地球の地殻「海と大陸」どちらが先にできたのか…じつは「水の果たした大きな役割」を考えれば、おのずと見えてくる「地球形成のシナリオ」
私たちが暮らす地球は、豊かな恵みを与えてくれるいっぽう、地震、火山噴火などの大きな災害をもたらすこともあります。こうした大地の性質を「地質」といい、これを研究する学問が「地質学」です。 【画像】原始地球で起きた「隕石の重爆撃期」と、引き寄せられた地球の材料 地球はおもに、マントルなど基礎をなす部分に多い「橄欖岩(かんらんがん)」、海洋の近くで多く見られる「玄武岩」、大陸をなす「花崗岩」の三つの石でできているといいます。 今回は、海と大陸の地殻が形成されるシナリオを検討しながら、三つの石がどう生まれ、どう関わっていたのかを見ていきます。原始地球が、現在の地球に至るドラマを体験しましょう。 *本稿は、ブルーバックス『三つの石で地球がわかる』の内容を再構成してお送りします。
スポンジのような鉱物
プレートが形成されて、その沈み込みが始まったことは、地球の進化のうえできわめて重要な意味をもちます。地球の内部へ、大量の水がもたらされるようになるからです。プレートが水の「運び屋」となるのです。 しかし直観的には、バケツのような形をしたものであればともかく、硬くて平べったい岩板が「水を運ぶ」といわれても、みなさんにはイメージしにくいのではないでしょうか。 じつは、SiO₄正四面体が複鎖型につながったイノケイ酸塩鉱物(角閃石など)や、平面状につながったフィロケイ酸塩鉱物(雲母など)は、物質を受け入れる隙間が大きいため、巨大な分子であるOH(水酸基)を収納できるのです。 OHは水素とくっつくことで水となります。つまり含水鉱物とは、大量の水を含むことができるスポンジのようなものなのです。玄武岩でできたプレートは、変質作用や変成作用によってこの含水鉱物を多く含むようになるために、大量の水を運ぶことができるのです。 なお、前回ご紹介したコマチアイトをつくる橄欖石が変質してできた蛇紋石も、含水鉱物です。
プレートが水を運ぶことの意味
では、プレートによって地球の内部に水が運ばれることがなぜそれほど重要なのでしょうか。岩石は水が加わると一気に融点が下がるので、溶けやすくなります。プレートが沈み込むと、ゆっくりと深さ約110kmのマントルまで到達し、持ち込まれた水がそこで周辺のマントルの融点を下げます。そのためマントルをつくる橄欖岩が部分溶融して、マグマができるのです。 こうして玄武岩質マグマや、そこから結晶分化することで安山岩質マグマができます。また、マントルの部分溶融によって直接、安山岩質マグマができる場合もあります。
