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六章　ヒマラヤはなぜ高くなったか

　1 インド亜大陸はもぐり込んでいるか？ top

　大陸の移動の原因を、プレート・テクトニクス説で考えるにせよ、地球膨張説で考えるにせよ、インド亜大陸がユーラシア大陸と衝突したことが、ヒマラヤ山脈やチベット高原が隆起しはじめたきっかけになった、といえます。

　古地磁気の研究によると、インド亜大陸は、約四五〇〇万年前にユーラシア大陸と衝突してから現在までに、さらに、二〇〇〇キロメートル以上も北上したはずです。
　まえにのべたように、ヒマラヤ山脈−チベット地域では、衝上断層や地層の褶曲により、この地域の地殻が南北方向に約千キロメートル短くなったと考えられています。
　しかし、まだ残り千キロメートルの北上を考えなければならないので、インド亜大陸地殻がユーラシア大陸地殻の下をクンルン山脈付近まで、約千キロメートルももぐり込んだ、というのは都合のよい考えです。
　この考え方にしたがうと、ヒマラヤ山脈の隆起は、インド亜大陸がもぐりはじめた約四五〇〇万年前に、南のほうからはじまり、もぐり込みが北へ進むとともに、山脈の隆起も北へ移っていったはずです。
　しかし、これは、ヒマラヤ山脈の隆起は約二一〇〇万年前に北からはじまり、しだいに南におよんだという、これまでお話した地質学上の事実とはあいません。
　さらに、マントルの上に浮かんでいる軽い大陸地殻が別の大陸地殻の下に一〇〇〇キロメートルももぐり込んでいくということは、浮力や摩擦を考えると、力学的に不可能だという意見もあります。

　2  ヒマラヤやチベットはなぜ高くなったか top

　約四五〇〇万年前にインド亜大陸がユーラシア大陸に衝突するまでは、インド亜大陸の北側にあったテーチス海の海底（海洋プレート）は、ユーラシア大陸の下にもぐり込んでいました。
　海洋プレートは大陸プレートよりも重いので、もぐり込みやすいのです。
　そのため、チベットの下のマントル上部では、大量のマグマが形成され、それ加地殻上部や地表で固結して、膨大な深成岩や火山岩ができました。
　チベットの隆起はヒマラヤよりもはやくからはじまっていますが、その隆起はおもにマグマの活動によって厚くなった地殻の、アイソスタシーの回復によるものと考えられます。
　しかし、チベット高原はその頃から今のような高さであったわけではなく、ヒマラヤ山脈と同じように、比較的最近になって急激に高くなっています。
　一方、ヒマラヤ山脈でも花崗岩などのマグマの活動はありましたが、チベットにくらべるとその時代は新しく、量はかなり少ないのです。
　ヒマラヤ山脈の地殻が厚くなったのは、インド亜大陸の北側に厚くつもっだ浅い海の堆積物が、南北方向の圧縮によって褶曲して縮んだり、インド亜大陸の北縁の地殻が衝上断層によって、かわら屋根のように、繰り返し重なったりしたためだと考えられます。
　地殻が厚くなると、アイソスタシー回復の力でヒマラヤは隆起します。
　しかし、すでにのべたように、ヒマラヤ山脈はアイソスタシーから考えると高すぎるのです。
　インド亜大陸は先カンブリア時代の古い岩石からできているクラトンです。
　したがって、インド亜大陸の大陸プレートは、新しい時代のマグマ活動が活発だったチベットの大陸プレートにくらべると、はるかに冷たく、硬いのです。
　ヒマラヤ山脈の高すぎる高度は、アイソスタシーの回復の力（浮力）のほかに、丈夫なインド亜大陸が南北方向の圧縮力をうけて、ヒマラヤを支えているためだと考えられます。
　ヒマラヤ山脈が、チベット高原の南をふちどって、一段と高くなっているのもそのためかもしれません。
　簡単にいえば、チベット高原は、マグマの活動によってできた熱いユーラシア大陸プレートが浮力によって隆起し、それにたいして、ヒマラヤ山脈は浮力とともに、古い、冷たいインド亜大陸プレートの強さ（弾性）とそれを支える南北方向の圧縮力で高くなったといえます。

