第57回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成19年9月21日 東京 有楽町朝日ホール

沈み込んだプレートはどこへ？

独立行政法人 海洋研究開発機構
地球内部変動研究センター長

深尾良夫

いまご紹介があった深尾と申します。島崎

それで、この海溝から入り込んだプレート

先生が地表近くで起きる地震をどう考えるか、がどうなるかという話をしたいわけですが、それに対してどう備えるかという話をされま

ひょっとすると皆様「メガリス」という言葉した。私はそれを受けて、先ほどから繰り返をご存じかもしれません。それは、「日本沈し紹介があったように、地震、特に巨大地震没」という映画でメガリスという言葉が使わは、プレートが海溝から地球の中へと入り込れたからです。メガリスは、地震学的に実体

むとき起きるわけですが、入り込んだプレーを持った存在なので、これから少しその話をトがいったいどこへ行くのか、その全体のシしたいと思います。

ナリオをどう考えればいいのかという話をし「日本沈没」という映画では、日本列島がたいと思います。

水浸しになって沈没してしまうのですが、な

これは、地震波で撮った地球の内部の一種

ぜ沈没するかというのがこの映画の一つの主の写真です（図１）。それを見ると、プレー題になっています。それからもう一つ、いつトが日本海溝から地球の中へ沈み込んでいま沈没するかという時間の問題。この沈没が、す。地球の中でも、岩石の世界をマントルと時間スケールで言うと数年ということなので呼んでいます。それよりもさらに深い部分は、

息詰まるドラマが生まれるわけです。なぜとコアと呼ばれる溶けた鉄の世界です。これかいうメカニズムの問題、それからいつというらは、この岩石、マントルの深さ3,000キロ

時間の問題、これから少しその両方を考えてぐらいまでの世界のお話です。

いきたいと思います。なぜ沈没するかというのに対して、田所先生は、メガリスなのだと言います。いつ沈没するのかということに関しては、もう数年スケールで、時間がないと言うわけです。これをもう少し掘り下げて考えてみます。
それで、地震というのは皆さんもよくご存じですし、島崎先生が詳しく話されたので詳しいことは言いませんが、震源の強い揺れ、あるいは震源で断層が滑る時間は、2004年のスマトラ沖地震みたいないわゆる超巨大地
震でもせいぜい10分ぐらいと、相対的には非常に短い時間です。
私は海洋研究開発機構というところにいま

図１

すが、ここが所有する調査船が2004年12月
17

生が話されたように、それは地球の周りを何遍も回ります。そのコンピューターシミュレーションをこれからお見せします。地球の中は、地震波が伝わるスピードが遅かったり速かったり、地殻が厚かったり薄かったり、それからコアとマントルの境
目がでこぼこだったりと、けっこう
いろいろ複雑なことがあるわけですが、そういう複雑性をすべて考慮した最新のコンピューターシミュレー
図２

ションです（図３）。それをこれからお見せします。

にスマトラ沖地震が起きた数カ月後に現地にこれは震源がスマトラ沖海底です。そこか出動しました。現地というのは、スマトラ沖

ら波がだんだん同心円状に伝わっていってい

地震という名前のとおり海底にありますが、ます。同心円と言っても、よく見ると同心円

その海底に調査船がハイパードルフィンといではなくて、あるところは速く進んだり、あう無人の探査機を海底に送り込んで、そこでるところは遅く進んだりしていて、きれいな何が起きているか調べました。その映像をま同心円にはなっていません。先ほど言ったよ

ずお見せして、地震がどういうものかといううに、地球の中が複雑で単純ではないために、ことから本題に入っていきたいと考えます。

波の伝わり方も複雑になっているわけです。

これが、われわれがハイパードルフィンと逆に、地震学者というのはこういう波の伝わ呼んでいる無人探査機で見た、スマトラ沖地り方が同心円からずれているのを見つけ出し

震の震源域の海底です（図２）。これはふかて、地球の中がどうなっているか調べるわけ

ふかの堆積物ですが、地震の強烈な揺れでです。私も最近はそういう方向の研究をして粉々に壊されてしまっています。これが非常います。

に新しい傷口であることは、みんなエッジが非常に鋭い。あとで見えてきますが、非常にふかふかの堆積物ですから、昔の堆積物だったらみんな丸まっているはずです。いま腕が伸びて海底のエッジをちょっとつついていますが、あっという間に崩れてしまいます。このように柔らかいものですから、時間がたてば海底の流れなどでどんどん侵食されて角が丸くなるはずですが、これだけシャープだということは、明らかに震源地の様子を見ているというわけで、海底巨大地震の震源を初めて見た映像ではないかと考えています。
いま、震源の非常に強い揺れで海底が粉々に壊れていましたが、それはせいぜい10分以下しか続きません。でもこの揺れは、地震の波として世界中に伝わっていきます。島崎先18

図３いまお見せしたのは、地震が起きてからだす。

いたい６時間ぐらいの範囲の波の伝わり方で

これは、スーパードルフィンという無人のすが、地球をぐるぐる回っているようなゆっ潜水機を送り込んで撮影した北マリアナのス

くりとした波は、非常に高性能な地震計では

ミス火山と呼ばれる海底火山の噴火の現場で

だいたい数日間ぐらいずっといつまでも揺れす。これは外国人と日本人の共同調査隊なのているのを検知することができます。ですが、で、大きな声を出して笑っているのはアメリ地震というのはせいぜい数日以下の現象だとカ人。ちょっと見ると陸での火山噴火と見まいうことがわかります。

