科学者たちは大陸の標高に関する長年の謎を解明する

この研究は、大陸の分裂が深い地面の波を引き起こし、崖や台地などの地形を生じさせることを示唆している。

サウサンプトン大学率いる科学者チームは、プレートテクトニクスにおける最も不可解な疑問の一つに答えた。それは、大陸の「安定した」部分がどのようにしてなぜ徐々に隆起し、地球最大の地形の一部を形成するのかというものだ。

最近出版された彼らの研究では、 自然研究者らは、数億年にわたる地形の進化に対する地球規模の地殻変動の影響を調べた。彼らは、構造プレートが分離すると、強力な波が地球の深部で放出され、大陸の表面を1キロメートル以上隆起させる可能性があることを発見した。

坂と台地のパズル

これらの発見は、地球上で最も劇的な地形、つまり気候や近隣地域に重大な影響を与える「崖」や「台地」と呼ばれる広大な地形の一部を形作り、結びつける動的な力に関する長年の謎を解くのに役立ちます。

「科学者たちは、南アフリカ周辺の典型的な例のような、大崖と呼ばれる高さ数キロメートルの急峻な地形は、大陸が裂け、最終的に分裂するときに形成されるのではないかと長い間疑っていました。しかし、なぜ大陸の内部が隆起するのかについては、まったく解明されていません」このプロセスはこれらのそびえ立つ崖の形成に関連していましたが、私たちは単に知らなかっただけです」と筆頭著者でサウサンプトン大学地球科学教授のトム・ジャーノン氏は語った。

クラトンと呼ばれる大陸の安定した部分の垂直方向の動きは、依然としてプレートテクトニクスの最もよく理解されていない側面の 1 つです。

シーア・ヒンクス博士、デレク・カー博士、アリス・カニンガムを含むサウサンプトン大学のチームは、GFZドイツの地球科学研究センターであるポツダム・ヘルムホルツセンターの同僚と協力しました。 バーミンガム大学 この基本的な質問に対処します。

彼らの発見は、これまで「安定している」と考えられていた大陸の一部がなぜ大幅な隆起と浸食を受けるのか、そしてそのような過程がどのようにして数百キロメートル、さらには数千キロメートルも内陸に移動し、中央高原のような高原として知られる広大な隆起地域を形成するのかを説明するのに役立つ。アフリカ南部で。

大陸の隆起と侵食のモデリング

ダイヤモンドの噴火と大陸の分裂を結びつける彼らの研究に基づいて、 昨年出版された 自然研究チームは高度なコンピューターモデルと統計的手法を用いて、時間の経過とともに大陸プレートの崩壊に地球の表面がどのように反応するかを研究した。

彼らは、大陸が分裂するとき、大陸地殻の膨張が地球のマントル（地殻と核の間の巨大な層）に運動学的運動を引き起こすことを発見しました。

「このプロセスは、大陸に向かって移動し、その深部の基盤を乱す大きな動きにたとえることができます」と、GFZ ポツダムの地球力学モデリング部門を率いるサシャ・ブラン教授は述べた。

同じくポツダムで研究しているブラン教授とアン・グレラム博士は、このプロセスがどのように進化するかを調査するためにシミュレーションを実行しました。研究チームは興味深いパターンに気づきました。シミュレーションで大陸の下を移動するマントルの「波」の速度は、古代超大陸ゴンドワナの分裂後にアフリカ南部の地形を席巻した大規模な浸食現象の速度とよく一致しています。

科学者たちは、今日私たちが東アフリカの地溝帯の縁で見ている険しい壁と同じように、古代の地溝帯の端に大きな崖が生じていたという証拠を集めた。同時に、この亀裂現象は、大陸の底部に沿って100万年に15〜20キロメートルの速度で伝わる「深層マントル波」も引き起こした。

彼らは、この波が対流によって大陸の根元から岩石の層を取り除く働きをしていると考えている。

「気球がより高く上昇するために重量を減らすのと同じように、大陸の物質が失われると大陸が上昇します。これは等標高と呼ばれるプロセスです」とブラン教授は述べた。

これに基づいて、チームは地形がこのマントルによる隆起にどのように反応するかをモデル化しました。彼らは、移動するマントルの不安定性が表面浸食の波を引き起こし、それが数千万年続き、同様の速度で大陸全体を移動することを発見した。この激しい浸食により岩石から膨大な重量が取り除かれ、地表がさらに隆起して高い台地が形成されます。

「私たちの景観進化モデルは、亀裂に関連した一連の出来事が、たとえ数千メートルの岩石層の浸食によるものであっても、断崖や安定した平らな台地にどのようにつながるかを示しています。

研究チームの研究は、隆起がより一般的である大陸縁辺から遠く離れた大陸の不可解な垂直移動について新たな説明を提供する。

バーミンガム大学の地球システム准教授スティーブ・ジョーンズ博士は、次のように付け加えた。誘発された対流システムは、「地球の表面の地形、侵食、堆積、天然資源の分布に重大な影響を及ぼします」。

結論と今後の方向性

研究チームは、ダイヤモンドが地球深部から急速に出現するのと同じマントル摂動のカスケードが大陸の景観を根本的に形成し、地域の気候や生物多様性から人間の定住パターンに至るまでのさまざまな要因に影響を与えていると結論づけた。

地球寒冷化を研究するために、グレーター・ヒューストン・コミュニティー財団が管理するウッドネクスト財団から多額の慈善助成金を受けているガーノン教授は、大陸の分裂は地球の深層をかき乱すだけでなく、地球全体に波及する影響があると説明した。以前はそうではないと考えられていた大陸の表面は安定しています。

「大陸核の不安定化は古代の気候にも影響を与えたに違いない」とガーノン教授は結論付けた。

参考文献：「大陸分離中の大陸の縁辺と内部の共進化」トーマス M.ジャーノンとティア K.ヒンクス、サシャ ブロン、ジェーン ブラウン、スティーブン M.ジョーンズ、デレク・カー、アリス・カニンガム、アニー・グレラム、2024 年 8 月 7 日、 自然。
土井: 10.1038/s41586-024-07717-1