ベア海山

海山は、海底から隆起しているが水面（海面）には達していない大きな海底地形で、島や小島、断崖岩ではない。海山は典型的には急激に隆起した死火山から形成され、通常海底から高さ100～4,000メートル（330～13,120フィート）の場所で発見される。海洋学者は、海底から少なくとも1,000メートル（3,281フィート）の高さに聳え立つ独立した地形として海山を定義し、特徴的に円錐形をしている。[1]山頂は水面下数百～数千メートルで発見されることが多く、深海にあると考えられる。[2]地質学的時間の経過とともに進化する過程で、最大の海山は海面に達し、波の作用で頂上が浸食されて平らな面になることがある。このような平らな頂上を持つ海山は、海面下に沈んだ後、「ギヨ」または「テーブルマウント」と呼ばれます。[1]

地球の海洋には14,500以上の海山が確認されており[3]、そのうち9,951の海山と283のギヨ（総面積8,796,150 km 2 (3,396,210 平方マイル)）が地図上に描かれていますが[4]、科学者によって詳細に研究されているのはごくわずかです。海山とギヨは北太平洋に最も多く分布し、噴火、堆積、沈降、浸食という独特の進化パターンを辿っています。近年、ハワイ諸島のカマエワカナロア（旧称ロイヒ）など、いくつかの活海山が観測されています。

海山はその豊富さから、世界で最も一般的な海洋生態系の一つです。海山と海流の相互作用、そして海中での高所という立地条件が、プランクトン、サンゴ、魚類、そして海洋哺乳類を引き寄せます。海山の集積効果は商業漁業によって注目されており、多くの海山が広大な漁業を支えています。漁業が海山の生態系に及ぼす悪影響については懸念が続いており、オレンジラフィー（Hoplostethus atlanticus ）のように資源量の減少が報告されている事例も数多くあります。生態系への被害の95%は、海山から生態系全体を削り取る 底引き網漁業によって引き起こされています。

海山は数が多いため、適切な研究がまだ行われておらず、地図化さえされていないものが多くあります。水深測量と衛星高度測定は、このギャップを埋めるために活用されている技術です。海軍艦艇が未踏の海山に衝突した事例もあります。例えば、ミュアフィールド海山は1973年に衝突した船にちなんで名付けられました。しかし、海山の最大の危険は側面崩壊です。海山が古くなると、海山に浸透した隆起物が側面に圧力をかけ、地滑りを引き起こし、巨大な津波を引き起こす可能性があります。

地理

デビッドソン海山の一部の海底地形図。点は重要なサンゴの育成地を示しています。

海山は世界中のあらゆる海盆に存在し、空間的にも年代的にも極めて広範囲に分布しています。海山とは、技術的には、周囲の海底から1,000メートル（3,281フィート）以上の標高を持ち、限られた山頂面積を持つ孤立した隆起物と定義されます[5]。[1]海山の数は14,500以上あります[3] 。また、世界の海洋には、海山に加えて、標高1,000メートル未満の小さな丘、尾根、丘陵が80,000以上あります[4] 。

海山のほとんどは火山起源であるため、中央海嶺、マントルプルーム、島弧近くの海洋地殻で発見される傾向がある。全体的に、海山とガイヨットの覆い率が最も高いのは北太平洋で、同海域の 4.39% に相当する。北極海には海山が 16 個しかなくガイヨットはない。地中海と黒海を合わせると海山が 23 個、ガイヨットが 2 個しかない。地図に載っている 9,951 個の海山は 8,088,550 km 2 (3,123,010 平方マイル)の面積を覆っている。海山の平均面積は 790 km 2 (310 平方マイル) で、最小の海山は北極海、地中海、黒海にある。一方、平均面積が最大の海山はインド洋にあり、面積は890 km 2 (340 平方マイル)です。最大の海山は面積15,500 km 2 (6,000 平方マイル)で、北太平洋に存在します。ガイヨの総面積は707,600 km 2 (273,200 平方マイル)、平均面積は2,500 km 2 (970 平方マイル)で、海山の平均面積の2倍以上です。ガイヨの面積の約50%、ガイヨの数の42%は北太平洋に存在し、面積は342,070 km 2 (132,070 平方マイル)です。最大の 3 つのギュヨーはすべて北太平洋にあります。クーコ ギュヨー (推定 24,600 km 2 (9,500 平方マイル))、スイコ ギュヨー(推定 20,220 km 2 (7,810 平方マイル))、パラダ ギュヨー(推定 13,680 km 2 (5,280 平方マイル)) です。[4]