ごうばかりの激しい活動をしています。もう次に、スマトラ沖地震のときには巨大な津すぐ火山の全体像が出てくるはずです。研究

波が発生しました。津波が伝わるスピードと者が完全に興奮して何かわめいています。火

いうのは、だいたい秒速200メートルぐらい。

口から噴煙がすさまじい勢いで上がってきて地震波が伝わる速度というのは秒速８キロメ

います。ここから陸で言えば火砕流に対応すートルとかいうものですから、それに比べれるものが流れ落ちているのがわかります。こばずっと遅いですが、それでもアフリカ東海

れは実時間ですから、せいぜい１分、２分と岸まで伝わるのがだいたい300分、せいぜいかの瞬間を見ていますが、これがたとえば１

５、６時間です。

週間とかいうスケールで続きます。ですから、

島崎先生の話に出てきた1960年チリ地震

完全に人間感覚の現象です。

の場合だと、チリから地球反対側の日本へ津

しかし、地球科学の現象には、このように波がやってきて三陸海岸が大打撃を受けまし

目で見てすごく速い、あるいは人間の生活とたが、そのときには日本到達まで丸１日、24

同時進行ぐらいのスピードの現象と併せて、時間かかっていました。でも、津波の伝わる

気の遠くなるような長い現象も存在します。

時間スケールというのはせいぜい１日。です

それは、大陸移動とか海洋底拡大とかに伴うから、地震で地球全体が揺れるとか、津波が時間スケールです。

地球の裏側から反対側に伝わるとかいう現象

たとえば、太平洋の海洋底の地図を見てみを含めても、地震というのはせいぜい１日とますと（図４）、年代のスケールが入っていか数日とか、それ以下の短い現象です。

ますが、ここが０年、誕生したばかり。こっそれでは、もう一つ代表的ななじみ深い地

ちの一番古いところが１億8,000万年。だい

学現象である火山噴火の時間スケールはどう

たい１億5,000万年ぐらいのスケールです。

かというと、よく皆さんご存じのように、噴中央海嶺が一番若くて０歳。中央海嶺から遠火の瞬間というのはドーンという音がします

ざかるにつれてだんだん年を取って、海溝のから、すごい音波が出ているわけで、これは一番近くになると、この青いところが１億

非常に短い現象です。だけど、また一方で、5,000万年ぐらい。

三宅島噴火というのは2000年に起きたわけ

中央海嶺という誕生したばかりの海洋底かですから、もうすでに８年、未だに有毒ガス

ら海溝の１億5,000万年までの距離が、１万が懸念されています。ですから、年というス

2,000キロぐらい。ですから、１万2,000キロ

ケールの現象でもあるわけです。ですが、いを１億5,000万年で割ると、太平洋プレート

ずれにせよ人間が感覚できるような時間スケの移動速度が出ます。だいたい年に８センチールです。

ぐらいという非常にゆっくりしたスピードでおそらく史上初めてだと思いますが、わがす。先ほどの地震波が伝わるスピードの秒速海洋研究開発機構が今年北マリアナで数カ月

８キロメートルと比べると、とてつもなく遅前に撮った、非常に短いほうの時間スケール

いスピードになります。

の海底火山噴火の映像をこれからお見せしま

恐るべきことに、現代科学というのは、こ19くわかって、太平洋プレートのスピードというのは年８セン
チというとてつもな
くゆっくりしたスピードであるということが実測でも検証されたわけです。
この太平洋プレートがユーラシアプレートの下に入り込む
ときに巨大地震が発生するというのが島崎先生のお話でした。
図４

だいたい100年に１回ぐらいユーラシア
プレートと太平洋プ
レートの間のタガが外れて巨大地震が起こるという話をされたわけです。
そうすると、地学現象というのはとてつもなく時間スケールに幅があることがわかります。太平洋の海底の一生というのは、先ほど見たように１億5,000万年ぐらい。地震の一生というのは、スマトラ巨大地震のようにマグニチュード９クラスの地震でも頑張って10分。こうした非常に時間スケールの違う現象が、しかもお互いに密接にかかわったメカニ

図５

ズムの下で起きているというところがおもしろいわけです。

ういう遅いスピードでも年のスケールでちゃところが「日本沈没」というのは、こういんとスピードを計ることができます（図５）。

う時間の大きな違いを無視して人間の実時間

それがGPS測距と呼ばれる技術で、皆さんがで日本沈没をドラマ化しています。要するに、よくご存じのGPS衛星を使うわけです。そう

100万年、1,000万年、あるいは１億年というすると、プレートテクトニクスの理論からす

非常に気の遠くなるようなスケールの話と、るとこの黄色のような方向とスピードになる

地震とか火山という人間の感覚と同じ時間ス

はずだというのが、実測するとほとんどドン

ケールを意識的に混同して、その混同から来

ピシャに合います。黒が実測ですが、よく合るおもしろさを強調した映画なわけです。

っている。合わないところは合わないなりに
ちゃんと理由がある。プレートの真ん中あた
りでは非常によく合っているということがよ20

これからは非常に気の遠くなるような時間スケールの話に入っていきます。
映画「日本沈没」の冒頭で米国測地学会の年のオーダーの話になってくるわけです。
それで、ここに「上部マントルの底から下部マントルへ一気に落下します」と書いてある。コックス博士はこの深さを650
キロとしており、そのほうが正しいですが、ともかくだいたい深さ700キロのあたりに上部マントルと下部マントルの境目があります。これから、何でこのへんにメガリスが
図６

