By Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkins University
(Image: USGS/Public domain)
地球には7つの大きな地殻変動プレートといくつかの小さなプレートがあります。 プレートは、弱い上部マントルまたはアステノスフェアの上に浮かんでいます。 これらのプレートの名前は、それらが包含する主要な大陸や海底にちなんで付けられました。 主なプレートには、太平洋プレート、北米プレート、南米プレート、ユーラシアプレート、アフリカプレートがある。 このうち、太平洋の下にあるのが最大のプレート「太平洋プレート」です。 約2億5千万年前、これらのプレートはすべて、「パンゲア」という一つの巨大な超大陸を形成するように配置されていた。 しかし、長い年月をかけてプレートの移動により、パンゲアは崩壊し、現在の大陸の形が形成されたのです。
大陸移動について詳しく知る
カタツムリの速さで動く地殻プレート
地球表面の硬いプレートは、互いに相対的に絶えず動いています。 これらのプレートは、1年に数センチ程度の非常にゆっくりとしたペースで動いています。 これは、固体が非常にゆっくりと動き、流れ、変形していくからです。 水のように流れのタイムスケールが短い物質は粘性が低く、岩石のような固体は粘性が高い。 したがって、固体が動く速度は極めて遅くなる。 同様に、地球のマントルでも、さまざまな層の粘性が異なる。 リソスフェアプレートの粘性は、マントルの上層であるアステノスフェアの粘性の100倍以上である。 そのため、比較すると、アステノスフィアはリソスフィアと比較してはるかに速く流れ、より変形しやすい。
これはビデオシリーズ「A Field Guide to the Planets」からのトランスクリプトである。 The Great Courses Plusで、今すぐご覧ください。
プレート・テクトニック・バウンダリー（プレート構造境界）。 変形、発散、収束
構造プレートの動きが遅いにもかかわらず、これらのプレート間の境界は地質学的に活発である可能性があります。 これは、これらの地殻変動プレートが互いに相対的に移動するからである。 プレートテクトニック境界の動きは次のように分類される。
- Transform Boundary-これは、2つのプレートが互いにスライドして通過するときに起こります。 一例として、太平洋プレートが北米プレートに対して北西にスライドしていることがあり、これは有名なサンアンドレアス断層によってマークされている。 地震はこれらの断層に沿ってよく起こり、サンアンドレアス断層はカリフォルニアの強い地震のいくつかを引き起こします。
- Divergent Boundary-これは2つの構造プレートが互いに離れていくときに発生します。 プレートが離れると亀裂が開き、溶けた岩石がマントルから地表に押し寄せます。 開口部や亀裂はマントル層の圧力を下げ、溶けた物質が地表に出ることを可能にする。 そして、溶けた岩石が固まり、新しい地殻が作られる。 大西洋中央部での発散境界運動の例としては、アフリカプレートと南米プレート、ユーラシアプレートと北米プレートがある。 大西洋中央部でのプレートの発散運動は、大西洋中央部に巨大な山脈である大西洋中央海嶺を形成した。
- 収束境界-これは2つのプレートが互いに向かって移動しているときに起こります。 尾根で形成された新しい地殻は冷え、別のプレートに向かって移動し始める。 2枚のプレートのうち密度の高い方が、もう1枚のプレートの下で座屈し、マントルの中に入っていきます。 プレートがマントルの中に沈み込んでいく場所は、沈み込み帯と呼ばれ、地質学的に活発な場所である。 太平洋プレート周辺の強い地震は、このような沈み込み帯の影響です。
また、沈み込み帯は、地球の奥深くでより高い温度と圧力を経験するので、火山の噴火を引き起こすこともあります。 実際、北南米の西海岸からアジアの東海岸まで、太平洋プレートの縁に沿って火山がある。 このプレートに関連する一連の火山は、「リング・オブ・ファイア」と呼ばれている。
地殻プレートの移動によって形成された中層海嶺付近の火山のホットスポットについて詳しく知ることができます。
マントル対流
地球の外表面は、高温の内部と比較して低温であることが知られています。 事実上、地球表面からのより冷たく密度の高いプレートは沈み込み帯で沈み込み、コア-マントル境界に達するまで下降し続ける。 コアは鉄でできており、マントルの岩石よりもはるかに密度が高いため、コアまでさらに降下することはできない。 約2億年かけて、沈み込んだスラブは、やがてマントルの底に到達する。 スラブは周囲の岩石と同じ温度となり、マントルの一部となる。 同時に、海嶺で新しい地殻が形成され、地表の低温にさらされるようになる。 この一連のプロセスをマントル対流と呼ぶ。
プレートテクトニクスのメカニズムに関するよくある質問
上部マントルの岩石が溶融しているというのは誤解です。 地球のマントルは固い岩石でできています。 1000℃から3500℃の高温にもかかわらず、固体を保っているのは、約100万気圧もの圧力を受けているからです。
マントルの岩石が溶けると、その噴煙が地表に上がり、ホットスポット火山となります。 地球上には約40のホットスポットがあり、アイスランドやハワイ島が有名です。
はい、海底の山は海の上にそびえています。 アイスランドなどでは、大西洋中部の他の地域よりも火山活動が盛んです。 これは、この地域にホットスポットと呼ばれる火山が多数存在するためです。 また、アイスランドは、ホットスポット火山と北米プレートとユーラシアプレートのプレート境界の両方を持つというユニークな特徴を持っている。
地球は常に表面をリサイクルしており、最も保存状態の良い部分でも風化作用や降水、風を受け続けている。 つまり、地球の古い表面は急速に消えつつあり、検査に利用できるものは非常に少ない。