よぉ、桜木建二だ。今回はプレートテクトニスクについて解説していくぞ。プレートテクトニクスは、地面が動いているという理論だ。冷静に考えると妙な話だが、現在では地球の様々な現象を理解するための基本的な理論になっている。プレートテクトニクスの基本的な事柄を理解してみよう。
今回は物理学科出身のライター・トオルさんと解説していくぞ。
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／トオル
物理学科出身のライター。広く科学一般に興味を持つ。初学者でも理解できる記事を目指している。
プレートテクトニクスについて
image by iStockphoto
プレートテクトニクスは現在の地質学において基本的な概念であるだけでなく、現在の地球史にとっても非常に重要な概念になっています。プレートテクトニクスとは簡単に言えば、地面がプレートという部分に分かれ、そのプレートが動いているという理論のことです。プレートの移動が原動力となり、造山活動、火山活動、地震などの地質学的活動が起こると説明されます。ただ、プレートの移動は年間数センチというレベルなので、人間の日常的な時間間隔ではイメージするのが難しいかもしれません。
プレートテクトニクスは1912年に気象学者であったウェゲナーによって提唱された理論ですが、当時は証拠不十分によりウェゲナーが生きている間に広く認められることはありませんでした。その後、一時は忘れられていたのですが、1960年ごろから様々な証拠が発見され、現在では広く認められる理論になりました。上記の画像はケニアでの大地溝帯の画像です。
地球の内部について
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Los688 – Myown wrok, パブリック・ドメイン, リンクによる
プレートテクトニクスを説明するために、まずは地球の内部構造について簡単に説明します。地球の半径は約6400キロメートルで、地表面から約60キロメートルまではほぼ岩石からなる地殻です。そこから約2900キロメートルまでマントルで、660キロメートルあたりで上部マントルと下部マントルにわかれています。マントルは特殊な状態の岩石で構成されているようです。マントルの下は核で、5100キロメートルあたりで液体状の外核と固体状の内核にわかれています。
上記の画像は左が構造の名前で、真ん中が構成されている物質です。ここで注目してほしいのが、一番右の硬度での分類表で、地殻と上部マントルの一部がリンソスフェア、その下がアセノスフェアに分類されているのがわかるかと思います。リンソフェアは硬い部分で、アセノスフェアは柔らかい部分という分類です。プレートテクトニクスにおいてはこの分類が重要になります。ちなみに、なぜアセノスフェアが柔らかいのかという理由はよくわかっていません。
プレートについて
USGS, Washiucho – 投稿者自身による作品, translation of File:Plates_tect2_en.svg, パブリック・ドメイン, リンクによる
地面が動いていると言っても自由に動いているわけではなく、プレートという構造に別れていて、プレートが動いています。ここでプレートというのが先ほどでてきたリンソスフェアという部分です。リンソスフェアが上記の画像ようにいくつかのプレートに分割されていて、それがアセノスフェアの上を動いている、というのがプレートテクトニクスの正確な説明になります。
プレートが動く機構についてはマントルの対流が原因と考えられていますが、詳細についてはまだわかっていません。プレートテクトニクスはプレートの中央では大きな変動は起こらず、プレート同士の境界で火山活動や地震活動などの地殻変動が起こるという考えです。プレートの境界には発散境界、収束境界、トランスフォーム断層境界の3つがあり、地球ではこれらの周辺で様々な地質学的活動が起こります。
桜木建二
プレートテクトニクスとは、硬いリンソスフェアがいくつかのプレートに分割されていて、それが柔らかいアセノスフェアの上を移動するという理論だ。プレート同士が衝突したり、生まれたり、こすれたりする場所で様々な地質活動がおこる。
発散境界について
Hannes Grobe, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research – 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 2.5, リンクによる
発散境界とはプレート同士が離れていっている場所のことであり、プレートが生まれている場所とも考えられます。大西洋中央海嶺、東太平洋中央海嶺、中央インド海嶺などです。このような中央海嶺では上記の画像のように、玄武岩やその下の斑れい岩からなる海洋地殻が定常的に形成され、海洋底が両側に広がっていっています。
上記の一番下の図で中央海嶺の真ん中が少し盛り上がっている理由は、新しく形成された海洋地殻を含む海洋プレートは温度が高く、熱膨張により密度が低くなり浮力が働くからです。その後両側に離れるにしたがって冷却され密度が高くなり、沈降していきます。基本的に発散境界は海にしか存在しません。現在は例外的にアフリカ大地溝帯が大陸上に存在しますが、数億年以内に海に沈むと考えられています。
＼次のページで「収束境界について」を解説！／
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