たまってしまうのかという話をします。

ユージン・コックス博士がメカニズムの話をなぜメガリスがたまるのかというメカニズ

します（図６上図）。「日本の地下に潜り込ん

ムの話の前に、ちょっとこの図を見ていただ

だ太平洋プレートは、上部マントルと下部マ

きます（図１）。地震波で撮ったいわゆる断ントルの境界面、深さ650キロの不連続面に層写真で、青いのが冷たいところ、赤いのが蓄積されます」と。コックス博士はさらに続

暖かいところです。深さ3,000キロぐらいのけて、「こうして蓄積されたプレートは、メマントルの底に非常に冷たいものが累々とた

ガリスと呼ばれます。これが一定量を超える

まっています。おそらくメガリスが落ちてこと、上部マントルの底から下部マントルへとこにたまっているんだろうと考えられていま

一気に落下します。これはメガリスの崩壊とす。「日本沈没」では、メガリスがここに一呼ばれています」というナレーションが入り気に落ちてしまって、そのとき日本を下に引ます。

っ張るというシナリオを考えています。

ここで言っていることは基本的には正しく、これからの話で重要なのは、この地震波ト

地下深くで実際に起きているだろうと信じら

モグラフィーによる図です。地球の輪切り断れている考え方です。ところが、それに続け面を地震波を使って撮るわけです。これからて、何で日本沈没が非常に早く起きるかといの話では、青色が地震波が異常に高速に伝わうところで、田所先生は「バクテリアがプレる場所、それから赤いのは異常に低速で伝わートとマントルの間で異常繁殖し、大量のメる場所で、直感的には青は冷たくて重く下降

タンガスをつくり出し、それが液体となって流の起る場所、赤は暖かくて軽く、したがっ

潤滑油の役割を果たし、メガリスを引っ張らて上昇流の起る場所と思ってください。

れたプレートの動きを速くするんです。それ

地震波トモグラフィーの原理をちょっとだにデラミネーションという働きが重なって、け言っておくと、たとえばここで地震が起き

日本は一気に沈没します」と。こっちはまるます。地表に地震の観測点がいっぱい並んでででたらめ。（笑）ここで「一気に」といういるとします（図７）。ここに地震波の伝わ言葉が出てきますが、一気にと漠然と書くとる速度が異常に遅い物質があったとすると、何となく人間の実時間と同じような気になり地震の波はここを通過するところだけ遅れてますが、実際にはこれが100万年とか1,000万来ます。それ以外のところは遅れずに来ます。
21ちなみに、丸でぶつぶつと書いてあるのは地震の震源です。地震は浅いところで一番起こりますが、深いところでも起こっていて、それはプレートの中に限られます。それも深さ700キロ
よりも浅いところでしか起きなくて、
なぜかこういうところではまったく起きない。ですから、上部マントルと下部マントルの境目というのは、地震の起きる世界と起きない世界の境目でもあるわけです。そういうところに海溝から沈み込んだプレートは横たわって
図７

しまっている。なぜこんなところに横たわってしまうのかというのがこれかですから、遅れて来た観測点範囲を見ると、ここの薄い影の部分に異常に遅いものがあるということがわかります。

らの主題です。
重要なことは、上部マントルと下部マントルの境目で相転移という現象が起きているこ

今度は別の場所、ここで起きた地震を使いとです。これは岩石の写真です。これは長石ます。相変わらず観測点はこういうところにという鉱物でできていて、これは石英という並んでいますが、この地震から出てくる地震鉱物でできている石ですが、これらは地殻の波はこう伝わります。今度は、この観測点範岩石。それよりも深いところでは、もっと密囲だけで地震波が遅く来ます。そうすると、

度の高い重たい岩石でできています。これはさっきの結果と合わせてこの薄い影の部分に

かんらん石という鉱物でできている岩石です。

遅いものがあるという見当がつきます。

これは輝石という鉱物でできている岩石。いさらにいっぱい地震を使うと、このへんの形がもっとよく出てくるというわけで、これずれにせよ、非常に重い。
ところが、ぎゅっと締まった重い岩石も、が地震トモグラフィーの原理です。こういう先ほど言った上部マントルから下部マントル手法を使って地球の中の速い遅い、あるいはへ入ると相転移を起こします。輝石と呼ばれ冷たい暖かいというところを見つけるわけでる鉱物は、非常な高圧の下で全然違う構造にす。

