物理地質学、サスカチュワン大学第一版

マントルが対流することができるのは、非常に長いタイムスケールで流動して変形することができるからです。 つまり、地殻プレートは、地面に座っているイカダのようにマントルの上で静止しているのではなく、水に浮かんでいるイカダのように、マントルの上に浮かんでいるのです。 リソスフィアがどのくらいの高さで浮いているかは、リソスフィアを引き下げる重力と、マントルがリソスフィアの下降に抵抗する浮力のバランスによって決まる。 アイソスタシーとは、プレートを地球の中心に向かって引っ張る重力と、プレートを沈めようとするマントルの抵抗力が釣り合っている状態のことを言います。 右側のいかだは、固いコンクリートの上に置かれています。 コンクリートの強度が高すぎて変形しないため、2人で乗っても4人で乗っても、いかだは同じ高さにとどまります。 対照的に、ピーナッツバターの入ったプールに浮かんでいる左のイカダには、アイソスタシーが働いている。 一人だけだとピーナッツバターの中で高く浮いていますが、3人だと危険なほど低く沈みます。 この例では、水ではなくピーナッツバターを使用していますが、これはピーナッツバターの粘性（流動に対する硬さや抵抗力）が、地殻プレートとマントルの関係をよりよく表しているからです。 ピーナッツバターの密度は水とほぼ同じですが、粘度が高いため、いかだに人が加わった場合、いかだがピーナッツバターの中に沈むまでには、水に沈むよりも長い時間がかかることになります。

地球の地殻とマントルの関係は、筏とピーナッツバターの関係に似ています。 人が乗ったイカダは気持ちよく高いところに浮かんでいます。 3人乗ってもピーナッツバターより密度が低いので浮きますが、その3人にとっては不快なほど低い位置に浮きます。 地殻の平均密度は約2.6g/cm3で、マントル（平均密度は地表付近では約3.4g/cm3、深部ではそれ以上）よりも密度が低いため、マントルの上に浮いているのです。 山を作る過程で地殻に重さが加わると、地殻はゆっくりとマントルの奥に沈み、そこにあったマントル物質は押し流されていきます（図3.19左）。 侵食によって数千万年かけて山から物質が取り除かれて重さが減ると、地殻が反発してマントル岩石が逆流してきます（図3.19右）

Isostasy and Glacial Rebound

地殻とマントルは、氷河と同じような反応をしています。 氷河期の氷が厚く積もって地殻に重さが加わると、地殻が沈下してマントルを押し出すのです。 グリーンランドの氷床は、厚さが2500m以上もあり、地殻を海面下に沈めています（図3.20a）。

カナダの大部分は、世界の他の地域と同様に、過去12,000年の間に氷河の氷が失われた結果、今でもリバウンドしています（図3.21）。 最も隆起しているのは、ハドソン湾の西側の広大な地域で、ローレンタイド氷床が最も厚く、3,000 mを超えていました。約8,000年前にようやく氷がこの地域から去り、現在、地殻は約2 cm/年でリバウンドしています。 また、フェノ-スカンディアン氷床が最も厚かったヨーロッパ北部や、完新世に大きな氷が失われた南極大陸の東部でも、強い静力学的リバウンドが起こっています

ある場所での氷河のリバウンドは、その周辺の地域の地盤沈下を意味します（図3.21、黄色から赤色の領域）。 かつてのローレンタイド氷床やフェノ-スカンジアン氷床の周辺では、マントル岩が押し流されて下から持ち上げられていた地域が、マントル岩の逆流によって沈下しています。

How Can the Mantle Be Both Solid and Plastic?

地球のマントルが固体で硬い岩石であるにもかかわらず、粘性の高い液体のように対流しているのはなぜなのかと疑問に思われるかもしれません。

非ニュートン流体の良い例として、シリーパテの変形が挙げられます。 しかし、ゆっくりと応力を加えれば、液体のように変形します。 何時間もかけて重力の力を加えれば、液体のように変形して、ガラスの天板の穴から滴り落ちます（図3.22）。 同様に、マントルも、成長している（または溶けている）氷床のゆっくりとした、しかし安定したストレスの下に置かれると、流れていきます。

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