海洋プレートの沈み込みについて

Question

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。

g-space · Accepted Answer

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。

kabo-cha · Answer

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。

toshineko · Answer

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。

myeyesonly · Answer

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=08/02/14/1152257

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

海洋プレートの沈み込みについて

海洋プレートは玄武岩質、大陸プレートは花崗岩質です。

No.3の方がもっとも正解に近いように思います。

仮にマントルを水、プレートを木片と考えます。

こんにちは。

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　海洋プレートは玄武岩質、大陸プレートは花崗岩質です。