海嶺と海洋底拡大Mid-Ocean Ridges and Seafloor Spreading

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 海洋底の岩石の年代は、中央海嶺の近くと海溝の近くでどちらが古いと思いますか。また、海の深さはどちらが深いと思いますか。Do you think the seafloor rocks are older near the mid-ocean ridge or near the trench? And where do you think the ocean is deeper?💡 新しい海洋底はどこでつくられ、つくられたあとどこへ移動していくのでしょうか。Where is new seafloor made, and where does it move after it forms?
2. プレートが広がる速さを2倍にすると、1回の地磁気逆転の間にできる縞の幅はどうなると思いますか。If the plates spread twice as fast, what do you think happens to the width of the stripe formed during one period between magnetic reversals?💡 「距離＝速さ×時間」を思い出しましょう。Remember that distance = speed × time.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態(半拡大速度 v = 3.0 cm/年、磁場逆転の間隔 T = 1.0 百万年、海溝側の速度比 r = 1.00)で断面図を観察し、「マグマ上昇」の矢印の上、「中央海嶺」の割れ目でだけ明るい黄色の新地殻ができ、白黒の磁気縞が左右へ運ばれる様子を確認する。必要なら「一時停止」で止める。In the starting state (Half spreading rate v = 3.0 cm/yr, Time between magnetic reversals T = 1.0 million yrs, Trench-side speed ratio r = 1.00), watch the cross-section: bright yellow new crust forms only at the crack of the "Mid-ocean ridge" above the "Rising magma" arrow, and black-and-white magnetic stripes are carried to both sides. Use "Pause" if needed.
2. 海底上の年代の目盛り(5, 10, 15…)と下部の色(年代の凡例)を見ながら、海嶺から離れるほど年代が古くなり海底が深くなることを確かめる。右の表示で「海溝に届く海洋底の年代」と「海溝付近の水深(年代式)」を読む。Using the age tick numbers on the seafloor (5, 10, 15, ...) and the lower color band (age legend), check that the seafloor gets older and deeper away from the ridge. Read "Age of seafloor reaching the trench" and "Depth near the trench (age formula)" in the panel.
3. 「半拡大速度 v」を 6.0 cm/年 にして、「縞幅 左 v×T」「縞幅 右 r·v×T」と(実測)の値の変化を読む。v を 3.0 に戻し、「磁場逆転の間隔 T」を 2.0 百万年 にして同じように読む。Set "Half spreading rate v" to 6.0 cm/yr and read how "Stripe width, left v×T" and "Stripe width, right r·v×T" and their measured values change. Return v to 3.0, set "Time between magnetic reversals T" to 2.0 million yrs, and read them again.
4. T を 1.0 に戻し、「海溝側の速度比 r」を 2.00、次に 0.50 にして、左右の縞幅、画面上部のプレート運動の矢印(cm/年)、「沈み込み速さ」「海溝に届く海洋底の年代」を比べる。Return T to 1.0, then set "Trench-side speed ratio r" to 2.00 and then 0.50. Compare the left and right stripe widths, the plate-motion arrows (cm/yr) at the top of the view, "Subduction speed" and "Age of seafloor reaching the trench".