変わります。かんらん石と呼ばれる上部マン

これは最近の研究の一例ですが、日本の下トルで一番普遍的にある鉱物は分解して全然のこういうところに入り込んだ太平洋プレー

別の鉱物に変わってしまいます（図８）。こトがその先どうなっているかを見たトモグラ

ういう相転移とか相分解といって別の構造に

フィー断面です。これが北海道の下に入り込

変わってしまうのが、実はメガリスができる、

んだ太平洋プレートの断面、これが本州の下沈み込んだプレートがこの深さあたりでたまに入り込んだ太平洋プレートの断面、これがってしまう一番大きな原因であると考えられ

父島のあたり、小笠原海溝から沈み込んだ太ています。

平洋プレートの断面（図６下図）です。いず相転移という現象はちょっとなじみが浅い

れを見ても、海溝から沈み込んだプレートは、と思ったので、相転移の実験をやっている人

上部マントルと下部マントルの境目、深さに頼んで、映画をつくってもらいました。た

700キロぐらいのあたりで横になってしまっ

とえば、皆さんが一番ご存じの相転移は水かています。

ら氷への変化です。縦軸に温度を取って横軸

22

うわけです。これからその映像を。
もう氷になりました。先ほどまったく粒々がなかったのが瞬間的に氷になってしまいました。氷になったところで、水と氷になる境
目あたりで圧力を上げたり下げた
り少しずつ動かして圧力状態を変えていると、だんだん粒々の数が減ってきます。元の結晶のこうい
う角がどんどん丸くなってきます。
この丸い一つひとつが氷の結晶です。だんだん減ってきます。実験

図８をやっているときはあっという間に圧力を取っています。水を常圧で冷やすと、に終わってしまいますが、こうやって見てい０℃で氷になります。例えば、冷凍庫で冷やると結構長く感じますね。もう完全に真ん丸

すと液体の水から固体の氷に変わります。こになりました。だんだんこのへんの結晶がな

れが相転移です。これは氷のⅠと呼ばれる氷

くなってしまって、最後にこれだけが残りまですが、摂氏20℃、常温でも、圧力をかけてす。１個になったところで圧力をぎゅっと上

いくとやっぱり固体に変わります。同じ温度げます。そうするとたちまちこのように大きで室内の高圧装置で圧力だけを上げていくと、な結晶ができます。こうやって大きな結晶を氷のⅥという高圧の氷に変わります。ですか

つくるわけです。今度は急に圧力を下げると、ら、青矢印は冷蔵庫での相転移。赤矢印は高あっという間に元の水に戻ってしまう。これ

圧下での相転移。こっちは温度を変えずに圧が相転移です。

力を上げる。こっちは温度だけ変えるというものです。

次に、これは本邦初公開の相転移ビデオ。
先ほど言ったように、上部マントルと呼ばれこれからお見せするのは、温度は変えない

るところの主成分はかんらん石と呼ばれる鉱で圧力だけぎゅっと上げていくと水が氷にな物です。この鉱物が深さ700キロぐらいのとるという実験の映画です。あらかじめビデオ

ころで高圧の相の鉱物に分解してしまいます。

の中身を言うと、まず水の状態からだんだん

その映像をお見せします。これはおそらく、圧力を上げていきます。そうすると、あっとこういう実験をやっている人以外はだれもまいう間に全体が氷になります。粒々がいっぱだ見たことがないのではないかと思いますが、い現れて、それが氷の結晶です。それから少特注してつくっていただきました。

し減圧して、相境界のこのへんでうろちょろ

上部マントルの主成分はかんらん石、誕生させます。そうするとだんだん氷の結晶の数石にもなっているペリドットという宝石です。

が少なくなってきます。最後に１個にしてし上部マントルはこの宝石で敷き詰められていまいます。１個にしておいて一気に高圧側にるわけです。これが深さ700キロよりも深いするとその１個の氷が大きくなります。もしところになると、かんらん石というものでいかして、たとえばダイヤモンドみたいに非常られなくなって別の鉱物に変わってしまいまに高価なものでも、小さいものをつくっておす。その相転移の状況を見ようというわけで

いて相境界のこのへんでうろちょろさせて最す。

後ボンッと高圧側にもっていくと、大きなダやることは、まずかんらん石の非常に小さ

イヤモンドの結晶ができるかもしれないといな粒を持ってきて、常温で圧力をかけてしま23図９います。一気に42ギガパスカル、４万3,000

４万3,000気圧の非常に高圧な中でしかいら

気圧のところに持っていきます。だいたいれない鉱物ができつつあるという映像です。

1,050キロぐらいの深さのところです。とここれが相転移と呼ばれる現象で、メガリス

ろが、常温なので全然反応しない。温度を上というのはまさにいま見ている相転移が主役げないとなかなか反応しないので、こんな圧を務めている現象です。

力になってもかんらん石と呼ばれる構造のま

なぜメガリスはできるかという話ですが、まです。そこでレーザーを当てて温度を上げ映画ではメガリスが上部・下部マントル境目

ます。そうすると、反応が進んで高圧相に変付近にたまるというだけで、なぜたまるかとわってきます。構造が下部マントルの鉱物にいうことはあまりちゃんと言っていません。

変わる瞬間をこれから見ていただこうというこれが実際の地震波トモグラフィーという技わけです。

術を使って地球の中、これは太平洋プレート

これはまだオリビンの状態です。いま、レが小笠原海溝の下に沈み込んで、上部・下部

ーザーを当て始めてだんだん温度が上がってマントル境目付近で寝てしまっている姿を写いく状態です。先ほど言ったように、低温でしています（図６下図）。こうやって寝てしはなかなか反応しません。ある程度の温度にまう鍵の一つがいま見た相転移というわけで、なると、だんだん深さ700キロよりも深いとこの相転移現象を考慮した数値シミュレーシ

