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プレートとその速さ

大西洋の海底は年に約2.5 cm広がります。百万年では25 kmになります。

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上部マントルを選択した状態です。プレートは地殻と、この層の最上部の硬い部分からなります。その下の深さ約100〜250 kmでは、岩石が融点に近く、プレートが動けるほど軟らかくなっています。

分かれた外殻

プレートテクトニクスでは、地球の硬い外層が大小十数枚以上のプレートに分かれ、互いに動いていると考えます。BGSは主要なプレートを約15枚としています。太平洋プレートのように、ほぼ全体が海底のものもあります。大陸全体と周囲の海底を載せたものもあり、北アメリカプレートはカリフォルニアから大西洋の中央まで広がります。プレートは大陸そのものではなく、岩石圏の板です。海岸線は、その表面がたまたま海面より高くなる境目にすぎません。

活動の多くは境界で起こります。USGSはプレート境界を、離れて新しい地殻が生まれる発散境界、一方が他方の下に沈み込んで地殻が失われる収束境界、すれ違うだけで地殻の生成も消滅もないトランスフォーム境界に分けています。このほか、地中海やアルプスのように構造が複雑な広い境界帯もあります。次の三単元で、主な種類を一つずつ扱います。

年に数センチメートル

USGSによる速さ（cm/年）。1は北極海嶺、2は大西洋中央海嶺、3はサンアンドレアス断層、4はイースター島付近の東太平洋海膨です。

プレートは人間の時間感覚ではゆっくり、地質学の時間感覚では速く動きます。USGSによると、大西洋中央海嶺の拡大速度は平均約2.5 cm/年、北極海嶺では2.5 cm/年未満、イースター島付近の東太平洋海膨では15 cm/年超です。サンアンドレアス断層では、太平洋プレートが北アメリカプレートに対して年に約5 cmずつずれます。長い時間を掛けると大きな距離になります。年に2.5 cmなら大西洋は百万年で25 km広がります。海洋底拡大が続いた1億〜2億年（100〜200百万年）で、狭い入り江から幅数千キロメートルの海になりました。

速さはどうやって分かるのでしょうか。時間を測る手掛かりは二つあります。一つは岩石です。海底には地球磁場の逆転が縞として記録されています。逆転の年代が分かっているため、海嶺から縞までの距離から数百万年間の平均速度を求められます。年代の分かる地層が断層を挟んでどれだけずれたかも、同じ方法で使えます。もう一つは宇宙にあります。1970年代後半から、衛星を使う方法、特にGPSで、数百〜数千キロメートル離れた観測点間の距離を繰り返し測っています。USGSによると、数年間の観測速度は、数百万年間の平均速度とよく一致します。

プレートを動かす力

プレート下の熱いマントルは、高温部で上昇し低温部で沈む、ゆっくりした対流を起こしています。長い間、これはプレートを運ぶベルトコンベヤーのように描かれてきました。BGSは、提案されている力を三つ挙げています。マントル対流、海嶺で高くなった新しい温かいプレートが離れる方向に滑るリッジプッシュ、そして古く冷たく密度の高いプレートが沈み込み帯で沈み、残りのプレートを引くスラブプルです。BGSが紹介する研究では、縁のうち沈み込む部分が多いプレートほど速く動きます。これはスラブプルが主な力で、リッジプッシュが補助していることを示します。この仕組みは1912年のアルフレッド・ウェゲナーには説明できず、今も一部は議論されています。