グループ化

海山はしばしば群島状、あるいは水没した群島として見られます。その典型的な例が、ハワイ諸島の延長であるエンペラー海山です。数百万年前の火山活動によって形成され、その後海面下へと沈降しました。この島々と海山の長い連なりは、ハワイ島から北西に数千キロメートルにわたって伸びています。

北太平洋における海山とガイヨットの分布
北大西洋の海山とギヨの分布

太平洋には大西洋よりも多くの海山があり、その分布は、多かれ少なかれランダムな背景分布に重ねられたいくつかの細長い海山の列で構成されていると説明できます。[6] 海山列は3つの主要な海洋盆地すべてに見られますが、太平洋には最も多くの海山列があり、最も広範囲にわたります。これらには、北太平洋のハワイ（天皇）、マリアナ、ギルバート、ツォモツ、オーストラル海山（および島嶼群）、および南太平洋のルイビル海嶺とサラ・イ・ゴメス海嶺が含まれます。北大西洋では、ニューイングランド海山が米国東海岸から中央海嶺まで広がっています。クレイグとサンドウェル[6]は、ウォルビス海嶺、ビトリア・トリンダーデ海嶺、バミューダ諸島、カーボベルデ諸島などの大きな大西洋の海山のクラスターは、ホットスポット活動の他の証拠と関連する傾向があることを指摘しました。大西洋中央海嶺とインド洋の拡大海嶺もまた、豊富な海山と関連している。[7]一方、インド洋と南洋では海山は明確な列を形成する傾向はなく、むしろその分布は多かれ少なかれランダムであるように見える。

孤立した海山や火山起源が明らかでない海山はそれほど一般的ではない。例としては、ボロン海山、エラトステネス海山、アキシャル海山、ゴリンジ海嶺などがある。[8]

既知の海山をすべて一つの地域に集めると、ヨーロッパほどの大きさの地形ができる。[9]海山の全体的な豊富さから、海山は地球上で最も一般的でありながら、最も理解されていない海洋構造物および生物群系の一つとなっており、[10]一種の探査フロンティアとなっている。[11]

地質学

地球化学と進化

海底噴火の図（凡例：1.水蒸気雲2. 水 3.地層4.溶岩流5.マグマの通り道6.マグマだまり7.岩脈8.枕状溶岩）クリックして拡大

ほとんどの海山は2つの火山活動のいずれかによって形成されるが、オーストラリア近くのクリスマス島海山群のように、より謎めいたものもある。 [12]プレート境界や中央海嶺付近の火山は、上部マントルの岩石が減圧溶解することによって形成される。密度の低いマグマは地殻を通り抜けて地表に上昇する。沈み込み帯の近くまたはその上に形成される火山は、沈み込むプレートが上のプレートに揮発性物質を加え、融点が下がるために形成される。海山の形成に関与するこれらの2つのプロセスのどちらが、その噴出物質に大きな影響を与える。中央海嶺やプレート境界の海山から流れる溶岩は主に玄武岩質（ソレアイト質とアルカリ質の両方）であるが、沈み込む海嶺火山から流れる溶岩は主に石灰アルカリ溶岩である。中央海嶺海山と比較すると、沈み込み帯海山は一般的にナトリウム、アルカリ、揮発性元素の含有量が多く、マグネシウムの含有量が少ないため、より爆発的で粘性のある噴火を起こします。[11]

