海洋プレートの沈み込みについて

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質問者：miinosuuke
質問日時：2009/05/27 21:21
回答数：4件

地震の発生を説明する時によく見られる、大陸プレートの下に、
海洋プレートが沈み込んでいく図を見ていて疑問に思ったのですが、
なぜ海洋プレートはマントルの中に沈んでいけるのですか？

プレートは、液体状のマントルの上に、浮かんだ状態で存在すると聞きます。
今まで浮かんでいたものが、他のプレートに衝突した途端に、
沈んでいくというのが不思議な気がします。

大陸同士の衝突（インドのヒマラヤ山脈）の説明の図では、
大陸プレートの沈み込みは描かれず、押しつぶされた結果、
山脈となって盛り上がっていく過程が描かれています。
大陸プレートの方が、海洋プレートより軽いそうなので、
大陸プレートが上になるのは分かるのですが、なぜ海洋プレートが
マントルの中に刺さるようにして沈んでいけるのかが、よく分かりません。

海溝があるところには、高い山などはないので、
海洋プレートが地底深く沈んでいくという図は正しいのだと思いますが、
ちょっと引っかかるものを感じたので、質問させていただきました。

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回答 (4件)

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No.3ベストアンサー

回答者： g-space
回答日時：2009/05/27 22:58

　海洋プレートは玄武岩質、大陸プレートは花崗岩質です。

玄武岩は花崗岩よりも密度が大きいため、両者がぶつかると重い方、すなわち海洋プレートが大陸プレートの下に潜り込みます。

　海洋プレートは中央海嶺で水を含む岩石として生成されます。中央海嶺を離れるに従って冷却し、厚みが増していきます。大陸地殻の下に潜り込む「沈み込み帯」では、圧力下での温度上昇により水が吐き出され、これがマントルの岩石に加わると部分融解してマグマができ、上昇して山を造ります。一方生成時より厚みが増し、水も吐き出した海洋プレートは（海洋下のマントルよりも密度が小さいと考えられている）大陸下のマントル中に沈んでいきます。

　大陸プレート下に潜り込み始める前の海洋プレートは、中央海嶺でのプレート生成に伴って拡大していきますが、いったん「沈み込み」が始まると、潜り込んだプレートの"重み"により、あたかもテーブルクロスの端を持って引っ張るかのごとく端（大陸プレート側）を引っ張られる形になり、移動速度が増します。中央海嶺での海洋プレート生成は後追いのようになっていきます。大西洋の海洋底移動速度に比して、太平洋の海洋底移動速度が大きいのはこのためです。

　以上が、現在、様々な観測と岩石の高圧実験などから考えられているシナリオです。

　なお、沈み込んだ海洋プレートは、大陸プレート下にたまっていき、ある時一気にマントル中を"落下"してコアにまで達し、これに伴い、熱い物質が上昇し、大陸を分裂させると考えられています。この考えが「プリュームテクトニクス」の創設につながりました。

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No.4

回答者： kabo-cha
回答日時：2009/06/01 23:36

No.3の方がもっとも正解に近いように思います。

詳しい方法は忘れてしまいましたが、この原理は家庭用の水槽でも再現できるようです。
しかし当然ながら沈み込むためにはある程度密度が大きくなければなりません。海洋プレートは玄武岩質で密度が大きいため、かろうじてマントルに沈み込んでいけるのです。
ただし深さ670kmに達すると岩相（がんそう）が変化する、すなわちマントルを構成する岩石が、化学式は変化しないものの密度だけ突然大きくなります。そうすると、いくら海洋プレートといえでもそれ以上は沈み込めません。そのため、深さ600～670kmあたりに海洋プレートがたまってしまいます。これがメガリス（スタグナントスラブ）と呼ばれるものです。

ちなみにプレートの沈み込む角度はまちまちで、海嶺から遠い場所（プレート形成から時間が経っている場所）ほど角度が大きくなります。これは海嶺から遠いとプレートの熱が下がり、剛体となったプレートが厚くなって重くなってくるからです。
たとえば沖縄に沈み込むフィリピン海プレートはかなり古いプレートなので、かなり鉛直に近い角度で沈み込みます。

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No.2

回答者： toshineko
回答日時：2009/05/27 22:36

仮にマントルを水、プレートを木片と考えます。

海洋プレートの木片が水に浮いている状態を想像してください。
この木片の上に更に木片を載せた場合どうなるでしょうか。載せた木片の重さ分だけ下の木片が沈むはずです。この載せた木片を大陸プレートと考えてください。

つまり、大陸プレートが海面から海面から顔を出している分だけ海洋プレートがマントル内に沈み、バランスをとっているのです。

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No.1

回答者： myeyesonly
回答日時：2009/05/27 22:31

こんにちは。

最近の学説では、どこまでも一直線に沈んで地球の中の方まで行ってしまう、という事ではなく、相手のプレートの下に沢山たまっている、という理論のようです。
http://slashdot.jp/science/article.pl?sid=08/02/ …

