海底地形

I

プロローグ

一見、平らにみえる海面の下をさぐってみると、海底は深さ6000m以上の谷や、延長数千キロメートルにおよぶ山脈や火山など、ひじょうに変化にとんでいる。陸地の大部分は花崗岩質の大陸地殻でできているが、海底の大部分は玄武岩質の海洋地殻からなる。全地球表面の約70%を占める海底の地形は、大きくわけると深海盆底(しんかいぼんてい：→ 海嶺)、中央海嶺、大陸縁辺部に区分できる。

深海盆底は、大陸縁辺部と中央海嶺の間の部分をさし、水深5000m前後の深さをもつ。全体をみると平坦で盆のような地形をしている。ところにより、急な斜面をもつ細長く高い海嶺や、緩やかに高い海膨(かいぼう)、海台、海山、海丘、断裂帯などの起伏がある。

II

海底火山とホットプリューム

海山や海台の多くは海底火山起源である。海山が列にならんだものを海山列、密集しているものを海山群とよぶ。海山で山頂部が平坦なものをギヨーとよぶ。

海底火山ではマントルに由来するホットプリュームがマグマの供給源となっている。単独の海山は小規模のプリュームからできると考えられている。海山列や海山群、海台などは、スーパーホットプリュームとよばれるマントル-核の境界部から上昇してきた巨大な高温のマントル物質に由来していると考えられる。スーパーホットプリュームは現在、地震波トモグラフィーにより南太平洋とアフリカの下にあることがわかっている。→ プリュームテクトニクス

III

中央海嶺と海洋プレート

大洋の中央にある海嶺を中央海嶺という。大西洋、インド洋、南東太平洋などに連続している長い海底山脈をさす。総延長は約8万kmにもおよび、深海盆底からの高さは、2000～3000mに達する。幅も1000km前後と大きい。

稜線を中心に対称的な裾野(すその)をえがく中央海嶺の山頂部には、中軸谷とよばれる谷がつづいている。中軸谷にはたくさんの割れ目や断層、また熱水の噴出(→ 熱水噴出孔)や新しい火山岩などがみられる。中央海嶺の山頂直下では、浅い地震活動が活発である。中軸谷の下はマントル物質が上昇してきている場所と考えられる。海嶺で形成される海洋地殻は、どこの海嶺でもいつの時代にできた地殻でも似たような岩質、岩相をもつ。海洋地殻は、上のほうから、玄武岩の枕状溶岩、ドレライト(粗粒玄武岩)の岩脈群、塊状の斑レイ岩、層状の橄欖岩という一連の岩石群からできている。マントル物質は新しい海洋地殻をつくり、中軸谷をはさんだ両側へ拡大している。したがって、海底の年代は中央海嶺をはなれるほど古くなる。海底拡大のスピードは年間2～3cm程度と考えられている。

海洋プレート(→ プレート)は、海嶺からはなれるにつれ、冷却されていく。海洋プレートの基底にアセノスフェア(→ プレートテクトニクスの「プレートテクトニクスの登場」)の溶融物質が付加して、その厚さが増加していく。そのため固化した海洋プレートの基底はアセノスフェアより比重が大きくなるので、マントルの中へと沈降(→ 隆起と沈降)していく。つまり、プレートが生成されるためにまだ熱い海嶺の水深は浅く、冷めた海洋プレートの地域は深くなる。深い部分が深海盆底となる。

海洋地殻は常に新しいものが海嶺で形成されている。そのため、古い海洋地殻はあまり海底にはのこされていない。いちばん古い海洋地殻はジュラ紀の約2億年前のものである。それ以前の海洋地殻は、陸地に付加して、オフィオライトとなって地上にのこされている。

IV

大陸縁辺部

大陸縁辺部は、大陸棚・大陸斜面の沖に海溝がある太平洋型と、大陸棚・大陸斜面の沖に緩斜面と平坦な海底がつづく大西洋型にわけられる。大陸棚はだいたい水深200mより浅い大陸周辺の傾斜が穏やかな海底地形をさす。幅は数キロメートル以下から数百キロメートル。大陸棚には、海底谷や海底段丘が分布する。

大陸棚は、氷河期と間氷期(→ 氷河時代)の海水面の昇降にともなう浸食と堆積によって形成されたものである。大陸棚外縁は、第四紀最後の氷期であるウルム氷期の海退時に形成されたと考えられている。大陸棚斜面は、単調な斜面だけでなく谷や平坦面もある。大陸斜面は堆積物でおおわれている。斜面上にある堆積物は不安定なので、地すべりがおこり、泥流や混濁流となる。流れは谷をつくり、堆積物は海底扇状地や深海底の平坦面となる。このような地すべり堆積物は砂岩と泥岩の互層を形成する。

大陸縁辺部には、海溝をもつかもたないかの2つのタイプがある。海溝をもつタイプは、活動的大陸縁辺部とよばれ、付加体が形成されている所である。陸側には島弧の火山活動がある。海溝をもたないタイプは、非活動的大陸縁辺部とよばれる。大西洋域には同一のプレートに大陸地殻と海洋地殻があるタイプがみられ、両地殻の間にはプレート境界はない。

海溝はプレートがしずみこむ場所(→ 沈み込み帯)に相当し、通常6000m以上の深さがある。世界でいちばん深い場所はマリアナ海溝で約1万920mである。つまり、海嶺で形成されたプレートがマントルにもどる場である。海溝には陸側から堆積物が供給され、海側からは海洋底堆積物が供給される。すなわち、海溝は常にうずもれる環境におかれているが、大陸側に堆積物が付加したり、沈み込みがつづくために深い溝としての地形が維持される。付加作用がおこるとき、断層が形成されるため、海溝からプレートの沈み込み面にそって地震がおこる。その震源分布の面は地球物理学者の和達清夫と地震学者のH.ベニオフによりそれぞれ別に発見されたので和達=ベニオフ帯とよばれている。