すべての火山性海山は、成長、活動、沈下、そして最終的な消滅という特定のパターンをたどります。海山の進化の第一段階は初期活動で、海底から山腹と中心部が形成されていきます。その後、激しい火山活動の時期が続き、その間に新しい火山はそのマグマ容積のほぼすべて（例えば、98%）を噴火します。海山は海面より上に成長して海洋島になることもあります（例えば、 2009年のフンガ・トンガの噴火）。海面近くで爆発的な活動が続く期間の後、噴火は徐々に衰退していきます。噴火の頻度が少なくなり、海山が自己維持能力を失うと、火山は浸食を始めます。最終的に死滅した後（おそらく短い若返り期間の後）、波によって再び削り取られます。海山は陸上の山よりもはるかに動的な海洋環境で形成されるため、プレート運動とともに沈み込み帯に向かって移動するにつれて水平沈降が起こります。沈み込み帯では海山はプレート境界の下に沈み込み、最終的には破壊されますが、沈み込み溝の反対側の壁に窪みを刻むことで、通過の痕跡を残すことがあります。ほとんどの海山は既に噴火サイクルを終えているため、研究者による初期の噴出物へのアクセスは、火山活動の終盤によって制限されます。[11]

特に海嶺火山は、噴火活動に関して特定のパターンを辿ることが観察されており、これはハワイの海山で初めて観測されましたが、現在ではすべての海嶺型海山に共通するプロセスであることが示されています。第一段階では、火山はマントルの溶融度合いの違いによって、様々な種類の玄武岩を噴出します。第二段階、つまり最も活発な段階では、マントルのより広い範囲が溶融した結果、海嶺火山はソレアイト質から弱アルカリ性の玄武岩を噴出します。この噴出は、地殻変動によって海山と火山活動の源泉とのつながりが断たれるため、噴火史の後期には最終的にアルカリ性の溶岩流によって終息します。一部の海山は、150万年から1000万年の休止期間の後、短期間の「若返り」期を経験することもあります。この溶岩流はアルカリ性が高く、多くの捕獲岩を生成します。[11]

近年、地質学者は多くの海山が活海底火山であることを確認しており、その例としてハワイ諸島のカマエワカナロア（旧ロイヒ）とマヌア諸島（サモア）のヴァイルルウが挙げられる。[8]

溶岩の種類

枕状溶岩は、海底噴火中に溶岩と水との相互作用から発生する玄武岩流の一種である[13]

海山における最も顕著な溶岩流は、その側面を覆う噴出流ですが、岩脈や岩床の形をとる火成岩の貫入も海山の成長において重要な役割を果たしています。最も一般的な溶岩流は枕状溶岩で、その特徴的な形状からその名が付けられています。より稀なのはシート状溶岩です。シート状溶岩はガラス質で縁辺部をなし、より大規模な溶岩流の形成を示唆しています。浅瀬の海山は主に火山砕屑性堆積岩で構成されています。これらは水面近くの海山の爆発活動によって形成されたものであり、既存の火山岩の機械的摩耗によって形成されることもあります。[11]

構造

海山は多様な地殻構造を持つため、多様な構造の海山が形成されます。海山の構造は多種多様で、円錐形から平らな頂上、複雑な形状まで様々です。[11]ココ・ギヨー[14]やデトロイト海山[ 15]のように、非常に大きく低い山もあります。一方、カマエワカナロア海山[16]やボウイ海山[17]のように、より急峻な山もあります。炭酸塩岩や堆積岩 で覆われた海山もあります。[11]

多くの海山は貫入活動の兆候を示しており、これは膨張、火山斜面の急峻化、そして最終的には山腹崩壊につながる可能性が高い。 [11]海山にはいくつかのサブクラスがある。まず第一にギヨと呼ばれる平らな頂上を持つ海山である。これらの頂上は海面下200メートル（656フィート）以上にある必要があり、これらの平らな頂上の直径は10キロメートル（6.2マイル）を超えることもある。[18] ノールとは、標高が1,000メートル（3,281フィート）未満の孤立した隆起である。[説明が必要]最後に、ピナクルとは小さな柱状の海山である。[5]

