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第１３回　地殻の進化：　プレートテクトニクス

配付プリント等

• 　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。
• ビデオ『大陸移動』（14分）。
• 『地殻の進化：　プレートテクトニクス』。講義内容は以下について。
  『プレートテクトニクス』
  �@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
• プリント2枚（番号：１２）。出席票。
  【1枚目】
  図1.4…『地球科学入門−プレート･テクトニクス』（5p）
  図5.1、図5.2、図5.3、図5.5、図5.6、図5.8、図5.9…『地球』（226,228,230,232,234,236,238p）
  【2枚目】
  図5.12、図5.16、図5.22、図5.46…『地球』（243,247,256,284p）
  図15.2、図15.3…『地球科学入門−プレート･テクトニクス』（175,176p）

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。

• 『プレート・テクトニクスとは』のページを参照。
• Wegenerの『大陸と海洋の起源』（Alfred Wegener "Die Entstehung der Kontinente und Ozeane", 1929）の和訳本は
  ヴェーゲナー『大陸と海洋の起源(上・下)』(都城秋穂・紫藤文子訳訳、岩波文庫、1981年)。
• 最新の日本周辺の専門的な説明は地学雑誌のV.119No.2〔特集号：日本列島形成史と次世代パラダイム（Part I）〕・119（6）（Part II）・120（1）（Part III）等を参照。
• NHKビデオ『大陸移動』
  『〔内容〕
  １．ドイツの気候学者アルフレッド・ウェゲナーは、1910年壮大な大陸移動説を提唱した。ウェゲナーの考えた超大陸パンゲアを現在の大陸分布と比較して説明する。
  ２．ウェゲナーの大陸移動説の根拠となった南アメリカとアフリカの海岸線の形の類似、南半球の氷河遺跡の分布の復元を見る。
  ３．ウェゲナーのパンゲアと現代のパンゲア復元図を比較して示す。新しいパンゲアでは、北のローラシア大陸と南のゴンドワナ大陸の２つのブロックに分かれることをのべる。
  ４．次に、現代の新しい証拠の数々を紹介する。まず、南アメリカとアフリカの地質構造や古い岩石のつながりをとりあげ、両大陸がかつて接続していたことをのべる。
  ５．ローラシア大陸では、４億年前おカレドニア造山帯が１つにまとめて復元できることを示す。
  ６．ゴンドワナ大陸のうち、南極大陸とオーストラリアでの造山帯のつながりを見る。
  ７．パンゲア全体での造山帯や地層の年代のつながりを見る。
  ８．古地磁気上での移動の証拠についてのべる。地質時代の磁北極の移動経路は、各大陸で個々に調べると別のルートになるが、大陸がまとまっていたとすれば１つのルートになることを説明する。
  ９．海底での移動の証拠として、海底山脈の両側に海底の拡大を示す地磁気の縞模様があることをのべる。あわせて海底堆積物の微化石にもその証拠があることをのべる。
  １０．大陸移動の原動力として有名な仮説であるマントル対流について、シリコンオイルとパラフィンを使ったモデル実験で説明する。
  １１．マントル対流の仮説などをもとに発展させられたプレート・テクトニクス理論を、アニメーションを用いて説明し、大陸移動のしくみがうまく説明できることをのべる。
  １２．最後に、将来も大陸移動がつづくならば世界地図はこう変わるだろうという予想図を示してしめくくる。』

• 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。
  ■Category:プレートテクトニクス⇒カテゴリ:プレートテクトニクス⇒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）／プレート〔ユーラシアプレート（Eurasian Plate）・太平洋プレート（Pacific Plate）・北アメリカプレート（North American Plate）・フィリピン海プレート（Philippine Plate⇒Philippine Mobile Belt）〕／ローラシア大陸（Laurasia）／ゴンドワナ大陸（Gondwana）／パンサラッサ（Panthalassa）／テチス海（Tethys Ocean）／
  ■大陸移動説（Continental drift）／アルフレート・ヴェーゲナー（Alfred Wegener：1880〜1930)）／大陸と海洋の起源（Die Entstehung der Kontinente und Ozeane）／パンゲア大陸（Pangaea）／
  ■マントル対流説（Mantle convection）／海洋底拡大説（Seafloor spreading）／プルームテクトニクス（Mantle plume）／
  ■古地磁気学（Paleomagnetism）／極移動（Polar wandering）／
  ■Category:海嶺（Category:Oceanic ridges）／海嶺（Mid-ocean ridge）／沈み込み帯（Subduction）／海溝（Oceanic trench）／トランスフォーム断層（Transform fault）／
  ■スラブ（Slab）／ホットスポット （Hotspot）／

【ウェゲナー】

• 	Alfred Lothar Wegener (1880-1930), the originator of the theory of continental drift. (Photograph courtesy of the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany.)
  〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕 アルフレッド　ウェゲナー。

【大陸移動説】

• According to the continental drift theory, the supercontinent Pangaea began to break up about 225-200 million years ago, eventually fragmenting into the continents as we know them today. 〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕 大陸移動説によれば、超大陸パンゲアは約２億年前に分裂を始めた。

【超大陸パンゲアで復元された動植物化石の分布】

• As noted by Snider-Pellegrini and Wegener, the locations of certain fossil plants and animals on present-day, widely separated continents would form definite patterns (shown by the bands of colors), if the continents are rejoined. 〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕 現在見られる動植物の化石の分布は、当時大陸が合体していたと考えると説明できる。

参考

【プレートとプレート境界】

• 〔W. Jacquelyne Kious and Robert I. TillingによるThis Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonicsから〕 主要なプレート。十数枚ある。

【海底の年齢】

• 〔John C. Lahr氏によるHow to Build a Model Illustrating Sea-Floor Spreading and Subductionから〕 海底の年齢（放射年代による）。現在は濃い赤色で示され、古い時代は青色で示される。海嶺に近いほど若く、離れるにつれて古くなり、例えば日本列島の南東側では１億５０００万年より古い時代の海底が存在する。海嶺で海洋地殻が誕生し、沈み込み帯（海溝）でマントルへ沈み込んで地表から消えていくことを示している。

【海底の地形】

• A three-dimensional map of the oceans（海底地形） 〔Seafriends Marine Conservation and Education Centreによるseafriendsの『oceanography』の中の『Oceanography: Oceans』から〕 海底の地形。海洋地殻が誕生する場である海嶺は、海底活火山脈である。主に太平洋の周囲にある海溝は、海洋地殻がマントルへ沈み込む場である。これらを含むプレート境界部で地震が多発する。