科学者たちは、マントルの動きが「大不適合」の存在に関与している可能性があることを発見した

要約:

地球の年齢は約 45 億年ですが、世界の多くの地域の岩石層には不可解な時間のギャップがあります。いくつかの古代の岩石とその上の若い堆積岩の間では、数億年、さらには 10 億年以上の地質学的記録が失われています。

大不適合は、地質学における最も有名な未解決の謎の 1 つです。通常、岩石層は時間の経過とともに蓄積し、若い堆積物が古い岩石を覆い、地球の歴史を追跡する継続的な記録を作成します。しかし、大不一致が発生する場所では、約5億4千万年前のカンブリア紀初期に形成された堆積岩が、10億年以上前の古代の結晶岩を直接覆っていることがよくあります。

岩石層間のこの大きな時間差は、その間の長い期間に形成された岩石が消失したか、局所的に保存されていないことを意味します。

グランド キャニオンは、この現象を観察できる最も有名な場所の 1 つです。峡谷の壁では、約 5 億 4,000 万年前に形成されたタピーツ砂岩が、10 億年をはるかに超えるヴィシュヌ片岩などの古代の基盤岩を直接覆っています。両者の間には数億年の地質学的時間のギャップがあります。

同様の現象は北米に限定されません。関連する地質学的境界は、ヨーロッパ、オーストラリア、アフリカ、アジアでも見られます。ただし、地域によって失われた期間は異なり、約 2 億年前のものもあれば、10 億年以上前のものもある。

これまで科学者たちは、地球規模の浸食、古代の氷河活動、プレートテクトニクスの変化など、さまざまな説明を提案してきました。特に新原生代後期に起こった地球規模の氷河現象は、かつては大規模な岩石侵食を引き起こしたと考えられていた。しかし、これらの理論では、なぜ遠く離れた大陸に大不適合が形成されるのか、またなぜ一部の地域の侵食界面がこれほど長期間保存され得るのかを完全に説明することはできません。

今回、研究チームは地球深部のマントルの動きに注目しました。

マントルは地殻の下にあり、高温の固体岩石で構成されています。マントル物質は液体ほど速くは流れませんが、数百万年から数億年の時間スケールでゆっくりとした対流運動を行うことができます。これらの深部の動きは地球の表面の高さを変化させ、広い大陸地域を徐々に隆起または沈下させる可能性があります。

ウロンゴン大学の博士候補者である研究リーダーのサントシュ ドゥンガナ氏と、彼の指導教員であるニコラス フラメント准教授は、コンピュータ モデルを使用して、マントル対流と数億年にわたる大陸の垂直運動の関係をシミュレーションしました。

モデルによると、約 10 億年から 5 億 4,000 万年前の新原生代に、マントル内部の高温物質の流れにより、ローレンシア、バルティカ、中国北部の古代大陸核が徐々に隆起した可能性があります。

ローレンシアは古代北アメリカ大陸の中心部の前身であり、バルト大陸は今日の北欧地域の重要な地質学的基盤を形成しています。研究者らは、これらの地域が長期にわたる地表隆起のプロセスを経験し、元々は地下に埋もれていた古代の岩石を徐々に露出させたことを発見した。

岩石が長期間露出すると、風化、川の流出、その他の浸食プロセスにより、岩石や堆積物の上部層が継続的に除去される可能性があります。何億年にもわたる浸食の後、地球の歴史を記録した可能性のある多数の岩石層が完全に除去され、古代の結晶質の岩石の表面だけが残されました。

しかし、それだけでは岩が消えた理由を説明するのに十分ではありません。大不適合に関するもう 1 つの不可解な疑問は、なぜ侵食された表面が完全に破壊され続けるのではなく、時間が経っても保存されたのかということです。

研究者らは、鍵となるのはその後の大陸の沈下であると考えています。

約 5 億 4,000 万年前の地質時代である顕生代に入ると、マントルの運動パターンが変化し、それまで隆起していた大陸核が徐々に沈下しました。表面レベルが低下すると、海水がこれらの長い間侵食された領域を再び覆い始め、新しい堆積物が蓄積して、古い岩石を新しい地質学的記録から分離します。

言い換えれば、以前の大陸の隆起は大量の岩石の除去に貢献しましたが、その後の大陸の沈下は浸食によって形成された地質界面の保存に役立ちました。何億年も続いた 2 つの地球深部のプロセスが連携して、今日見られる大不整合を生み出しました。

研究者らは、コンピューター モデルによって予測された隆起と沈下の領域が、北米、北ヨーロッパ、中国北部などの明らかな分布を持つ領域における大きな不適合表面の実際の分布と非常に一致していることを発見しました。この地理的対応関係は、大不一致の形成におけるマントル運動の関与を裏付ける重要な証拠となります。

ニコラス・フラメント氏は、長期にわたる隆起とその後の長期にわたる沈下が、大量の岩石を除去し、侵食された表面を保存する理想的な条件を作り出したと述べた。過去の説明の多くは、長い地質学的時間スケールにわたる地球深部の実際の動きを完全には組み込んでいませんでしたが、この研究はマントルの力学を地表の地質学的記録に結び付けることを試みています。

この研究は、より広範な地質学的意味も持っています。これは、地球の表面で見られる岩石層が、降雨、川、氷河、海洋などの外力の影響を受けるだけでなく、数千キロメートルの深さでの長期的なマントルの動きによっても制御されている可能性があることを示しています。地球内部のゆっくりとした変化は、大陸の隆起、浸食、堆積などのプロセスを通じて、数億年後に明確に識別できる地質学的痕跡を残すことがあります。

この研究論文のタイトルは「地球深部の大不適合の起源」で、Santosh Dhungana と Nicolas Flament の共著です。この研究は、2026 年 11 月 4 日に Nature 誌に掲載されました。この研究は、オーストラリア研究評議会から資金提供を受けました。

もちろん、この研究は、大不適合がすべての地域でまったく同じプロセスによって形成されることを意味するものではありません。大陸が異なれば地質進化の歴史も異なり、欠落している期間も異なります。研究チームが提案したマントル力学モデルは、主にいくつかの重要な領域における大きな不適合の形成と保存メカニズムを説明します。

この発見の最も興味深い点は、地球の歴史の失われたように見える章が、偶然に失われたわけではないかもしれないということです。彼らの消滅自体は、地球内部で起こった大規模な変化を記録しているだけです。これらの失われた岩石層を研究することで、科学者たちは数億年前の地球深部の動きや、古代の大陸が時間の経過とともにどのように隆起、崩壊し、再形成されたかをさらに再現できる可能性があります。