付加体

付加体とは

付加体（ふかたい、英: accretionary prism）とは、海洋プレートが海溝で大陸プレートの下に沈み込む際に、海洋プレート上に堆積した様々な物質が剥ぎ取られ、大陸側に付加して形成される地質構造のことです。海洋プレートは、海嶺で生成され、ゆっくりと移動しながら様々な物質を堆積させ、最終的に海溝で地球内部へと沈み込みます。この過程で、海洋プレート上の堆積物の一部が、プレートの沈み込みに伴い大陸プレートに付着し、付加体を形成します。

付加体の形成過程

海洋プレートは、海嶺で誕生した後、移動するにつれて様々な堆積物を蓄積します。まず、海嶺付近では熱水活動による金属鉱床が形成され、大洋では放散虫の殻からなるチャートや、生物の遺骸を含む石灰岩が堆積します。海底火山やサンゴ礁も、プレートと共に移動します。海溝に近づくと、大陸から運ばれた土砂や岩石も堆積します。これらの堆積物が、海洋プレートが沈み込む際に剥ぎ取られ、大陸プレートの縁に押し付けられるようにして付加体が形成されます。新しい付加体は、古い付加体の下に潜り込みながら大陸側へ押し上げられるため、付加体内部は複雑な構造を持ちます。

付加体内部では、逆断層が多数存在し、地層の重なり順序が通常とは逆になっていることがあります。また、海洋プレートと共に地下深くに沈み込んだ堆積物の一部は、大陸プレートとの摩擦によって高温高圧の環境に置かれ、変成作用を受けて特有の変成岩を形成します。これらの変成帯も広義の付加体と捉えることができます。

日本列島と付加体

日本列島の大部分は、過去の海洋プレートの沈み込みによって形成された付加体で構成されています。約3億年前から現在に至るまで、断続的に海洋プレートが沈み込み、その都度、新しい付加体が形成されてきました。これにより、日本列島は複雑な地質構造を持つに至りました。

日本列島では、以下の年代ごとの付加体が確認されています。

古生代石炭紀から中生代三畳紀: 北九州、中国地方、上越地区に分布。秋吉台の鍾乳洞で有名な石灰岩はこの時代の付加体です。
中生代ジュラ紀: 九州中部、四国北部、近畿地方、中部地方、関東地方に分布。伊吹山や金生山がこの時代の付加体であり、中央構造線はこの付加体の中にあります。
中生代白亜紀から新生代古第三紀: 九州南部、四国南部、紀伊半島南部、中部地方の一部に分布。四万十帯が代表的な地層です。
新生代新第三紀以降: 南海トラフでフィリピン海プレートが沈み込むことで、現在も四国沖で付加体が形成されています。

付加体から得られる情報

付加体は、過去の海洋環境や地殻変動を知る上で非常に重要な手がかりとなります。海洋プレートは、古くなるとマントルに沈み込んでしまうため、2億年以上前の海洋の情報は失われてしまいます。しかし、付加体は、古い海洋底や海山、サンゴ礁などの情報を記録しており、古代の海洋環境を解明する上で貴重な存在です。特に、サンゴ礁からなる石灰岩は、古代生物の化石を多く含み、当時の生物相を知る上で重要です。

また、付加体を構成する岩石の種類や構造、年代などを分析することで、プレートテクトニクスの理解を深めることができます。近年では、放散虫の微化石分析や、ジルコンを用いたウラン鉛年代測定法など、年代分析技術の進歩により、付加体の形成年代や、より詳細な構造が明らかになってきました。

付加体の研究事例

付加体の研究は、地球史における様々な謎を解明する上で重要な役割を果たしています。

例えば、西オーストラリアのピルバラ地域では、25億年以上前のチャート層から最古の原核生物様の化石が発見されました。このチャート層は、海底火山活動によって形成されたもので、当時の海洋環境を解明する上で重要な手がかりとなっています。

また、岐阜県鵜沼の付加体チャート層からは、地球史上最大級の大量絶滅であるP-T境界（ペルム紀と三畳紀の境界）における、大洋での酸素欠乏現象「スーパーアノキシア」の証拠が見つかりました。この発見は、付加体が地球規模の環境変動を記録していることを示す重要な例です。

まとめ

付加体は、海洋プレートの沈み込みによって形成される複雑な地質構造であり、過去の地球環境や地殻変動を知る上で非常に重要な情報源です。日本列島の形成にも深く関わっており、その研究はプレートテクトニクスや地球史の解明に不可欠です。付加体の研究は、地球の歴史を紐解く鍵となるでしょう。

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