3確かめようCheck

1. 新しい海洋底はどこで生まれていましたか。磁気縞は海嶺に対してどう並んでいましたか。Where was new seafloor being formed? How were the magnetic stripes arranged relative to the ridge?→ 中央海嶺の割れ目の直下だけで、上昇したマグマが冷え固まって黄色い新地殻ができていた。途中から海底が湧くことはない。r = 1 のとき、正磁極(黒)と逆磁極(白)の縞が海嶺を軸に左右対称に並び、同じ幅(30 km)で外側へ移動した。Only directly under the crack of the mid-ocean ridge, where rising magma cooled and hardened into yellow new crust; seafloor never appeared anywhere else. With r = 1, normal (black) and reversed (white) stripes were mirror-symmetric about the ridge and moved outward with the same width (30 km).
2. v = 6.0 cm/年 や T = 2.0 百万年 にすると、縞幅はいくつになりましたか。What did the stripe width become at v = 6.0 cm/yr or T = 2.0 million yrs?→ どちらも 30 km から 60 km(実測も 60 km)になった。縞幅＝半拡大速度×逆転間隔で、3 cm/年 = 30 km/百万年 なので 30 km/百万年 × 1 百万年 = 30 km、速さか間隔を2倍にすると幅も2倍になる。In both cases it changed from 30 km to 60 km (measured 60 km too). Stripe width = half spreading rate × reversal interval; 3 cm/yr = 30 km per million years, so 30 km/Myr × 1 Myr = 30 km, and doubling either the speed or the interval doubles the width.
3. 初期状態で、海溝に届く海洋底の年代と水深はいくつでしたか。In the starting state, what were the age and depth of the seafloor reaching the trench?→ 年代は約 15.7 百万年、水深は約 3.89 km だった。海溝は海嶺から 470 km の位置なので 470 km ÷ 30 km/百万年 ≈ 15.7 百万年、d = 2.5 + 0.35√15.7 ≈ 3.89 km となり、海嶺(約 2.5 km)より深い。The age was about 15.7 million years and the depth about 3.89 km. The trench is 470 km from the ridge, so 470 km ÷ 30 km/Myr ≈ 15.7 Myr, and d = 2.5 + 0.35√15.7 ≈ 3.89 km, deeper than at the ridge (about 2.5 km).
4. r = 2.00 と r = 0.50 では、右側(海溝側)の縞幅と沈み込みはどう変わりましたか。How did the stripe width on the right (trench) side and subduction change at r = 2.00 and r = 0.50?→ r = 2.00 では右側の縞幅が 60 km(左は 30 km)、沈み込み速さ 6.0 cm/年 になり、海溝に届く海洋底は約 8 百万年と若くなった。r = 0.50 では右側の縞幅が 15 km、沈み込み速さ 1.5 cm/年 で、海溝に届く海洋底はより古くなった(約 31 百万年へ向かう)。縞が左右非対称になった。At r = 2.00 the right stripes were 60 km wide (left 30 km), subduction speed was 6.0 cm/yr, and the seafloor reaching the trench became younger, about 8 Myr. At r = 0.50 the right stripes were 15 km wide, subduction speed was 1.5 cm/yr, and the seafloor reaching the trench became older (heading toward about 31 Myr). The stripes became asymmetric.

4考えようThink further

1. 海嶺から離れるほど海が深くなるのはなぜでしょうか。Why does the ocean get deeper farther from the ridge?→ 海嶺でできたばかりのリソスフェアは高温で膨らんで軽いが、時間とともに冷えて密度が大きくなり、厚くなって沈むから(熱的沈降)。年代は海嶺からの距離に比例するので、水深 d ≈ 2.5 + 0.35√t のように距離とともに深くなる。Newly formed lithosphere at the ridge is hot, expanded and light; over time it cools, becomes denser and thicker, and sinks (thermal subsidence). Since age increases with distance from the ridge, depth increases too, following d ≈ 2.5 + 0.35√t.
2. 海洋底の磁気縞が左右対称に並んでいることは、海洋底拡大説の証拠としてなぜ重要なのでしょうか。Why is the symmetric pattern of magnetic stripes important evidence for seafloor spreading?→ 岩石は冷え固まったときの地磁気の向きを記録する。海嶺で生まれた海洋底が左右に同じように運ばれるなら、同じ時期の縞が海嶺から等距離に対称に並ぶはずであり、実際の観測がそうなっていることが、海嶺で海洋底が生まれて広がっている証拠になる。縞幅から拡大速度も求められる。Rocks record the direction of Earth's magnetic field when they cool. If seafloor born at the ridge is carried equally to both sides, stripes of the same age must lie at equal distances on each side. Observations show exactly this, which is evidence that seafloor forms at ridges and spreads. The stripe widths also give the spreading rate.

よくある誤解Common misconceptions

• 「海底はどこも同じくらい古く、深さも一定」という誤解。海洋底は海嶺が最も若く浅く、離れるほど古く深くなる。"The seafloor is about the same age and depth everywhere." In fact, the seafloor is youngest and shallowest at the ridge and older and deeper farther away.
• 「磁気縞は磁石の性質をもつ岩石が帯状に並んでいるだけで、時間とは関係ない」という誤解。縞は地磁気の逆転の歴史を記録しており、縞幅は拡大速度×逆転間隔で決まる。"Magnetic stripes are just bands of magnetic rock with no link to time." The stripes record the history of geomagnetic reversals, and their width equals spreading rate × reversal interval.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)