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地球:全球の異方性と大陸の厚さ

Nature 422, 6933 doi: 10.1038/nature01559

何十年にもわたり、大陸の根の深さについては活発な議論がなされてきた。熱流量、マントル捕獲岩、および電気伝導度の解析はすべて、性質が一様で、電気伝導性のある大陸の根の部分(いわゆる「テクトスフェア」)はせいぜい200〜250kmの厚さしかないことを示している。グローバル地震波トモグラフィーモデルの中にはこのような推定値と一致するものもあるが、地震波速度が大きく、もっと厚い領域が大陸楯状地の下にあり、その深さが少なくとも400kmに達していることを示すものもある。本論文ではこのような不一致は、地震学的異方性を考慮することで解決できることを示す。水平方向に偏極した横波が鉛直方向に偏極した波より速く伝播するという顕著な動径方向の異方性が、ほとんどの大陸塊(クラトン)の深さ250〜400kmの間に存在していることがわかった。このような異方性は、海盆下ではより浅い80〜250kmの間で見つかっている。我々はどちらの場合も、異方性はアセノスフェア内の低粘性の流路内における剪断に関係があると考える。このような低粘性の流路は、大陸と海洋では存在する深さが異なる。その場合地震学的に定義される「テクトスフェア」の厚みは古い大陸の下ではせいぜい200〜250kmとなる。「レーマン不連続面」は多くの場合、大陸の下の深さ約200〜250kmで観測され、「グーテンベルグ不連続面」は海洋の下の深さ60〜80kmで観測されているが、それらは共にリソスフェアの底と関連している可能性がある。これらはマントル内の流れにより引き起こされたアセノスフェア的異方性への移行を示しているのかもしれない。

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