　ロッキー山脈やシャラネバダ山脈は四〇〇〇メートルの高度があり、内陸低地は一〇〇〇メートル以下の低地ですが、地殻の厚さは同じくらいで、ともに四〇キロメートルないし五〇キロメートルあります。
　シェラネバダ山脈とロッキー山脈の間にあるベーズン・アンド・レインジ地方では、地殻の厚さは二五キロメートルないし三五キロメートルですが、高さは一五〇〇メートルから二〇〇〇メートルもあります。
　それでは、山脈をつくっている地層や岩石ができた運動（造構造（ぞうこうぞう）運動）と、山が高くなった運動（造地形運動）との時期の関係は、どうなっているのでしょうか。
　インド亜大陸がユーラシア大陸にぶつかりはじめたのは、約四五〇〇万年前です。
　主（しゅ）中央衝上（しょうじょう）断層の運動や、地層の褶曲、地下深部でのマグマの活動は、約二〇〇〇万年前にはじまっていました。
　ところが、地表が盛り上がりはじめたのは、一二〇〇万年くらい前の中新世（ちゅうしんせい）中期からです。
　本格的に山脈ができてきたのは、約五〇〇万年前からはじまる鮮新世（せんしんせい）に入ってからです。
　さらに、第四紀、特に更新世（こうしんせい）中期になってからは、一段と隆起しています。
　このように、地表が隆起しはじめるのは、地下深部での造構造運動の時期よりも、かなり遅れていることが注目されます。
　このような例は、他の大山脈でもみられます。北アメリカのロッキー山脈やシェラネバダ山脈では、山脈をつくっている岩石や地質構造ができたのは中生代ですが、現在のような山脈ができたのは、ヒマラヤと同じで、新生代の第三紀後半から第四紀にかけてです。
　チベット高原の北縁をふちどるクンルン山脈や北のチンシャン山脈では、造構造運動ははるか昔の古生代にありましたが、現在のような七〇〇〇メートルにたっする山をつくった造地形運動は中新世に入ってからのことです。
　造構造運動でできた厚い地殻が、アイソスタシーの回復をめざして浮きあがるために山脈ができる、というアイソスタシー回復説ですと、スカンジナビア半島で、氷床がとけるとともに、アイソスタシーの回復によって隆起してきたように、地表の盛り上がりは地殻深部での運動にひきつづいて起こるはずです。
　しかし、ヒマラヤ山脈やロッキー山脈、テンシャン山脈などの例では、造構造運動と造地形運動の時代の差はあまりにもありすぎます。

　4  山脈が隆起する原因はマントルにある top

　地震波は、マントルにはいると、急に速くなります。縦波の場合、地殻の玄武岩質層で毎秒六・六キロメートル前後であった速度が、最上部マントルになると、毎秒約八キロメートルになります。
　これは、マントルが鉄やマグネシウムの多い、密度の大きい、かんらん岩でできているためです。
　ただし、マントルは、エクロジァイトという、化学組成は玄武岩と同じだが、密度のより大きい岩石からできているという意見もあります。
　マントル内における地震波の伝わり方の研究がすすむにつれて、マントル最上部では、地震波速度が一様でないことがわかってきました（表4）。
　たとえば、北アメリカのシェラネバダ山脈やベーズン・アンド・レインジ地方の地下のマントル最上部での縦波の速度は、普通よりも遅く、毎秒七・七〜七・九キロメートルです。
　これは、ここのマントル最上部が、ほかのところよりも柔らかい、つまり、温度が高いことを示しています。

　5  削られて高くなったヒマラヤ山脈 top

　イギリスの地質学者Ｌ・Ｒ・ウェジャーは、一九三三年のエベレスト登山隊に参加し、頂上まぢかの八五七〇メートルまで登りました。
　当時、ネパールは外国人の入国を禁止していましたので、エベレスト登山は北のチベット側からでした。
　彼は、ツァンポ川やプンチュ川の流域を調査し、ヒマラヤ山脈がチベット高原にくらべて、一段と高くなっているのは、ヒマラヤ山脈がチベット高原よりも激しく侵食されたために、そのアイソスタシー回復によって隆起した結果である、と考えました。

