E1先カンブリア時代
Precambrian


大陸地殻と海洋地殻


Continental plate and oceanic plate


インド亜大陸とユーラシア大陸の衝突


Indian subcontinent and Eurasian continent collision

地球の歴史の中で大陸は分裂と集合を繰り返し、時には広大な超大陸を形成した。地球史の初期に出現した超大陸には約31億年前のバールバラ大陸や約19億年前のヌーナ大陸がある。その形成の理解には地球表層のプレート運動と深部のマントル対流を知る必要がある。

現在、地球の表面には硬い岩盤でできた十数枚のプレートが存在する。プレートは中央海嶺で生み出され、1年に1〜10cmの早さで動く。その過程で冷たく密度の高い海洋プレートが比較的軽い大陸プレートにぶつかると、下に潜り込んで深い海溝が形成される(図)。その付近では地震や火山が活発になって島弧が形成される。その様にしてできた島弧に日本列島がある。また、大陸プレート同士が衝突すると造山運動が盛んになって山脈が形成される。その代表例には世界の屋根と呼ばれるヒマラヤ山脈がある(図)。

地球表層の地殻変動は、このようなプレート・テクトニクスと呼ばれる現象によって説明される。では、その原動力は何であろうか? 答えは地球深部のマントル対流である。地球の内部を深い方から見ると、中心に核があり、次にマントル、一番外側の薄い膜がプレートである。中間にあるマントルは硬い岩石から成るが、たえず対流しており、地球深部の熱エネルギーを表層へと運ぶ役割をはたす。[改行] このマントル対流は、地球誕生の初期と現在とでは異なっていたと考えられている。初期には上部と下部の2層に分かれて対流し、上部マントルの対流の規模は小さかったために、それに伴って形成される陸地も小さかった(☞3ページ)。しかし、地球の誕生から時間が経ってマントルの冷却が進むと、上部と下部のマントル全体がぐるっと入れかわるマントル・オーバーターンが起きた。これによって上部と下部のマントルは現在のように1つに統合され、マントル対流も規模の大きなものに変化した。その結果、陸地も大きく成長できるようになって広大な超大陸が形成されたのである。

プレートの分裂と集合はたえず生物に影響を及ぼしてきた。プレートの分裂と集合の詳しいメカニズムは、また別の機会に説明する(☞E2_6ページ)。

In the history of Earth, continents repeatedly divided and gathered, sometimes forming a vast supercontinent. In the early stage of Earth's history, a first supercontinent called Vaalbara appeared about 3.1 billion years ago and followed by the supercontinent Nuna (Columbia) 1.9 billion years ago. To understand their formation, it is necessary to understand Earth's plate tectonic and the deep mantle convection.

 

Today, Earth's surface is made of 10 plates. Plates are produced in the mid-ocean ridge and move at a speed of 1 to 10 cm per year. In the process, cold and dense oceanic plate hits a relatively light continental plate, goes under (subduction) the continental plate and forms a deep trench (Fig.). In the vicinity of the subduction points, earthquakes and volcanoes activity is intense and island arc are formed in the process. The Japanese archipelago is an island arc that was formed this way. Mountain ranges are also created the same way by a phenomenon called orogenesis when continental plates collide with each other. A typical example of orogenesis is the Himalaya also commonly called “roof of the world” (Fig.).

 

Crustal deformation of the Earth's surface is explained by a phenomenon called plate tectonics. So what is plate tectonics driving force? The answer lies in Earth's deep mantle convection.

If you cut the Earth in 2 you will be able to see its nucleus in the center, then the mantle and on the outermost a thin membrane called plate. The mantle consists of hard rocks, whose role is to convey Earth's deep thermal energy to the surface of this one. Present mantle convection is though to be different from the Earth's early days. Initially, the mantle was split in two layers called the upper part and the lower part. Since the convection scale was small in the upper layer of the mantle, land formed along with was also small (☞ Page 3).However, as time passed since the birth of the Earth and the cooling of the mantle progressed, a mantle overturn took place in which the whole upper and lower mantle reversed position. As a result, the upper and lower mantle became one as we now at the present day and the mantel convection also changed to a larger scale. Consequently the land has been able to grow bigger and a vast supercontinent emerged.

 

The splitting and gathering of the plates has always affected organisms. We will develop in a more detailed manner plates' mechanism of disruption and gathering later (☞ Page 2_6).