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第６回　大陸移動とプレートテクトニクス

配付プリント等

• 現在の地球科学の枠組みを成すプレートテクトニクス理論について、その歴史的成立過程を含めて説明する。具体的には、重要な役割を演じた古地磁気学、ウェゲナーの大陸移動説、海洋底拡大説、ヴァインとマシューズの理論、プレートテクトニクス、ホットスポットなどについて説明を行う。

補足説明

全般	地球科学用語については『地球科学用語集』ページを参照。 単位については『単位について』のページを参照。 地質年代については『地質年代表』のページを参照。

• フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』による説明を参照してください。（英文による説明の方が詳しい場合が多いので、そちらもご覧ください。⇒各ページの左側の欄にある『各言語』から『English』を選んでください。）
  ■Category:プレートテクトニクス（Category:Plate tectonics）／プレートテクトニクス（Plate tectonics）／Category:プレート（Category:Tectonic plates）／プレート（Plate tectonics）／ホットスポット (地学)（Hotspot (geology)）／Category:海嶺（Category:Oceanic ridges）／海嶺（Mid-ocean ridge）／沈み込み帯（Subduction）／トランスフォーム断層（Transform fault）／　　
  ■アルフレート・ヴェーゲナー（Alfred Wegener）／大陸と海洋の起源／大陸移動説（Continental drift）／Category:超大陸（Category:Supercontinents）／超大陸（Supercontinent）／パンゲア大陸（Pangaea）／海洋底拡大説（Seafloor spreading）／マントル対流説（Mantle convection）／　　
  ■地磁気（Earth's magnetic field）／古地磁気学（Paleomagnetism）／極移動（Paleomagnetism）／　
  ■プルームテクトニクス（Mantle plume）／
• プレートテクトニクスについては『プレート・テクトニクスとは』のページを参照。

【プレート】

• 〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕 大きなプレートは十数枚。

【３種のプレート境界】

• A cross section illustrating the main types of plate boundaries. Illustration by Jose F. Vigil from This Dynamic Planet -- a wall map produced jointly by the U.S. Geological Survey, the Smithsonian Institution, and the U.S. Naval Research Laboratory. 〔USGSのIndex of pubs.usgs.gov/gip/の『Earthquakes』の『Where Earthquakes Occur』から〕 プレート境界は、１）発散（divergent）、２）収束（convergent）、３）すれ違い（transform；トランスフォーム断層）の３つ。発散が起こっている場所の例は海嶺（ridge）とリフト（rift）、収束の例は海溝（trench）〔あるいはもっと広く沈み込み帯（subducting zone）〕。ホットスポットは、マントルの深い部分からプレートを貫いてプルームが上昇する場所（例えば、ハワイ島）。

【海洋底の生成年代】

• 〔John C. Lahr氏によるHow to Build a Model Illustrating Sea-Floor Spreading and Subductionから〕 海洋底の生成年代。時代が若い海底は海嶺側に分布する。海洋地殻は海嶺で誕生し、海溝（沈み込み帯）でマントルへ沈み込んでいく、ことで説明される。

