Quantitative understanding of the effects of supercontinental cycles on sea-level changes on scales ranging from hundreds of millions to tens of millions of years

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過去の地球の海水準変動の最も長い周期、つまり、第一次海水準変動の周期は、地球史における超大陸の形成と分裂の繰り返し（超大陸サイクル）の周期である約5～7億年の半分かそれよりも短い2～3億年と考えられている。超大陸の形成のシナリオには、超大陸が分裂して形成された内海が縮小する「内転」パターン（いわゆるウィルソンサイクル）と、超大陸を取り囲んでいた外海が縮小する「外転」パターンが提案されている。またそれらのエンドメンバーモデルに加え、内海と外海がそれぞれ部分的に縮小して超大陸が形成される「混合」パターンも考えられる。約3億年前に形成された超大陸パンゲアは内転パターン、原生代中期から初期に形成された超大陸ロディニアは外転パターンで形成されたという説がある。一方、古地磁気学的研究や地質学的研究、また、マントル対流の数値シミュレーション研究からは、未来の地球上に形成される「次の超大陸」は外転パターンか、むしろ混合パターンで形成されることが予測されている。そこで今年度は、そのような異なる超大陸サイクルのパターンを考慮したマントル対流の比較的簡単な概念的モデルを構築し、超大陸サイクルが第一次海水準変動曲線に与える影響を調べた。海水準変動の周期や振幅を制御するいくつかの自由パラメータのもとで、設定した海洋プレートの年代に対応する水深から海水準変動の時間変化を解析した結果、層序学・堆積学的証拠から推定される過去（顕生代）の地球の海水準の長期変動を復元するためには、外海と内海における古い年代の海洋底が一定の深さに漸近して（平坦化：フラットニング）、水深が浅くなる効果が重要であることがわかった。さらに、プレートの沈み込みに伴う海水の体積の絶対量の変化は、超大陸パンゲアが分裂した約2億年前以降の海水準変動曲線を説明するために重要であることも示唆された。