物理地質学・サスカチュワン大学第一版

地球は主に地殻、マントル、コアという三つの層からなる(図3.4)。 コアは地球の半径のほぼ半分を占めるが、体積は16.1%に過ぎない。 地球の体積のほとんど(82.5%)はマントルで、地殻はごく一部(1.4%)である。 右図-地殻、マントル、外核と内核の縮尺。 左:大陸地殻と海洋地殻、上部マントル層を示す断面図。 岩石圏は地殻とマントルの最上層を合わせたものである。 出典はこちら。 カーラ・パンチュク(2018)CC BY 4.0. Earth photo by NASA (n.d.) Public Domain view source

地球の最外層である地殻は、岩石質で堅固な構造をしています。 地殻には、大陸地殻と海洋地殻の2種類がある。 大陸地殻は厚く、シリカを多く含む鉱物を含むフェルシックな組成が主流である。 この組成は、大陸地殻を海洋地殻よりも密度が低くするので重要です。

海洋地殻は薄く、組成は主に苦鉄質です。 苦鉄質岩は、シリカが少なく、鉄とマグネシウムが多い鉱物を含んでいる。 苦鉄質岩(したがって海洋地殻)は大陸地殻の苦鉄質岩より密である。 大陸地殻は海洋地殻より密度が低いので、マントルの中で高く浮いている。 この密度の差の重要な結果として、もし地殻変動によって海洋地殻と大陸地殻が衝突するようなことがあれば、海洋地殻のプレートは大陸地殻のプレートの下のマントルへ押し下げられることになる。 組成は超苦鉄質で、苦鉄質岩よりさらに鉄とマグネシウムが多く、シリカはさらに少なくなっています。 マントルは全体として同じような化学組成だが、異なる鉱物組成や異なる物理的性質を持つ層がある。 マントルの深部では圧力の上昇によって鉱物構造が再構成されるため、異なる鉱物組成を持ちながら化学組成が同じであることもある

マントルより高い位置にある岩石は、カンラン石と輝石という鉱物が主成分のかんらん岩が一般的である。 図3.2のテーブルランズの岩石はかんらん岩の一種である。

図3.5 スイス・イタリアアルプスのエロージャイト(斜長石)。 赤褐色の斑点はガーネットである。 出典はこちら。 James St. John (2014) CC BY 2.0 view source

Lithosphere

岩石圏は、地殻とマントルの両方からなるので、きれいに分類されることはない。 地殻と、地殻の下側に張り付いているマントルの最上層から形成されているのです。 岩石圏の下には、溶けた岩石が微量に分散しているため、岩石圏と比べると弱い。 岩石層がその上を移動することによって変形するため、プレートテクトニクスにとって重要な役割を果たしている。

D”

D”(ディーダブルプライム)層とは、コアとマントルの境界から約200km上方にある謎の層である。 (地震波がその中を進むと速度が変わることから、その存在が分かっていますが、なぜ他のマントルと違うのかは分かっていません。 ひとつには、上部マントルと下部マントルの境界と同じように、圧力や温度などの条件によって、この領域で鉱物が再び変遷しているのではないかという考えがあります。 他の考え方は、小さなメルトプールが存在すること、または地震特性の違いは、コア-マントル境界の上に乗っている岩石圏の沈降スラブによるものであることです。 硫黄、酸素、シリコンなどの軽い元素も含まれることがある。 コアは非常に高温である(〜3500°〜6000°C以上)。 しかし、内核と外核の境界は太陽の表面とほぼ同じ温度であるにもかかわらず、外核だけが液体である。 内核が固体なのは、その深さでの圧力が非常に高く、コアが溶けないようになっているからだ