【地形とプレート境界】

• 〔Rosanna L. Hamilton氏によるEarth's Interior & Plate Tectonicsから〕 黄色線はプレート境界を示す。

【震源分布】

• 〔USGSによるEarthquake Hazards Programの中の『Earthquake Activity』から〕 震源分布。

参考

【プレートテクトニクスとは】

• 　ドイツの気象学者のアルフレッド・ウェゲナー（A.Wegener、1880-1930）は、１９１０年代に大陸移動説（Continental Drift）を提唱して、『大陸および海洋の起源』（The Origin of Continents and Oceans）という書を著した。彼は、�@地殻表面の頻度曲線が２つのピークを示すため、陸と海は異なる物質からなり、高度も元々違っていたこと；�Aアイソスタシー（Isostasy）の原理から、地殻は水平方向にも動くことができること；�B大西洋を挟む大陸間で、地質構造などが連続すること；�C海を渡れない生物が、現在は海で隔てられた諸大陸に化石として分布すること；�D南半球の大陸およびインドなどにペルム紀〜石炭紀（約３億年前）の氷河堆積物が存在すること、などから大陸はかって１つの超大陸〔Supercontinent：彼はパンゲア（Pangaea）と命名した〕を形成していたことを理論化して示した。１９２０年代には、賛否両論の大論争となった。氷河（Glacier）の分布や造山（Orogeny）運動の成因（山脈のでき方）などを明確に説明することができたが、大陸移動の原動力（Driving Force）については説明できなかった（彼は、離極力と潮汐力を挙げたが、これらの力で大陸が動くことは信じられなかった）。やがて１９３０年代になって論争は大陸移動説の敗北で終止符を打つ。その敗因は、主に�@ウェゲナー自身の死（グリーンランドでの気象観測中の事故死と言われる）；�A原動力に対する説明に欠けること；�B地球は固いという当時の地球観に反したこと、などである。アーサー・ホームズ（A.Holmes）によるマントル対流説（Mantle Convection）も提唱されていたが、大陸移動説とは結び付けられなかった。
  　１９３９〜１９４５年に第二次世界大戦が起こり、軍事関連以外のあらゆる学問分野の研究は一時停止した。従って、地球科学分野の研究が本格的に再開されたのも１９５０年代になってからである。戦争中に、軍事目的として潜水艦の航行上の必要性から、世界の海洋の海底地形測量が行われていたが、戦後は、海洋学（Oceanography）全般の研究が大きく進展した。海底地形測量の他に海底堆積物や基盤岩についての研究も行われたが、特にそこに記録された地磁気の結果は特筆すべきものであった。つまり、海底地磁気には縞模様が見られ、これは過去の地球磁場が繰り返して反転してきたことを示すことが判った。過去の地磁気についての学問は古地磁気学（Paleomagnetism）というが、古地磁気学の進歩は著しかった。岩石残留磁気と生成年代（放射年代法による）から、過去の地球磁場を復元できる。この方法は陸上についても適用され、過去の地球の極移動の復元などが行われた。これらの復元において、過去に大陸が移動したことや海底が拡大したことを仮定しなければ説明できないことが判明した。海底地形の研究の進歩から、その凸地形である海嶺や、凹地形である海溝などは知られていたが、これらの成因も関連付けて説明されることになった。
  　やがて、１９６０年代には、かって葬り去られた大陸移動説は、海洋底拡大説（Seafloor Spreading）として生まれ代わることになる。これによって、海洋底が若いことや、海嶺と海溝の成因や、大陸の成長などが説明できるようになった。さらに、球体である地球の表層に存在するプレートは球殻状であるが、その動きを幾何学的に説明するモデル〔オイラー（Euler）の原理による〕も提出され、現実のプレートの運動を説明できることが明らかになった。そして、１９６８年頃に、プレートテクトニクス（Plate Tectonics）という名称が世界的に使用されるようになった。これは、硬いプレート（大きいもので１０数枚：厚さは１００〜１５０キロメートル程度）が水平運動を行い、その弱部であるプレート境界において地下からの熱や物質が引き起こす地質現象を主に説明するモデルであり、大陸移動説−海洋底拡大説の後継モデルとして完成されたものである。特に地震と火山活動の成因を説明できることが重要である。日本では、１９８０年代頃に研究者によって使われ出した。プレートテクトニクスは現在の地球科学分野における最大のモデルである。

【プレートテクトニクス論の歴史】

• �@１９１０年代（誕生）：　
  　アルフレッド・ウェゲナー、大陸移動説（大陸及び大洋の起源〔翻訳本はこちら〕）、巨大仮想大陸パンゲア
  �A１９２０年代（大論争）：　
  　氷河の分布、造山運動の成因、原動力
  �B１９３０年代（死）：　
  　１）原動力に対する説明に欠ける。
  　２）地球が固いという地球観に反した。
  　３）ウェゲナーの死（1930年）。
  　マントル対流論
  ………第２次世界大戦　1939〜1945年………
  �C１９５０年代：　<海洋研究の進展>
  　１）古地磁気学（極移動、海底地磁気異常の縞模様、地球磁場の逆転）
  　２）海洋底地形（海嶺、海溝、トランスフォーム断層）
  �D１９６０年代（復活）：　
  　・海洋底拡大説
  　・テープレコーダー・モデル
  　・球面上の回転モデル（オイラー極を中心とする）
  　・１９６７年　プレートテクトニクス確立