ウィルソンサイクルとイアペタス海

プレートテクトニクスによると、地球表層はいくつかのプレートに分けられ、それらの相対運動によってさまざまな変動や地殻構造が説明できる。プレートは大洋の真ん中にある中央海嶺で形成され、横滑りしていき、プレート沈み込み帯でマントルへと潜り込んでいく。現在の地球では、太平洋東部、インド洋、大西洋に巨大な中央海嶺がある。

太平洋では、海洋の周辺部に弧状列島や造山山脈が位置しており、太平洋プレートやナズカプレートの沈み込みが起こっている。ところが大西洋の両側のヨーロッパ、北米大陸、アフリカ、南米大陸にはプレートの沈み込みはみられない。大西洋は中生代にあったパンゲア大陸にリフトが形成され新しく拡大を始めた海洋地殻で作られている。

トランスフォーム断層の概念を提示してプレートテクトニクスの成立に多大な貢献を成し遂げたカナダの地質学者J.T. ウイルソンは、1966年にもう一つ重要な論文を発表している。「大西洋は閉じて再び拡大したのか？」と題するネイチャーの論文で大西洋の歴史を論じた。

図１は、古生代の生物地理区を示したものである。この図には、「太平洋型生物群集」と「大西洋型生物群集」が示されている。太平洋型生物群集は、北米大陸に広く分布しているが、海を隔ててグリーンランドやイギリス、スカンジナビア半島西部にまで分布していることが読みとれる。また、大西洋型生物群集は、ヨーロッパや北アフリカに分布しているが、大西洋を隔てて北米のニューファウンドランドにも分布が確認されている。

ウイルソンは、こうした海洋を隔てた場所に共通の生物種で特徴づけられる生物群集が分布していることは、現在の大西洋が形成される前に大陸が集まって一つの大きな大陸をつくっていたためであると考えた（図２）。これはウェーゲナーの大陸移動説でも説明されてきたものであり、彼の論文の重要性は別のところにある。

それは、イギリス、スカンジナビア半島西部、ニューファウンドランドなどで、異なる生物群集で特徴づけられる地塊が境界線で区切られるように隣接して配置していることの意味を読み解いたことである。ウイルソンによると、このような生物地理区の不連続は、かつてこの境界線には広大な海洋が広がっており、生物種の違いは地理的隔離によるものとされる。海を隔てて広がっていた地塊は、海洋が閉じていくにつれて互いに接近し、最後には海は消滅して巨大な造山帯が形成されたのではないか（図３）。

ウイルソンは、こうした仮説を裏づけるため、生物区の境界付近の地質構造を検討し、それらが断層によって接していることを指摘した。また、北米のアパラチア山脈付近では古生代末から中生代初期にかけて大西洋側から土砂が運ばれて堆積盆地が形成されていることもこうした大陸の歴史を反映したものであると主張した。

ウイルソンの考えを要約すると次のようになる。古生代には北米大陸とヨーロッパを隔てて古大西洋があった。やがてこの海は短縮して北米とヨーロッパが衝突し、アパラチア山脈ができ、ヨーロッパではカレドニア造山運動が起こった。中生代になると大陸の真ん中にリフトができ、再び海洋が拡大して現在の大西洋ができあがった。

こうした海洋底の拡大と消滅のサイクルは、ウイルソンのこの論文がきっかけとなって生み出された概念であり、ウイルソンサイクルと呼ばれている。また、古生代にあった古大西洋はイアペタス海と呼ばれている。