いま、密度ρ1、厚さ1キロメートルある岩層が、より大きい密度ρ2をもつ岩層に浮かんでいるような高原を考えます（図77）。 　その地表が侵食作用によって一様にh1キロメートル削られたとします。 　そうするとアイソスタシーの回復によって軽くなった分だけ浮きあがってきます。この隆起分をh2キロメートルとします。 　侵食前（1）も侵食後（2）もアイソスタシーが成立しているとしますと、深さＨキロメートルでの圧力（深さＨキロメートルから上の部分の重さ）は等しいはずです。 　したがって、面積を一定とすると、式�@が成り立ち、h2は式�Aのようになります。 　いま、上部の密度痢を一立方センチメートルあたり二・六グラム、下部の密度ρ2を一立方センチメートルあたり三・四グラム、削られた厚さんを一〇〇〇メートルとすると、隆起分h2は約七六五メートルになります。 　つまり、地表の岩石が一〇〇〇メートル侵食されても、地表面が低くなるのは二三五メートル（一〇〇〇メートル−七六五メートル＝二三五メートル）だけです。 　ところで、チベット高原は、五〇〇〇メートル前後のゆるく起伏した地形ですから、一様に侵食されて、チベット面が残ったと考えてもよいかもしれませんが、ヒマラヤ山脈の場合はそういきません。図8（一章）をもう一度みてください。 　この図は、ネパールからブータンにかけての、高ヒマラヤ帯の主稜線を、東西に、山脈と平行にきった地形断面図です。 　ヒマラヤを南北に横断して流れる川が深い谷をつくっているのがわかります。 　ベンガル湾からくるモンスーンはヒマラヤにあたって、雨や雪を降らせるので、ヒマラヤの侵食作用は、チベット高原での侵食とは比較にならないほど激しく、このようなのこぎり型の深い谷を刻みます。 　この場合のモデルは、図78のようになります。

　ここでも、侵食前（1）と侵食後（2）でアイソスタシーが成り立っているとしますと、式�Bが成り立ち、h2は式�Cのようになります。
　ρ1、ρ2、h1を前と同じとしますと、h2は前の半分、約三八二メートルになります。
　ここで、注意してほしいのは、侵食後（2）の図でわかるように、深さh1の谷がきざまれても、山の頂上部はほとんど侵食されないで、もとのままですから、結果として、山頂は逆に三八二メートル高くなるということです。
　侵食されて、山が低くなるかと思ったら、逆に高くなるというのはおもしろいですね。
　ヒマラヤ山脈がチペッ上局原の南縁で一段と高くなっていたり、数十万年前から上昇速度が急に速くなってきた理由のひとつは、ヒマラヤ―チベット地域がある程度高くなると、モンスーンの影響によって、特に南縁のヒマラヤが激しく侵食され、深い谷が刻まれて、アイソスタシーの回復によって、山頂部が逆に高くなったことにあるのかもしれません。

