海洋地殻：組成、形成、ライフサイクル

組成と内部構造

海洋地殻は主に、玄武岩や斑れい岩に代表される、鉄とマグネシウムに富む苦鉄質の火山岩・貫入岩から成る（苦鉄質）。「シマ」という用語は歴史的には、これらの岩石のシリカ・マグネシウム組成を指し、比較的高いマグネシウム含有量を反映している。その鉱物組成には、輝石や斜長石などのケイ酸塩鉱物群が含まれる。

• 上部層：通常、海底で形成された枕状玄武岩と火山岩流から成る。
• 中部層：地表での噴火へマグマを供給したシート状岩脈群から成る。
• 下部層：深部で結晶化した層状斑れい岩と超苦鉄質岩から成る。

拡大中心での形成

新しい海洋地殻は、中央海嶺でプレートが引き離される場所において継続的に形成される。高温のマントル物質が部分溶融してマグマを生じ、それが上昇して結晶化し、玄武岩質地殻を形成する。マグマの供給と冷却が続くにつれて新しい地殻が付加され、より古い地殻は海嶺軸から側方へ運ばれる。地殻は時間とともに外側へ移動し、冷却され、海水と相互作用することで物理的・化学的性質が変化する。

ライフサイクル、年代と再循環

大陸地殻とは異なり、海洋地殻の寿命は地質学的時間尺度では比較的短い。海洋プレートの大部分は約2億年未満である。これは、収束境界において沈み込みによりマントルへ再循環されるためである。地殻は海嶺から離れるにつれて冷却され、より高密度になる。増大する重さと密度は、その地殻をマントルへ戻す作用を促し、そこで岩石サイクルの動的な働きに寄与する。

物理的性質と変動

典型的な厚さは約7～10キロメートルで、大陸地殻の大部分より薄い。一方、平均的な全体密度はより高く、苦鉄質組成を反映して、一般に約3.3 g/cm3とされる。局地的な変動も見られる。海台や島弧ではより厚い地殻、あるいは組成の異なる地殻が形成される。また、海嶺付近の熱水循環は化学組成を変化させ、特有の生態系を支える。

重要性と主な特徴

海洋地殻は海底地形を規定し、鉱床や熱水噴出孔を擁する。また、玄武岩質溶岩流の連続には地磁気逆転が記録されており、これは海底拡大説の確立に不可欠な証拠となった。古い海洋地殻の断片は、海底と上部マントルの一部が隆起して露出したオフィオライトとして大陸上に保存されることがある。現代の研究では、海底地形のマッピング、掘削、地球化学、地球物理学を組み合わせ、地殻の形成と進化についての理解を深めている。

関連概念の詳しい入門については、テクトニクスおよび海底拡大に関する資料を参照：リソスフェアの概要、海洋盆、苦鉄質岩の解説、岩石中のマグネシウム、ケイ酸塩鉱物群、密度の測定、単位と換算、岩石サイクル、マグマの生成。