解いている。答えは、地表で水にさらされた海の地殻が、50kmより深くまで一気に運ばれて溶けた、というものだった。
39億年より古い岩は、ほとんど残っていない
地球ができたのは約46億年前。そこから約40億年前までを冥王代（めいおうだい）と呼ぶ。この時代の岩石は1つも残っていないとされ、地球の最初の数億年は、岩ではなく鉱物の粒から調べられてきた。西オーストラリアで見つかったジルコンという小さな鉱物の粒には、約44億年前のものがある。粒が丈夫で、元の岩が壊れても残るからだ。
岩石そのものとなると話は別になる。プレートの動きや風化、変成作用（熱と圧力で岩の中身が作り替えられること）で、古い岩はほとんど消えてしまった。39億年より古いと確かに言える岩石は、カナダ北西部のアカスタ片麻岩（へんまがん）だけで、そのいちばん古い部分は約40億年前とされている。
今回の研究は、中国地質科学院地質研究所の北京 SHRIMP センターを中心とするチームによるもので、筆頭著者は Hangqiang Xie、責任著者は Yusheng Wan。南京大学、吉林大学、オーストラリアのカーティン大学の研究者も加わっている。カーティン大学の Simon A. Wilde は、44億年前のジルコンを2001年に Nature で報告した研究者の一人でもある。
河北省東部は、華北クラトンと呼ばれる古い大陸の土台の一部だ。華北クラトンでは1990年代から38億年前ごろの岩が知られていて、今回の共著者の Chunyan Dong らは2024年にも、河北省東部で38億4,000万〜36億4,000万年前のさまざまな花こう岩類を報告していた。今回の岩は、それよりさらに古い。
ジルコンが覚えていた、生まれた場所の手がかり
見つかったのは、トロニエム岩質の片麻岩と呼ばれる、明るい色の岩だ。ナトリウムに富む花こう岩の仲間で、太古の大陸の地殻をつくっている典型的な岩の一つにあたる。
年代を決め、生まれを読み解く手がかりになったのは、ここでもジルコンだった。マグマが冷えて岩ができるとき、ジルコンの結晶はそのマグマの性質を記録する。チームは、岩ができたときに結晶したジルコンを選び、2種類の同位体を測った。
1つ目は酸素の同位体の比だ。マントル（地球の内部の岩の層）のマグマから直接できたジルコンは、この値がおよそ5.3‰（パーミル）にそろう。今回のジルコンは平均6.77‰と高かった。この「高さ」は、マグマのもとになった岩が、かつて地表近くの低い温度で水と反応していたことを示す。海底の玄武岩（げんぶがん）は、海水にさらされるとこうした値を持つようになる。
2つ目はハフニウムという元素の同位体だ。こちらはプラスの値を示し、マグマのもとになった岩が、すでに一部の成分を抜き取られたマントル（枯渇したマントル）から来たことを意味する。Nature のリサーチ・ブリーフィングによると、このマントルが地殻を分け出したのは、早ければ43億年前だった。冥王代のうちに、マントルはすでに一度、地殻をつくる成分を手放していたことになる。
深さ50km、そして低い温度
ここからがこの研究の本題だ。チームは岩の化学組成をもとに、熱力学と微量元素の計算を行い、このマグマがどんな条件でできたかを見積もった。答えは、玄武岩質の地殻が1.6ギガパスカル（約1万6,000気圧）を超える圧力のもとで、740〜820℃の温度で8〜16%だけ溶けた、というものだった。この圧力は、深さに直すと50kmを超える。
深さ50kmで800℃前後というのは、深さのわりに温度が低い。地表で水にさらされた海の地殻が、まわりから温められる時間もないまま、冷たい状態で急にマントルの深さまで運ばれたことを示している。今の地球でこれが起きるのは、海のプレートが別のプレートの下に潜り込む沈み込み帯だ。論文は、39億5,000万年前のこの急な沈み込みは「一時的な沈み込みのできごと」によるものだった可能性が最も高い、と提案している。
カナダの最古の岩は、浅いところで生まれていた
おもしろいのは、ほぼ同じ時代のカナダの岩と、生まれ方がまるで違うことだ。アカスタ片麻岩の約40億年前のイディワー（Idiwhaa）と呼ばれる部分は、2014年の研究で、圧力の低い浅いところでできたと読み解かれていた。地殻が沈み込みではなく、アイスランドのように熱いマントルが上がってくる場所で、すでにある地殻が溶け直してできた、という解釈だ。
今回の河北省の岩は、その逆で、高い圧力の特徴を持つ。地球最古級の2つの岩が、浅いところで生まれたものと、深いところへ押し込まれて生まれたものに分かれた。地球の最初の大陸の地殻が、1つのやり方だけでできたわけではなかったことになる。
地球の歴史で、プレートの沈み込みがいつ始まったかは、長く議論が続いている問題だ。30億年前ごろとする見方もあれば、もっと早いとする見方もある。今回の岩は、39億5,000万年前に沈み込みに似たことが起きていたことを示す。ただ、論文が使っている言葉は「一時的な」沈み込みで、今の地球のようにプレートが地球全体で動き続けていたとまでは言っていない。古い岩が1つの場所から見つかっただけなので、当時の地球のどこまで広がっていたできごとなのかも、この岩だけでは分からない。
沈み込み帯で岩がどんな温度と深さを通るかは、今の地球の岩からも読み解かれている。パプアニューギニアで見つかった岩から、沈み込みの途中の温度の移り変わりを読み取った研究は、深さ45km ですでに700℃、90km より深くても800℃。沈み込みの「前半が熱く後半が冷たい」岩がパプアニューギニアで見つかったで紹介している。
小さな結晶から読む、地球の最初の6億年
39億5,000万年前の岩が1つ見つかったことで、地球の最初の6億年について、鉱物の粒だけでなく岩石からも話ができるようになった。そしてこの岩は、冥王代のうちにマントルが地殻を分け出していたことと、その直後の時代に、地表の地殻が冷たいまま深く沈んでいたことを同時に記録していた。
冥王代という時代そのものについては、【地球年表01】先カンブリア時代 冥王代 – 岩石が1つも残っていない時代にまとめている。今回の岩は冥王代が終わった直後のもので、その時代の地球の内部の様子を、少しだけ近くから見せてくれた。
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出典
- Xie, H., Dong, C., Li, P., Ge, R., Wilde, S. A., Liu, S., Liu, D., Wan, Y. (2026) Hadean mantle depletion and 3.95-Gyr subduction implied by North China rocks. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-026-11280-2
- Nature Research Briefing（2026年11月11日）Earth’s early history told by 3.9-billion-year-old rocks from northern China https://www.nature.com/articles/d41586-026-03499-w
- Reimink, J. R., Chacko, T., Stern, R. A., Heaman, L. M. (2014) Earth’s earliest evolved crust generated in an Iceland-like setting. Nature Geoscience 7, 529–533. https://doi.org/10.1038/ngeo2170
- Wilde, S. A., Valley, J. W., Peck, W. H., Graham, C. M. (2001) Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature 409, 175–178. https://doi.org/10.1038/35051550
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