　6  ヒマラヤ山脈と日本列島 top

　この本のはじめに、ヒマラヤ山脈の二つの疑問として、「なぜ世界一高くなったのか」、「なぜチベット高原の南端をふちどって一段と高くなっているのか」をあげました。
　山脈が高くなった順序を考えてみると、「なぜ山脈の隆起は北からはじまり、南へ移ってきたのか」という疑問がでてきました。
　これまでこの本を読んでくださったみなさんには、これらの疑問の答えはもうわかったことと思います。
　ここで、いままでお話してきたことをまとめて、もういちどヒマラヤの生い立ちをたどってみましょう。
　ヒマラヤ山脈をつくっているおもな地層や岩石は、数億年以上昔の先カンブリア時代から中生代にかけてできたものです。
　しかし、山脈ができたのはずっと新しいできごとです。
　古い時代にも、何回か山脈ができたのでしょうが、現在のヒマラヤ山脈のはじまりは、テーチス海が消滅したあとの、まだ低くゆるやかな準平原状の地形だったころです。
　それは、いまから三〇〇〇万年前ないし二〇〇〇万年前のころです。
　しかし、同じように低い準平原であったチベットの地下深部では、もっと前から、大量のマグマの活動や変成作用、褶曲運動、衝上断層運動などがありました。
　そのため、地殻が厚くなり、アイソスタシーの回復の力によって高くなりつつありました。
　インド亜大陸とユーラシア大陸の境界がどこか、つまり、インド亜大陸が北へどこまで広がっていたかという問題はありますが、この地下深部での活動の原因は、テーチス海の海洋地殻がユーラシア大陸の下にもぐり込んだことにあります。
　ヒマラヤでは、インド亜大陸が北へ押しつける圧縮力によって、テーチス海堆積物は褶曲し、厚くなりました。
　また、大きな衝上断層運動が、インダス・ツァンポ帯、主中央衝上断層帯、主境界断層、ヒマラヤ前縁衝上断層と南へ移るにしたがって、隆起運動は南へおよんでいきました。
　このヒマラヤ山脈の盛り上がりには、衝上断層による地層や岩層の繰り返しによって厚くなった地殻の浮力のほかに、硬いインド亜大陸プレートの強さ（弾性）もはたらいていました。
　ヒマラヤ山脈やチベット高原の隆起は、約五〇〇万年前の鮮新世に入った頃から急になり、特に、ヒマラヤ山脈は、数十万年前の更新世中期になると、いっそう速く隆起するようになりました。
　これには、アイソスタシー回復の力やインド亜大陸が北へ押しつける力のほかに、マントル内部での上昇流運動（マントル・ダイアビル）などによる最上部マントルの変化（低速度層の上昇と拡大など）が関係していたと考えられます。
　隆起によって、南斜面での雨量は多くなり、侵食量は大きくなります。
　その結果、アイソスタシー回復の力によって、チベット高原をふちどって、ヒマラヤ山脈が一段と上昇します。
　この隆起は降雨量をさらに増大させ、山脈はますます成長します。
　このようにして、世界最高の山脈ヒマラヤができたと考えられます。
　すでにおわかりのように、大山脈が形成される基本的条件のひとつは、厚い地殻ができることです。
　厚い地殻ができる原因としては、大きくみると、二つあります。
　ひとつはヒマラヤ山脈に代表されるような大陸と大陸が衝突して、衝上断層や褶曲運動、マグマ活動によって地殻が厚くなる、衝突タイプです。
　このタイプの山脈はヒマラヤ山脈、アルプス山脈、ウラル山脈、テンシャン山脈のように、大陸の内部にみられるものです。
　もうひとつは、海洋プレートがほかのプレートの下にもぐり込んで、活発なマグマ活動かおこり、大量の火成岩ができたり、地層が褶曲したりして、厚い地殻ができる、もぐり込みタイプです。
　この例としては、アンデス山脈やシェバネバダ山脈のような大陸縁辺にある山脈や、日本列島のような島弧があります。
　日本列島は、ユーラシア大陸の東のふちにそびえる大山脈とみることができますが、ヒマラヤ山脈といろいろな点で似ています。
　日本列島の場合には、太平洋の底を基準とすると、ともに高度は数千メートル以上あり、弧状をしています。
　弧の前面には、それぞれ亜ヒマラヤ帯、日本海溝という沈降帯があり、背後にはチベット高原、日本海という高地があります。
　山脈の上昇についても似たところがいくつかあります。
　日本列島の地殻の厚さは二五キロメートルないし三五キロメートルあり、地殻のわりには高いといえます。
　日本列島の下の最上部マントルにおける地震波（縦波）の速度は毎秒七・五キロメートルから七・九キロメートルで、通常の最上部マントルにくらべると、かなり遅いですから、日本列島の三〇〇〇メートルという高さは最上部マントルの速度が遅いことに関係があるかもしれません。
　また、日本列島でも、ヒマラヤ山脈と同じように、造構造運動と造地形運動の時期がかなりずれていることがわかっています。
　日本列島では新第三紀・中新世に、グリーン・タフ変動とよばれる海底火山活動を中心とした造構造運動かありました。
　その後、鮮新世から更新世にかけて、ブロック（地塊）状の昇降運動（造地形運動）があり、日本列島の現在の地形ができました。
　島弧変動（あるいは六甲変動）とよばれるこの地殻変動の原因として、日本列島の下にもぐり込んでいる太平洋プレートによる東西方向の圧縮力を考える説と、上部マントルにたっする深部での変動を考える説があります。
　日本列島のように大きく成長した島弧などもふくむ、多くの若い造山帯にみられる、第四紀に入ってからの急速な山脈成長は、最上部マントルの変化と関係があるかもしれません。
　つまり、第四紀に入ってから、なにかの原因（マントル・ダイアピルやプレートのもぐり込みなど）で低速度層が厚くなって、浅いところまで拡大し、低速度層までをふくめたアイソスタシー回復の力やマントルの上昇流の力で地表が盛り上がり、山脈ができたのだと考えられます。
　島弧や大陸縁辺の山脈のような、もぐり込みタイプの山脈では、海洋プレートのもぐり込みによる最上部マントルの変化が考えられます。
　しかし、内陸部にあるヒマラヤ山脈やチベット高原、テンシャン山脈などのような衝突タイプの山脈では、プレートの大規模なもぐり込みは考えられません。
　このような大陸内部にある山脈の下の最上部マントルの変化は、マントル・ダイアピルに原因があるとも考えられますが、くわしいことはこれからの研究課題です。

　ソ連のコラ半島で行われているような超深層ボーリングが、現在、日本をふくめ、世界各地で計画されています。「ジオトラバース計画」という、大陸やヒマラヤ山脈のような大山脈を横断する地質調査や人工地震、重力調査によって、大陸地殻の地下構造をあきらかにしようという研究も、各国の協力で行われています。
　精密な地震観測によって、問題となっている最上部マントルから低速度層にかけての構造や性質についての研究もすすんでいます。
　また、「リソスフェア計画」という、世界の地質学者や地球物理学者が力をあわせて、プレート（リソスフェア）の実態を集中的に研究する計画も行われています。
　「山脈はどうしてできるのか」がもっとよくわかるのも、そう遠いことではないと思います。