ころでのみ存在する鉱物に変わっていきます。

ョンをこれからお見せします。相転移がある

高圧の鉱物にだんだん変わっていく様子を実と、沈み込んだプレートがどういう挙動を示

時間で見ているわけです。氷ほどドラマチッ

すかというシミュレーションです。

クではないですが、ゆっくりと下部マントル、
24

これは沈み込んだプレートで、ここは深さた下でいきなりぎゅっと
曲がってしまって横に伸びています。この様子もシミュレーションで良く再現できています。ちょっとパラメーターを変えると相転移面にぶつかって横になったり、あるいは突き抜けてから横になったりと様々なプレートの形状がシミュレーショ
ンでも再現できるということです。
あるいは、メガリスがもっと複雑な団子の形を図10した場所もあって、これはマリアナの場合の地震

700キロの相転移があるところです。相転移

波トモグラフィーです（図10）。北マリアナがなければこのまま落ちていきますが、相転だとこんなふうにぐにゃっとなっている。中移があるとここで寝てしまいメガリスを形成

央マリアナの場合は、ぐじゃぐじゃと団子にします。なぜここで寝てしまうかというのはなってしまっている。実際にシミュレーショ

一言では説明できないので、ともかく、相転ンをやっても、パラメーターを少しだけ変え移があるからこういうことが起こるというこ

るとこれとそっくりなものが出てくるわけで、とをとりあえずご理解ください。

実際にメガリスというものは、相転移現象を

それで、相転移のパラメーター、あるいは考えて、それに他のファクターも考えると、ほかのパラメーターをちょっと変えると、沈現実に十分起こり得る現象であるということみ込んだプレートの形がさまざまに変化しまが最近わかってきました。

す（図９）。実際のトモグラフィーを見ても、さて、いま、マリアナ、ペルー、千島といたとえば南千島みたいに、これは先ほどの小ろいろな現実のメガリスを見てきましたが、笠原と同じように、プレートが千島海溝からメガリスの先端部がいまからどれぐらい前に沈み込んでいって相転移面にぶつかり跳ね返

海溝から入り込んだのかは、プレートテクト

されて上へ行っています。それから、これはニクスの知識からだいたい見積もることがで

中央千島、千島列島の真ん中あたりで、基本

きます。そうやって見積もってみると、メガ的には南千島の場合と似ていますが、相転移

リスの先端が海溝から沈み込んだのはだいた

面にぶつかった部分がしずくのように下部マ

い4,000〜5,000万年前だということがわかりントルに垂れ下がっています。こっちは数値ます。だけど、プレートの沈み込み自身はもシミュレーション、こっちは実際の断層写真

っと前からずっと続いていたはずだから、そですが、互いによく似ています。

れ以前にできたメガリスはおそらく下部マン

それからこれはペルー。ペルーの場合はナトルに崩落してしまっているのだろうと推測

スカプレートというプレートが南米大陸の下されます。先ほどマントルの底にメガリスのに入り込んでいます。ここでは沈み込んだプ

たまっているものが地震波トモグラフィーでレートが上部・下部マントル境目を突き抜け見えたという話をちょっとしましたが（図１）、
25

って、一番年を取ったところが7,500万年前。ホットスポットの作る火山列は何故か4,300万年前に急に北から西へと並ぶ方向を変えてしまったのです。
それから、伊豆、小笠原、マリア
ナ海溝というおなじみの海溝がありますが、これら海溝および平行する
伊豆、小笠原、マリアナ諸島ができたのが、5,000万年前から4,500万年ぐらい前です。何かこの時期に太平洋規模の事件があったに違いない。
図11

実際にプレートテクトニクスの歴史を見てみると、4,000〜5,000万年

ここが崩落場所と考えられます。

前にプレートの動きに非常に大きな変化があ

この4,000〜5,000万年前にどんなことがありました（図12）。5,000万年前、太平洋プレったのかを、太平洋の海底に残された4,000

ートは北向きに進んでいました。それが〜5,000万年前の事件の跡で見てみます（図4,500万年前に西向きに方向を変えてしまい11）。たとえばハワイ諸島の東端に位置するました。これがハワイ諸島とその先の天皇海

ハワイ島は、ホットスポットと言って、マン山列の向きが大きく異なる理由です。4,000

トルの深いところから来るマグマが地表に噴〜5,000万年より前には、太平洋プレートが出している場所です。ですから、ここで溶岩

北に向っていたために、フィジー、トンガ、の年代を測ると０年です。

ケルマディックという島の列、あるいは伊豆、だけど、だんだん太平洋プレートが西方に小笠原、マリアナという島の列はなかった。

移動していますから、西に行くにつれてだん

それと平行する海溝もまったくなかった。そだん溶岩の年代が古くなっています。こ
こまで来ると2,500万年前の溶岩。ここまで来ると4,300万年前の溶岩。ここからこっちに行くといきな
りハワイ諸島の向きが北向きに変わっています。ここから北は天皇海山列といって、海面にはもう頭を出していませんが、海底の昔の火山としてずっと続いています。これもやっぱり
北へ行くほど年を取26