この分野はもうメカニズムの大半が解明された、という分野ではなく、まだほとんど判っていないに近い分野ですので、まだいろんな理論が提唱されることでしょう。

それをさぐるべく、日本の海底掘削船「ゴジラ丸（正式名称：ちきゅう）」が掘削航海を行っている所です。
http://chikyu-to-umi.com/RISER.HTM

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

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伊豆半島の南側、ちょうど神津島の当りを震源に群発地震が起こることがあります。
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Aベストアンサー

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計算すると、両者の重みはほぼ同じになりました。
したがって、大陸地殻の厚さと海洋地殻のそれが、大幅に違っていることに納得しました。　＜
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
＞　大陸地殻の厚さは３０ｋｍ程度であり、海洋地殻は5ｋｍ程度と、前者の花崗岩は約２.５～２.８、後者の玄武岩は２.７～３.２で　＜
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
これで、計算は合いましたか？
http://members2.jcom.home.ne.jp/chigakuno-manabikata/manabikata-kotai-isostasy.html
マントルの密度を3.3、地殻の密度を2.7（海洋地殻も大陸地殻）、海水の密度を1.0として計算してます。
アイソスタシーの計算をしてバランスがとれる厚さが計算出来るということと、地殻の厚さが大陸地殻＝３０ｋｍ程度、海洋地殻＝5ｋｍ程度と、大幅に違う厚さになる原因や理由を説明出来るのとは、大部、違うと思います。　
また、海洋地殻の厚さは比較的単純ですが、大陸地殻はそれほど単純でないです。ユーラシア大陸、アフリカ大陸のようなのと、島弧のようなものと一緒にならないし、スカンジナビア半島は島弧とは成立事情が違います。
ヨーロッパの構造も単純ではないです。
https://www.gsj.jp/data/chishitsunews/64_01_03.pdf
地殻がどのような立体構造をしているのか、どのように過去形が変化してきたのか、どのような物質で出来ていてどのように変化しているのか、など、色々なことをまだ調べている状況なのだと思います。
http://ext-web.edu.sgu.ac.jp/koide/chikyu/Lec05.pdf
http://ogasawara-info.jp/pdf/isan/chikaku.pdf
http://www1.tecnet.or.jp/lecture/chapter3/3_08_2.html
http://yoshida-geophys.jp/
　～～～～～～～～～～～～～～～～
比重が異なる地殻物質が三種類（a重い、b中くらい、c軽い）あって、それぞれ広範囲に広がっていて、かつ、それぞれは硬くて衝突しても混じり込まないで三種類（a重い、b中くらい、c軽い）のまま存在し、その地殻を下から支えるところ（Base）は長期的に見れば塑性変形し半流動化し重いものを支えるBaseの部分は沈み込むという条件を想定してしまえば、abcの三体が集合突き合うような場所では、cが押しのけられ、cの下にbが潜りこみ、さらにbの下にaが潜り込むという変形を引きおこす運動を開始することが想像されます。
結果として、aは引き延ばされる変形をし、cは寄せ集められる変形をする方向になりやすくなります。cがやがて厚みをまし、aは薄く広がるという傾向を持ちやすいともいえないことはないです。
しかし、大陸地殻がいつどのように形成されたか、新規生成がどう行われたのかを調べると、（abcの層があって）と単純に考えるのも間違いであることがわかります。
《火成活動などによりマントル物質の分化が起こって、鍋で煮物をするときにお湯に浮かぶ「アク」のように、軽い物質が集積していったものです》という理解も、それなりにわかり易くてイイとも思いますが、それほど単純化して説明出来るほど大陸地殻は単純な構造をしてはいません。
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参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E6%9C%AC%E6%B5%B7%E6%9D%B1%E7%B8%81%E5%A4%89%E5%8B%95%E5%B8%AF

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地球の中心部では核融合反応もしくは核分裂反応が起こっていると考えられますか。
またその熱は地球表面から発散し失われているのですか。
地球内部の総熱量は計算されていますか。
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収縮熱と崩壊熱は今でも発生し続けています。
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核分裂が起きれば、現在程度の自然放射能では治まりませんから、これも起きていません。
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地球内部の総熱量がどれ程有るのかは承知していませんが、地震波観測などから、地中の深さと温度の関係は計算されています。地球の中心付近、内核と呼ばれる部分は鉄とニッケルの固体で、その外側に外核と呼ばれる部分があり、そこは流体化した鉄とニッケルで出来ていると推定されています。そのあたりの温度は太陽表面に近く、3000℃を超えているようです。
外角の外側にはマントルがあり、中心部の熱を対流で地表へと運んでいます。対流はしていても、マントルは硬い岩石で出来ています。
マントル物質が冷却されて、地表近くで海洋底プレートと、大陸プレートを形成しています。
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地殻から海水中を経て、または直接大気中に運ばれる熱量を「地殻熱流量」と言い、直接測定する方法もありますが、現在は衛星からの観測が行われています。
マントル活動の未来予測（シミュレーション）なども行われていますから、何らかの方程式は存在するはずですが、まだお目に掛かっていません。予測の範囲も千年から万年単位と云った極めて荒いものです。
詳しくは地球物理の「地球の内部構造」や「惑星地球の進化」等について学んで下さい。