海洋

I

プロローグ

海あるいは海洋とは、塩水でみたされた広大な凹地であり、地球の表面の約4分の3を占めている。太陽系の惑星で海が存在するのは地球だけである。海洋についての研究は、海洋学とよばれ、現在の海の物理的、化学的、生物的な性質について考究する。海洋や海盆(→ 海嶺)が地球の歴史の中で、地質学的にどのように変化してきたのかを理解することも、海洋学の主要な課題である。さらに、そのような研究を通じて、気候変動にかかわる大気と海洋との間の相互作用を評価したり、海洋生物の生産性を左右する要因についても考察がおこなわれる。

II

海洋底の構造

海洋は約3億6100万km²の表面積があり、地球表面の約71%をおおっている。平均水深は約3800mであり、約13億7000万km³の体積がある。海洋はひとつづきの水たまりではあるが、大陸や海流を境界にして便宜的に区分されている。大西洋、太平洋、インド洋の3つの海洋は大陸によってへだてられている。南緯45度付近の南極周極海流より南の海域は南極海(南氷洋)とよばれ、大西洋の北側につづく北極付近の海は北極海とよばれる。海岸付近の大陸地殻が海水におおわれている浅い海は大陸棚といわれる。大陸棚は約200mより浅い水深で、平均で約75kmの幅があるが、まったくないところや1400kmの沖合いまでのびているところもある。大陸棚の外側は勾配(こうばい)がやや急な斜面になっている。これを大陸斜面といい、その先は深海底あるいは海溝につながる。

深海底につながる大陸斜面のふもとには、コンチネンタルライズとよばれる傾斜のゆるい斜面が形成されることがある。コンチネンタルライズは、堆積物がたまってできたものであり、その長さはおよそ600kmにおよぶ。海洋の中央部には海嶺、ところにより海膨(かいぼう)とよばれる大山脈がつらなっている。海嶺の頂部には軸方向の溝(中軸谷)ができているが、その溝は断列帯(フラクチャーゾーン)という亀裂によって段階的に左右にずれていっている。大西洋の中央部には大西洋中央海嶺(→ 中央海嶺)が南北にはしり、南の先はインド洋につづいている。インド洋では2つに分岐して、ひとつは北上してアデン湾から紅海に達する。もうひとつは南極大陸とオーストラリアの間をぬけて太平洋東部の東太平洋海膨へとつづき、最後はカリフォルニア湾にいたる。その総延長は6万kmにもなる。

プレートテクトニクスによれば、海嶺の中軸部はマントルからマグマがわきあがってくるところである(→ ホットスポット)。マグマがかたまると新しい海洋地殻となって、プレートは両側に拡大していく。その拡大速度は、現在は1年に1～10cmである。大西洋の両側の大陸はかつてはひとつづきの大陸であったが、大西洋中央海嶺のところで分裂がおこって、それぞれのプレートにのって移動したため、しだいに分離していったのである。太平洋でも東太平洋海膨から両側にプレートの拡大と移動がおきている。しかし、そのプレートの先端は、太平洋の周辺部で別のプレートの下にしずみこんでいて、そこには海溝が形成されている。海溝は海洋でもっとも水深の深いところであり、太平洋の海溝では7000m以上の水深もまれではない。最大水深はマリアナ海溝の約1万920mである。また、プレートの沈み込み帯には活発な火山活動や地震活動がみとめられている。→ 海底地形

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海底の観測

海底の地形や構造の調査には、音波や地震波を利用する。水深は、海面から音波を発射して、海底面から反射波としてもどってくるまでの時間をはかることでもとめる(→ 測深)。海底面下の構造を調査するには、圧縮空気などにより小規模な水中爆発をおこして、強力な衝撃波を発生させ、反射波を高感度の受信機で記録するという方法がもちいられる。

III

海底堆積物

海底の多くは堆積物によっておおわれている。その厚さは平均で約500mであるが、ヒマラヤ山脈からの堆積物がたまっているインド洋では10kmに達するところもある。中央海嶺のように海洋地殻がわかいところでは、ほとんど堆積物におおわれていない。堆積物の調査には、ピストンコアラーやドレッジャーなどといった機器での泥の採取もあるが、深海掘削計画のような大がかりな深海探査計画もあり、世界じゅうの海底から堆積物試料が回収されている(→ 深海探査：深海潜水艇)。

堆積物は鉱物の粒子や生物の遺骸でできている。その種類は、水深や陸地からの距離により変化し、また海底火山の存在や、生物生産性の高い海域か低い海域かといった地域性も影響する。粘土鉱物(→ 粘土)は、大陸の岩石が風化してできるものであり、河川や風によって海にはこばれるため、深海底の堆積物にも多くふくまれる。風化や浸食で陸からはこばれてきた砕屑物(さいせつぶつ)は、河口付近や大陸棚に厚く堆積することが多く、粘土のような細粒のものは、広範囲の海洋にゆっくりと堆積する(→ 堆積作用)。これらの堆積物は、ときどき発生する強い流れによってまきあげられて、別の場所へ移動してしまうこともある。深海の堆積物には、このほか有孔虫や珪藻などの石灰質や放散虫のケイ酸質の殻(から)などもふくまれている。