図12

れが、太平洋プレートの動く向きが変わった

洋プレートの向きが変わったために海溝がでためにフィジー、トンガ、ケルマディックときたというシミュレーションがあります。そいう海溝や、伊豆、小笠原、マリアナというれを見ると、日本沈没はこういうことがあれ海溝ができたのです。

ば起こるという参考になるので、ちょっとそ

それから、4,000〜5,000万年より前には、れをお見せします。

インドプレートがすさまじい勢いで北上してこちらが太平洋プレートで、最初は海溝のいました。その間、オーストラリアプレートない状態です。これは地形です。こっち側ははほとんど動いていなくて、オーストラリア

プレートが薄くて地形が高くなっている。こと南極は地続きでした。それが4,000〜5,000

っちの太平洋側はプレートが厚くて地形が低万年前になると、インドプレートはユーラシ

くなっているという状態で、太平洋プレート

アプレートにぶつかって急に減速します。そが4,000〜5,000万年前まではこの紙面の向これと呼応するかのように、オーストラリアプ

う側に進んでいたわけです。4,000〜5,000万

レートが急に動きだしてインドプレートと合年前突如左に向かってプレートが沈み込み始体しインド・オーストラリアプレートというめます。そういうことがあるとその後どうい

一つのプレートになってしまいます。オース

うことが起きるかというと、だんだんこのプ

トラリアプレートが動いていなかったためにレートが左側へ落ち始めます。それとともに、ここには別に海溝などありませんでしたが、地形がどんどん低まっていって、日本がここ

オーストラリアプレートが急に北上しだしたにあれば完全に沈没してしまいます。さらにので、ここにニューアイルランド、ニューブ

時間がたつとそこからマントルの熱い物質がリテン、それからニューヘブリディーズ、ソ

噴き出します。これが火山活動に対応するもロモンといった島々、それから海溝ができてのです。こうやって伊豆、小笠原、マリアナ

しまうという天変地異が起きました。

海溝とその背後の伊豆、小笠原、マリアナ諸それから、ここに昔ファラロンプレートと島ができた可能性もあります。この地形変化いうのがあって、北米プレートと南米プレー

を見ると、日本沈没のような現象は起こりうトの下に入り込んでいましたが、それがることがわかります。

4,000〜5,000万年前になるとナスカプレート

さて、これでだいたいメガリスがどうしてになって、南米プレートの下にだけ入り込むできるかという話を中心に、プレートが沈みようになって、その代わり中米に小さなココ

込むほうの話がだんだんわかってきました。

スプレートとかカリビアンプレートができま

物が沈み込んで地球の中の方に入ってくればした。以上見てきたように、このときにプレ余分に物がたまるので、それを補償するようート運動がグローバルに再編を起こしましたにどこか中から出てこなくてはいけない。物が、それを「始新世のプレート大再編」と呼が一気に中から出てくるときにもやはりすさんでいます。ひょっとしてこのときに、たま

まじいことが地球上で起こるはずで、実際そっていたメガリスが下部マントルに連鎖的にういうことが起きたらしい形跡があります。

落っこち、その反動でプレート運動が大再編

それを見るのに、これからまたムービーでを起こしたのではないかということが考えら

自然界におけるプレート運動のアナログモデ

れます。これはまだスペキュレーションです

ルをお見せします（図13）。アフリカのエチが、実際にそういうことが起きていたら楽し

オピアの溶岩湖で、黒い部分は表面が空気でいなと思うわけです。

冷やされて固くなった部分でプレートに相当

たとえば、4,000〜5,000万年前はいまの伊します。一方、白く光った線状の部分がプレ豆、小笠原、マリアナに沿って海溝はなかっートの境界に相当します。ここでプレート運た。それが、4,000〜5,000万年前に突然太平動そっくりな運動が起きているわけですが、27

起きていますが、ときどき熱いもの
がプレートのど真ん中に噴き出すということが起きているらしい。ムービーでこれが普通の状態です。プレートが中央海嶺で生まれて、そして海溝で沈み込んでいくところ。見ているとときどきここで熱いものが噴き出している。
このように、プレートの境界とは関係ないところで熱いものが噴き出すということが、地球でもたまにだ
けど起きたらしいというのがこれからのお話です。

図13

これはフィジー、トンガ、ケルマ
ディックという海溝を横切る断面のじっと見ているとときどきプレートのど真ん

断層写真です（図14）。太平洋プレートがト中に下から熱いものが噴き出します。こうい

ンガ海溝から地球の中に入り込んでいって、うことが実際の地球でも起きているらしい。

上部・下部マントル境目のすぐ下で横になっこれがアフリカのエチオピアの溶岩湖ですてメガリスをつくっています。一方、その東、が、ここで溶岩が冷やされて固化し表皮とな

フレンチポリネシア地域ではマントルの一番り、ここでその表皮が沈み込んでいます。こ深いところから熱いものが上がってきて地表の１枚１枚がプレートに相当するわけで、中に出ているようなイメージが見えます。これ

央海嶺と呼ばれるところで生まれて、そしてが先ほどの溶岩湖のビデオでプレート運動と海溝と呼ばれるところで沈み込んでいくのには別にプレートの真ん中に熱いものが噴き出相当します。ただ、中央海嶺に相当する以外していたものに対応するものではないかと思の場所でも熱いものがときどき噴き出していえます。

