日本海洋研究開發機構海域地面震動火山部門火山地球内部研究中心的外來研究員大柳良介和客座研究員道林克禎組成的研究團隊，與東北大學、新潟大學、名古屋大學和產業技術綜合研究所共同分析了從伊豆小笠原海溝6400米深處的斜坡採集的含碳酸鹽的地函岩石。成功地闡明瞭隱沒帶淺層部分的碳循環程序。
此次研究明確的碳循環概念圖
（a）調查地點（海龜海底山）的截面圖。（b）圖4（a）中虛線區域的碳循環概念圖。溶解在海水中的碳被帶到地球深處，而其中一部分被釋放到板塊上盤的地函岩石中，並在地函岩石内儲存數萬年以上。（c）圖4（b）虛線區域的等比增大圖。斷層運動導致地函岩石出現裂縫，儲存的海水被釋放出來，並沉澱出碳酸鹽。研究發現，海水的釋放持續10~10,000天。（供圖：海洋研究開發機構）
研究團隊2017年7月調查了伊豆小笠原海溝（父島海域）6400米深處的岩盤。調查發現，岩石中含有的晶體裏被固定了CO2的碳酸鹽礦產。因此，研究團隊爲了從碳酸鹽礦產中解讀地球内部的碳循環機制，對碳酸鹽礦產進行了分析。
研究團隊發現，採集的蛇紋岩有明顯的裂縫，這些裂縫被針狀霰石晶體的成長所填充。此外，碳酸岩脈中經常含有蛇紋岩的碎片。利用X射線CT觀察三維結構發現，這些岩石碎片沒有相互接觸，似乎漂浮在碳酸鹽的基質中。這個特徵表明，碳酸鹽的沉澱與高速水流有關。
另外，測量碳酸鹽中的碳和氧的穩定同位素組成及微量元素組成發現，碳酸鹽源自溶解在海水中的碳，是在約2℃的深海海床，蛇紋岩與海水發生反應沉澱而成的。此外還發現，碳酸鹽中所含的放射性碳的濃度（14C）遠遠低於超深海海水的濃度。由於放射性碳的濃度會隨着放射性衰變而逐漸減量，因此是估算碳年齡的一個指標。如此低的14C濃度表明，溶解於海水中的碳在弧前地函岩石內循環了數萬年後，才沉澱爲碳酸鹽礦產。
另外，從熱力學和流體力學的角度對沉澱程序進行數量分析發現，海水以每秒0.01米～0.1米的速度從地函岩石中噴出，噴射時間最長持續數十年。這種流體噴出速度與海底熱泉的流體噴出速度十分相似，因此得出以下結論：海水在弧前地函中停留了數萬年以上，最終隨着岩石破裂，持續噴射數十年。
外來研究員大柳表示：「地球内部的碳循環是一種重要現象，將影響未來大氣中的二氧化碳濃度。然而，目前還存在很多未解之謎，例如在地球内部的哪個位置，有多少碳循環了多長時間等。今後，我們將繼續操作推進基礎研究，逐漸明確地下的碳循環機制，並探索工學應用的可能性。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