大西洋中央海嶺約2.5 cm/年。百万年で25 km
東太平洋海膨最も速く拡大し、イースター島付近では15 cm/年超
サンアンドレアス断層太平洋プレートが北アメリカプレートに対して約5 cm/年でずれます
スラブプル冷たく密度の高いプレートが海溝で沈み、残りのプレートを引きます
リッジプッシュ海嶺で高くなった新しい温かいプレートが、離れる方向に滑ります
  1. BGSによると、主要なプレートは約何枚ですか？
  2. 大西洋が年に2.5 cm広がると、100万年で何kmになりますか？
  3. 年に15 cmなら、100万年で何kmになりますか？
  4. 年に2.5 cmで5,000 km広がるには何百万年かかりますか？
  5. USGSによると、最も速く拡大する境界はどこですか？
    • イースター島付近の東太平洋海膨
    • 北極海嶺
    • 大西洋中央海嶺
    • サンアンドレアス断層
  6. プレートは何の一部ですか？
    • 岩石圏。地殻と上部マントルの硬い部分
    • 大陸地殻だけ
    • 外核
    • 海水
  7. BGSが紹介する研究で、最も重要とされる力はどれですか？
    • スラブプル
    • リッジプッシュ
    • 潮汐
    • 地球の自転
  8. 現在、プレートの動きを直接測る道具は何ですか？
    • GPS
    • 温度計
    • 雨量計
    • 方位磁針
  9. 年に5 cmずれる断層は、100年で何mずれますか？
  10. 上部マントルが最も融点に近くなる深さはどの範囲ですか？
    • 約100〜250 km
    • 約5〜10 km
    • 約2,000 km
    • 約5,000 km
ポイント
  • 主要なプレートは約15枚で、いずれも岩石圏の板です。
  • 境界には発散、収束、トランスフォーム境界があり、広い境界帯もあります。
  • 速さは2.5 cm/年未満から15 cm/年超まで。大西洋中央海嶺は2.5、サンアンドレアス断層は5です。
  • 磁気縞、岩石のずれ、GPSで測定します。主な駆動力はスラブプルです。
このコースの出典 (13)
  • USGS This Dynamic Earth: Inside the Earth, Historical perspective, Understanding plate motions, Ring of Fire, Hotspots (pubs.usgs.gov/gip/dynamic/inside.html, historical.html, understanding.html, fire.html, hotspots.html)
  • USGS Earthquake Hazards Program, Shadow Zone (usgs.gov/media/images/shadowzonegif): no direct P waves 104° to 140°
  • USGS FAQ Where do earthquakes occur? (usgs.gov/faqs/where-do-earthquakes-occur): circum-Pacific belt about 81% of the largest earthquakes, Alpide belt about 17%
  • USGS FAQ How many active volcanoes are there on Earth? (usgs.gov/faqs/how-many-active-volcanoes-are-there-earth): about 1,350 potentially active, about 500 erupted in historical time
  • NOAA Ocean Exploration, What is the Ring of Fire? (oceanexplorer.noaa.gov/facts/rof.html): more than 450 volcanoes, nearly 40,250 km
  • NOAA Science On a Sphere, Earthquake Magnitude Perspective (sos.noaa.gov/catalog/datasets/earthquake-magnitude-perspective): most great earthquakes are megathrust events at convergent boundaries
  • British Geological Survey, Discovering Geology: What causes earthquakes? (bgs.ac.uk/discovering-geology/earth-hazards/earthquakes/what-causes-earthquakes/): crust 25 to 70 km under continents and 5 to 10 km under oceans, mantle to 2,890 km, about 15 major plates, slab pull, ridge push, elastic rebound (Reid, 1906)
  • IRIS, Seismic shadow zone animations (iris.edu/hq/inclass/animation/seismic_shadow_zone_basic_introduction)
  • Earle, Physical Geology 2e, 9.2 The temperature of Earth's interior (opentextbc.ca/geology/chapter/9-2-the-temperature-of-earths-interior/)
  • ESRF 2013, The Earth's centre is 1000 degrees hotter than previously thought (esrf.fr/news/general/Earth-Center-Hotter)
  • Lehmann 1936 extracts, Harvard EPS (courses.seas.harvard.edu/climate/eli/Courses/EPS281r/Sources/Inner-Core/Lehmann-1936-extracts+interpretation.pdf)
  • layer depths 660 km and 5,150 km from PREM (Dziewonski and Anderson 1981)
  • Coastline figure: Natural Earth 1:110m (public domain).

確認日: 2026-10-17