ます。地球の中でも、普段はプレート運動が深い所から円筒状に上昇する熱い物質はプ

図14

28

プレートはこっちの方向へ進んでいますから、
１億年ぐらい逆方向に引き戻すと、このオン
トンジャワ海台と呼ばれる世界一の巨大な海台がどこで生まれたかがわかります。そうやって元へ引き戻してみると、オントンジャワ
海台は今のフレンチポリネシア地域へ来ます。
そのほかにも、１億年前ぐらいにはいろい
ろな大きな海台ができて、それらを昔のところに引き戻してみるとみんなフレンチポリネ
シア地域へ集まってきます。１億年ぐらい前には、ここにとてつもなく大きな海底火山活動があり、いろいろな海山、海台をつくったということがわかります（図16）。これが先
図15ほどのシミュレーションで見たプルームの産物ではないかということで、これは太平洋ス

ルームと呼ばれています。これから、このプーパープルームと呼ばれています。

ルームが下部マントルから上がってきて上部

１億年ぐらい前にこんな大規模な海底火山

マントルへ噴き出すシミュレーションをお見活動があったとすると、このころ何か地球上せします。

で大異変があったのではないかと想像されま

熱いものが軽くて上がってくるわけですが、す。１億年前というと恐竜の全盛時代の白亜

ここが上部マントルと下部マントルの境で、紀と呼ばれる時代です。図において左が北極、上部マントルへ来ると上にプレートというフ右が南極、真中が赤道ですが、この時代の温タがあって、横へカサのように広がっていく

度分布を見てみます（図17）。現在の温度分様子です。これをプルームと呼んでいます。

布は北極と南極で一番温度が低くて、赤道がいま一番上のほうだけ拡大してみます。プル

一番高い、冷たいところだと−25℃で、暖かームが上部マントル付近まで来ると急に勢いいところで20℃ぐらいという温度分布ですを増して横に広がってきます。こういうことが、白亜紀というのは北極や南極でも０℃以があると、地上にも非常に大きな影響を与え

上で氷もほとんどなかったという異常に暖かたはずで、実際証拠もあります。いま、プル

かった時代。白亜紀の超温暖期と呼ばれていームが細々と上昇してくるのはタヒチを含むます。

フレンチポリネシア地域です。
そこから西に8,000キロぐらい離れたところにオントンジャワと呼ばれるところがあります（図15）。ここは海底溶岩が異常に広がっている
ところで、オーストラリアの四半分ぐらいの面積を持った、とてつもない海底溶岩に覆い尽くされた地域です。これは海山と呼ぶにはあまりにも大きいので、海底台地、海台と呼ばれています。この海台がつくられたのが約１億年前。だいたい太平洋

図16

29

ポリネシアの下の構造がどうなっているのか知りたいところです。ところがここは海がほとんどですから、観測が難しくいままでよくわかっていない場所でした。
そこで私どもは、フランスのチームと協力して、ここに海底地震計を10台近く持っていって、調査船、あるいは有人潜水調査船を使って２年間調査を行いました。これは「しんかい6500」という潜水調査船が撮った海底に置かれた海底地震計です
図17（図18）。いままで、ちゃんと海底地震計が置かれていたかどうか目で確

この時代は海嶺や海底火山の活動が非常にかめたことはありませんでしたが、水深活発であったということや、大量の二酸化炭

4,400メートルでもちゃんと水平に置かれて素が放出されたということがわかっています。

いるのがこれで初めてわかりました。

それから、海洋地殻の生産が非常に活発で、これから、ちょっと宣伝になりますが、したがって海面が非常に上昇していた。それ「しんかい6500」のビデオを。これがなかなから、海洋の平均温度も10℃以上高くて、平か格好いいのです。これが「よこすか」とい

均温度は20℃以上。北極にも南極にも氷河がう調査船で、これに「しんかい6500」を動なくて、極域と低緯度の間の温度差が小さくかすことができるシステムが付いています。

て、海流の大循環が停滞していて、海洋無酸

いま海中に「しんかい6500」を下ろしてい素事変というのが繰り返し起きた。

くところです。

海洋無酸素事変というのは、上が暖かくて「残り５分です」というメッセージが出て下が冷たい状態になって、安定して海流が停きたので、（笑）格好いい場面はこれからな

滞してしまうわけです。上に軽いものがあっのでもったいないですが、やめたほうがいいて下に重いものがあると、海の水が循環しなですね。

い。そうすると冷たい地表の酸素が下へ運ば

こういう地震学的な調査を２年間やって、れなくて、下のほうで酸素が欠乏してしまい

いままでの地震波トモグラフィーで得られてます。そうすると、生物起源の炭素が下へ落いたプルームのイメージは一つ大きな変更がちていっても酸化されないで真っ黒なまま残必要だということがわかりました。フレンチってしまう。それが黒色頁岩として残っていポリネシア地域の巨大なスーパープルームはるわけで、これが現在の石油の起源になって前から見えていました。ところが、今回の調います。白亜紀の時代の酸素が欠乏して海底査によれば、それが深さ1,000キロぐらいのにたまった生物起源の堆積物が石油になってところで急に頭打ちになってしまって、そのいるわけで、白亜紀の超温暖期と石油とは非

