リソスフェア－アセノスフェア境界と、地殻－マントル境界

質問

さて、プレートテクトニクスで言う「プレート」とは、リソスフェアに
相当するもので、リソスフェアとアセノスフェアの境界は、
主に岩石の流動性の違いで区別されていることは良く分ります。
このとき、それらの境界はおよそ70～140kmだそうです。

一方、地殻－マントル境界は、その昔、地震波によって区別されたもので、
モホロビチッチによれば（？）、その境界はおよそ8～40kmぐらいだそうです。

さて、これらはそもそも区別する指標が違うので、お互いが相容れない
というのは良く分りますが、そもそも地震波には、リソスフェアと
アセノスフェアの境界のシグナルは出て来ないものなのでしょうか？

素朴な疑問です。どなたかご専門の方、教えて下さい。

回答No.1

TaRSu · ベストアンサー

結論から言いますと、シグナルはあります。いわゆる低速度層がそれです。

モホ面は、地表面付近で起きた地震波の伝わり方を、地表面での距離－時間（距離が基準）で比べた結果で発見されたものです。
地震波は地殻よりもマントル中の方が速度が大きい。したがって、ある距離よりも離れていると、単に地表面を伝わった地震波よりも、一旦地下に潜ってマントル中を進行した地震波の方が早く伝わります。
モホロビチッチはこの地震波の速度が不連続な変化をする面を、地震波の到達時間のグラフの奇妙な折れ曲がりから発見しました。

地震波の挙動を、地球レベルの広い範囲で調査し解析した結果、地中の地震波の進行速度が算出されました。これは深度の関数で、マントル中では基本的に深度が大きくなるにつれ速度も上がってゆきます。
ところが、海洋プレートの地下70～200km（この辺の値は文献によってまちまち）では地震波の速度が下がるエリアがあることが発見されました。これが低速度層です。
この低速度層よりも上はリソスフェアと呼び、低速度層じたいをアセノスフェアと呼びます。
大陸では、低速度層は海洋ほどはっきりとしていません。

リソ・スフェアのリソは「リトグラフ」のリトと同じで「岩石」とか言った意味を持ち、「岩石・圏」と訳します。つまり地震波を問題なく通す、岩石が硬い領域のことです。（スフェアはatmosphereなどと同じsphere）
対してアセノ・スフェアは「岩流・圏」と訳されます。元々、アセノスフェアは地震波の調査結果から流動性が高いと思われた領域に対して名付けられたのです。アセノスフェアも固体は固体なのですが、部分溶融しているために地震波は低速になると考えられています。部分溶融は、深度による温度と圧力の上昇のバランスによるものに加え、水分を含んだ岩石による成分変化も原因ではないかと考えられているようです。
大陸では水分はあまり供給されないので、深度による温度と圧力の変化により粘性が相対的に低くなるエリアが低速度層になります。

アセノスフェアとリソスフェアは地震波から発見されたもの、ということです。
乱文失礼いたしました。

参考URL：

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/chikyunokozo-02.htm

お礼

ご回答ありがとうございました。なるほど、地震波の速度でやはり分けられるのですか。
良く分りました。大変丁寧な説明ありがとうございました。

回答No.2

kabo-cha

No.1の方が非常に丁寧な回答をされているので完全に蛇足ですが、ひとこと。
地球の深さ方向の境界、とくにマントル中の境界を発見する手段は、地震波以外はほぼありません。
リソスフェアとアセノスフェアについても、地球熱力学から境界ができることは分かっても、その深さを具体的に決めるには地震波を観測する以外にないというのが現状のようです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
地球内部は基本的にすべて地震波を使って調べる訳ですね。良く分りました。