マントル（地球内部）（読み）まんとる（英語表記）mantle

日本大百科全書(ニッポニカ)

マントル（地球内部）
まんとる
mantle

地球内部の核と地殻に挟まれた部分。地球の内部には地震波の速度が急激に変化する不連続面がいくつかあり、それらをもとに、中心から核、マントル、地殻に分けられている。マントルは地球体積の83％、質量では68％を占めている。マントルと核の境界は、アメリカの地震学者グーテンベルクにちなみ「グーテンベルクの不連続面」とよばれ、深さ2900キロメートルにあり、地殻とマントルの境界であるモホ面は大陸の下で30キロ～60キロメートル、海洋の下で5キロ～10キロメートルの深さにある。深さ400キロ～1000キロメートルの上部マントルでは、地震波速度や密度が急激に増加し遷移層とよばれることがある。なかでも670キロメートル付近の深さにある地震波の速度の不連続面は顕著で、この面を境にマントルは、上部マントルと下部マントルに分けられている。そして、深さ70キロ～250キロメートルには地震波速度の低下する層（低速度層）がある。ここではマントルを構成する物質が部分溶融している。このことから深さ100キロメートル付近のマントルの温度は1000℃以上であると考えられる。また、マントルと核の境界における温度は3000～5000℃であろうと推定されている。

　マントルを力学的性質からみると、低速度層より上の部分は低速度層に比べ粘性率は高く、粘性率ηを、SI単位パスカル秒（Pa・s）で表すと
　　η=10²²～10²⁵Pa・s
となり、剛体的な硬い層なのでリソスフェアとよばれ、その下のマントルは流動しやすく
　　η=10²¹Pa・s
となり、アセノスフェアとよばれている。リソスフェアはプレートともよばれ、マントル対流によってアセノスフェアの上を漂移し、大陸移動や海洋底拡大などプレートテクトニクスに大きくかかわっている。

　マントル最上部を構成する岩石は、キンバレー岩などのアルカリ岩を噴出する火成活動の際に捕獲岩として地表に運ばれるので、直接分析することができる。モホ面から深さ250キロメートルまでは、おもに橄欖(かんらん)石（オリビン）や輝石からなる橄欖岩でできている。マントル深部の化学組成や鉱物組成は直接推定することができないため、さまざまな説が唱えられている。従来は、深部マントルを構成する始源物質が分化して海洋地殻（玄武岩質）と最上部マントル（橄欖岩質）が形成されたと考え、深部マントルは橄欖岩と玄武岩を3対1の割合で混成した、仮想的な岩石パイロライトpyroliteからなっていると考えられていた。しかし、最近では地球形成期にマントルは溶融分化したため、下部マントルは上部マントルに比べてシリコンに富んでいるという説も注目されるようになってきた。この説によると670キロメートルの不連続面は、化学組成と鉱物組成の境界面である。いずれの説でも深さ450キロメートルと670キロメートル付近の地震波速度の急激な増加は、橄欖石→スピネル型Mg₂SiO₄→ペロブスカイト型MgSiO₃+マグネシオウスタイトという圧力増加に伴う相転移に起因していると考えられる。大局的にはマントルの主要元素組成は橄欖岩質であると考えてよいであろう。

［水谷　仁］

[参照項目] | アセノスフェア | グーテンベルク | 地球 | プレートテクトニクス | リソスフェア

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)