知ろう!記者に発表した最新研究

2014年3月31日発表
プレートを動かす正体は、いったいなに?
マントルの流れにその証拠しょうこを発見!

ニュースなどで、「地震(じしん)が起きるのは、プレートが動いているから」って耳にしたことはあるかな? 地震だけではなく、火山活動や大陸移動も、プレートが動くことが原因です。では、そのプレートはどうして動くの? その疑問の答えとなる証拠(しょうこ)を、このたび、小平(こだいら)秀一(しゅういち)博士(はかせ)が世界で初めて発見しました。ダイナミックな地球の動きの研究最前線をお届けします!



プレートってなに?

プレートとは、地球の表面をおおう10数枚の、厚さ100qほどのかたい岩板です(図1

図1 プレート

図1プレート

それぞれがゆっくり動き、プレート同士の境目では、衝突(しょうとつ)したり片方の下にもう一方が(しず) みこんだりして、地震や火山活動などの原因となります。特に日本周辺には4つのプレート(太平洋プレート、北米プレート、ユーラシアプレート、フィリピン海プレート)があるので、プレートについてはよく知ることが必要です。

でも、プレートはなぜ動くの? これまでに、「沈みこむプレートの重みが、残りのプレートを引っぱる」説と、「マントルが流れて、上にあるプレートを動かす」説がありました(図2)。でも、どちらも(たし)かな証拠は見つかっていませんでした。

プレートを動かすのはなに?

図2 プレートを動かすのはなに?

それを明らかにするために小平博士が注目したのが、北海道南東沖の海底です。

なぜ北海道南東沖なの

北海道南東約200〜700q沖の海底には、約1億2千万年前に存在した中央(ちゅうおう)海嶺(かいれい)という場所で作られたプレートが残っているのです( 図3)。

北海道南東沖の今と1億2300万年前

図3 北海道南東沖

このプレートを直接調べれば、当時の様子が見えてくるはず。小平博士は、2009年6月と2010年7月、深海調査船「かいれい」による調査を行いました。

結果はどうだったの?

「かいれい」から 人工(じんこう)地震波(じしんは)を海底に向かって発し、その伝わり方やスピードから海底(かいてい)()構造(こうぞう)や物質などを調べました。その結果、まず、地震波の伝わるスピードは、東西方向では秒速約7.8q、南北方向では秒速約8.6qと、方位により8.5〜9.8%のちがいがありました( 図4)。

屈折法地震探査の結果

図4 屈折法地震探査の結果

マントルに多くふくまれるかんらん石は1,000℃以上で流れると、その方向に結晶がそろいます(図5)。その方向に沿って地震波が伝わればスピードは速くなりますが、直交方向に伝わればスピードは(おそ)くなります。だから、方位により地震波のスピードがちがうことは、すなわちマントルが流れる事実を示します。

地震波の伝わるスピードが方位により変わるイメージ

図5 地震波の伝わるスピードが方位により変わるイメージ

また、約25qおきにあるたくさんのすじを発見しました(図6)。それも、かつての中央海嶺の方向にむかっています。

反射法地震探査の結果

図6 反射法地震探査の結果

これはリーデルせん断だと考えられます。リーデルせん断とは、ある幅をもつものが(はさ) まれて左右にずらされていくとだんだん変形して、こわれてできるせん断面です(図7)。そのせん断面の方向は、引っぱったものを下側にして見た時に、進行方向に対して上向きになることがわかっています。

リーデルせん断のでき方

図7 リーデルせん断のでき方

ならばリーデルせん断の方向から、プレートを動かすのが「しずむプレートの重み」か「下のマントルの動き」なのか探れるはず。小平博士は、両方のケースでできるリーデルせん断を考え、調査結果と比べました。ここからは文章より図の方がわかりやすいので、図8を見てね。

D2つのケースでできるリーデルせん断を考えて考えて…これだ!

図8 2つのケースでできるリーデルせん断を考えて考えて…これだ!

このことから、今回発見したリーデルせん断は、マントルが引っぱった場合にできたものと考えられます。さらに、このリーデルせん断の下が、先ほどの方位による地震波のスピードの違いがハッキリある場所なのです。まさに、プレートを動かす原動力はマントルであることを後押し!

今後はどうするの?

これらの調査結果から、少なくとも北海道南東沖でプレートができた時には、マントルがプレートを動かしていたと考えられます(図9)。

今回の結果のまとめ

図9 今回の結果のまとめ

他の場所でも同じ現象が起きているのか知るため、2014年6月、小平博士は太平洋プレートの中央に位置するハワイ周辺で調査をする予定です。小平博士は「将来的(しょうらいてき)には、地球深部探査船「ちきゅう」でマントルそのものを(ほり)り出したい。マントルにふくまれるかんらん石の結晶を調べれば、今回の成果を確かめられるはず」と話します。

 
おまけ

調査を行ったのは2009年と2010年で、実はこの研究は2、3年前に発表する予定だったようです。しかし2011年3月11日に東北地方太平洋沖地震が発生。小平博士は、「すべての力をこの地震に関する研究に注ぎました」と振り返ります。そして2年以上がたちようやくこの研究に着手、このたび発表に至りました。様々な思いのつまった研究成果です。

小平博士は、「研究でやりがいを感じるのは、意外な発見があった時。今回の研究も、実は別の第一目的があって、それを調べていました。でもデータにふしぎな点がたくさんあって、どう考えたらいいのか調べていたら、この結果につながりました。」だから読者のみんなには、「わかっている気持ちになることは多いけれど、色々調べていくとそうじゃないこともたくさんあります。わかったつもりになってはいけません」と話します。みなさん、がんばってくださいね!

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