生態学

海山の生態学的役割

海山や海嶺の上を流れる海流を描いたアニメーション。

海山は生態学的にその生物群系にとって極めて重要ですが、その環境における役割は十分に解明されていません。周囲の海底より突出しているため、標準的な水の流れを乱し、渦やそれに伴う水文学的現象を引き起こし、最終的には本来は静止している海底に水の動きをもたらします。海流は最大0.9ノット（毎秒48センチメートル）に達することが観測されています。この湧昇により、海山は平均以上のプランクトン個体群を運ぶことが多く、海山を餌とする魚類が集まる場所となり、さらに捕食されるなど、重要な生物学的ホットスポットとなっています。[5]

海山は、多くの魚類を含む大型動物の生息地と産卵場を提供しています。クロオレオ （Allocyttus niger）やクロストライプカージナルフィッシュ （Apogon nigrofasciatus）などの種は、海底の他のどの場所よりも海山に多く生息することが示されています。海洋哺乳類、サメ、マグロ、頭足類はすべて餌を求めて海山に集まり、特に浅い場所では一部の海鳥も集まります。 [5]

デビッドソン海山の頂上に生息するグレナディアフィッシュ（Coryphaenoides sp.）とバブルガムサンゴ（Paragorgia arborea ）です。これらは海山に引き寄せられた2種です。特にParagorgia arboreaは周辺地域にも生育していますが、それほど豊富ではありません。[19]

海山はしばしば、海の生物にとってより住みやすい浅い海域へと突出しており、周囲の深海底には生息していない海洋生物の生息地を提供しています。海山は互いに隔絶されているため、「海底島」を形成し、同様の生物地理学的関心を生み出しています。海山は火山岩で形成されているため、その基質は周囲の堆積性深海底よりもはるかに硬いです。そのため、海底とは異なる種類の動物相が存在し、理論上は固有種の割合が高くなっています。[20]しかし、特にデビッドソン海山を中心とした最近の研究では、海山が特に固有種であるわけではない可能性が示唆されており、海山が固有種に与える影響については議論が続いています。しかしながら、海山は他の場所では生存が困難な種にとって生息地を提供していることが確実に示されています。[21] [22]

海山斜面の火山岩には懸濁物食動物、特にサンゴが密集しており、海山周辺の強い海流を利用して餌を得ています。そのため、これらのサンゴは、海底から上がるためにサンゴを登るヒトデなど、他の多くの生物と共生関係にあります。ヒトデは漂流する餌の粒子や小さな動物プランクトンを捕らえるのに役立ちます。[23]これは、堆積物を食べる動物が地面から得た餌に依存する典型的な深海の生息地とは著しい対照をなしています。[5]熱帯地域では、サンゴが広範囲に成長し、海山の寿命の後期にサンゴ環礁が形成されます。 [22] [24]

さらに、海山には軟質堆積物が堆積する傾向があり、典型的には多毛類（環形 動物） 、貧毛類（微小動物）、そして腹足類（ウミウシ）が生息しています。また、クセノフィオフォラも発見されています。クセノフィオフォラは小さな粒子を集めて海底を形成する傾向があり、堆積物を変化させ、小動物の生息地を作り出します。[5]多くの海山には熱水噴出孔生物群集も存在し、例えば水尾海山[25]やカマエワカナロア海山[26]などが挙げられます。これは、海山と海水の間の地球化学的交換によって促進されています。[11]

海山は、一部の回遊動物、特にクジラにとって重要な中継地点となっている可能性があります。最近の研究では、クジラが回遊中に海山を航行補助として利用している可能性が示唆されています。[27]長年にわたり、多くの外洋性動物も餌を求めて海山を訪れると推測されてきましたが、この集積効果を証明する証拠は不足していました。この仮説を初めて実証したのは2008年の論文です。[28]