上へはちょろちょろと細いプルームが上昇す

常に密接にかかわっています。

るだけ（図19）。われわれの研究はまだ途中

太平洋スーパープルームは、たとえば地表

で、浅いところと深いところしかまだよくわにすさまじい火山活動をもたらしたとか、気かっていません。そこで中間の深さのことは候に大温暖期をもたらしたとか、いろいろ影

ちょっと目をつぶっていただいて、浅いとこ

響を及ぼしたわけですから、いまのフレンチろでは深部の巨大な熱い上昇流とはほとんど

30

図18

無関係に、ソサエティとかピトケアンとか、１億年前には何が起こったかというと、深

いま活発なホットスポット火山の下あたりにさ1,000キロあたりで頭打ちになっていた巨だけ暖かいものがあることが見えてきました。

大プルームが、そのときはどういうわけか非つまり、巨大なプルームは途中で終わってし

常に活発化して、頭が地表に溢れ出して、こまって、そこから上は細いプルームが延びて、こにすさまじい海底火山活動を起こし、地球

それが現在のホットスポットにつながっていに超温暖期をもたらしたというイメージです

るんだろうと。

ね。
これは下から温めて上から冷やすという対流実験ですが、下は多少粘っこくて重い、上は多少さらさらで少し軽いという二つの液体で対流を起こさせると、こういうドー
ム状のものができて、ドームの頭から細いプルー
ムが出てくるという結果が得られています。今回のフレンチポリネシア観図19測で得られた構造は、こ31

れと多少似ているかなと思うわけです。

島崎先生がお話しされたように、「ちきゅフレンチポリネシアには巨大なプルームがう」は最初に東南海沖に行って、巨大地震の上がってきていますが、現在の活動としては断層を世界で初めてサンプリングすることに1,000キロメートルぐらいの深さで頭打ちで、なっています。そのあとの予定の中に、いま

あとはちょろちょろと地表に出てきているだ

言ったオントンジャワと言われる世界最大のけ、一方、１億年前はプルームの頭が地表に巨大海台をサンプリングするというプランが溢れ出すくらい非常に活発だったという話を入っています。こういうものを使って、実際しました。そうすると、１億年前の活動の産に深いところから溶岩を採ってきて、普通の物であるオントンジャバ海台とフレンチポリ

溶岩と何が違うか、どこが同じかということ

ネシアの島々とはお互い親戚関係があり、なを調べれば、スーパープルームの実態がわかおかつ違うところもある。どこが違いどこがってくるであろうということです。これはも同じかは、今日新宮を出港した地球深部探査

う少し宣伝したいところだがやめて。

船「ちきゅう」（図20）でこういうところを掘ればわかるだろうと期待されます。

まとめに入ります（図21）。いままで見てきたように、4,000〜5,000万年前にメガリス
が下部マントルに崩落して、マントルの底に今たまっています。プレートの落下という現象そのものがマントルの下降流を表しています。一方、先ほど見たように、フレンチポリ
ネシア地域では熱くて巨大なプルームが上昇しています。１億年前には活動のピークがあったと考えられています。これがマントルの上昇流です。マントルの底ではここに崩落メ
ガリスが入り込んでこちらから上昇プルーム
としてものが上に逃げていくわけですから、
ここからこちらへの水平の流れがあるだろう
し、表層では逆向きの水平な流れがあって、図20それがプレート運動であると考えられます。
ただし、プレートが生まれる場所、中央海嶺
は簡単に移動しうる存在で、マントル深くからの上昇流とは別物なので注意が必要です。
このように地球の中を巡るマントル対流の全体像がいま見えつつあるというのが現状です。
先ほど言ったように、マントルの下降流や上昇流は突然活発化する可能性があります。
これはマントル対流のシミュレーションの例
で、これが上部マントル、これが下部マントルで、突然上部マントルの冷たいものが下に入り込んでしまって、その代わりに下部マン
トルの熱いものが上に押し出されるという現象が起きています。要するに、マントルの対流はいつも静々と起こるわけではなくて、あ

図21

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るとき突然、冷たいものが落っこちたり熱いものが噴き出したりということが起きてもおかしくはない。それも、先ほど言った上部マ
ントルと下部マントルの境目に相転移があるということが非常に大きな役割を果たしているわけです。
まとめます。沈み込んだプレートは上部・下部マントルの境目付近にいったんとどまり、そして横たわってしまいます。それが映画「日本沈没」で言えばメガリスです。たまったメガリスはやがて下部マントルに落下します。この落下自体は4,000〜5,000万年前にあったと思われますが、そのときにプレート運動大再編が起きたのではないか。一方、１億年前には急激なスーパープルームの上昇があったと考えられています。そのスーパープル
ームが地表まで到達したときに、超大規模な火山活動や超温暖気候がもたらされたのではないか。こうしたことを総合すると、全体としてマントルは大規模な対流運動を起こしていて、その表層の動きがわれわれがよく知っているプレート運動なのだが、その運動はときに激しい変化を伴うものであると考えられます。
ただ、マントル対流の表層の動きがプレー
ト運動だと言いましたが、表層というのは大気や海洋で冷やされてかちかちなものだから、中の柔らかいものとは違う運動をしている点が一つ重要なことです。例えば海溝におけるプレートの沈み込みはマントルの下降流にそのままつながりますが、海嶺におけるプレー
トの生成・拡大はマントルの上昇流と直接には関係しません。
以上ざっと、最後のほうは駆け足になりましたが、これで終わります。

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