釣り

海山が魚類の個体群に与える影響は、商業漁業においても無視できない問題となっている。海山が初めて大規模に漁獲されるようになったのは20世紀後半である。これは、不適切な管理慣行と漁獲圧力の増大により、典型的な漁場である大陸棚の魚類資源が著しく減少したためである。それ以来、海山は標的漁業の対象となってきた。[29]

海山からは、イセエビ（イセエビ科）、サバ（サバ科など） 、タラバガニ（Paralithodes camtschaticus） 、フエダイ（ Lutjanus campechanus ）、マグロ（サバ科） 、オレンジラフィー（Hoplostethus atlanticus ） 、スズキ（Percidae）など、約80種の魚介類が商業的に漁獲されています。[5]

保全

海山産卵場での乱獲により、オレンジラフィー（Hoplostethus atlanticus）の個体数は激減しており、専門家は、この種が以前の個体数に戻るには何十年もかかる可能性があると述べている。[29]

海山の生態学的保全は、入手可能な情報の不足という単純な理由によって損なわれています。海山に関する研究は非常に少なく、世界に推定10万の海山のうち、サンプル採取が行われた海山はわずか350に過ぎず、深度まで調査された海山は100にも満たない状況です。[30]この情報不足の多くは、技術不足（[説明が必要]）と、これらの海底構造物に到達するという困難な作業に起因しています。海山を完全に探査する技術は、ここ数十年で登場したばかりです。一貫した保全活動を開始する前に、まず世界の海山の地図を作成する必要がありますが、この作業は依然として進行中です。[5]

乱獲は海山の生態系に対する深刻な脅威です。オーストラリアとニュージーランド沖に生息するオレンジラフィー（Hoplostethus atlanticus ）や、日本とロシア近海に生息するパシグ（Pseudopentaceros richardsoni）など、漁業による乱獲の事例は数多く記録されています。[5]その理由は、海山で狙われる魚類は一般的に寿命が長く、成長が遅く、成熟も遅いためです。この問題は、海山表層の生物群集に損害を与えるトロール漁業の危険性と、多くの海山が公海に位置しているため適切な監視が困難であるという事実によって複雑化しています。[29]特に 底引き網漁業は海山の生態系に極めて壊滅的な被害をもたらし、海山の生態学的損害の95%にも及んでいます。[31]

このタイプのサンゴのイヤリングは、海山から採取されたサンゴから作られることが多いです。

海山産のサンゴも、宝飾品や装飾品として高く評価されているため、脆弱な状況にあります。海山からのサンゴの大量採取により、サンゴ床が枯渇してしまうケースも少なくありません。[5]

各国は漁業が海山に与える影響に注目し始めており、欧州委員会は北大西洋の海山群落に対する漁業の影響を詳細に調査するOASISプロジェクトに資金を提供することに同意した。[29]保全に向けて取り組んでいるもう1つのプロジェクトは、 2005年に設立された海洋生物センサスプロジェクトであるCenSeamである。CenSeamは、未知の部分を大幅に減らし、海山の生態系と、それが海洋生物の生物地理学、生物多様性、生産性、進化に果たす役割についての世界的な理解を深めるために、海山研究の取り組みの優先順位付け、統合、拡張、促進に必要な枠組みを提供することを目的としています。[30] [32]

おそらく世界で最も生態学的に研究されている海山はデビッドソン海山であり、6回の主要な探検で6万種を超える観察が記録されています。海山と周囲地域とのコントラストは明瞭でした。[21]海山の主要な生態学的安息地の1つは深海サンゴ礁で、確認された標本の多くは100年以上前のものでした。[19]海山に関する知識の拡大を受けて、海山を海洋保護区にしようという広範な支持が集まり、2008年にモントレー湾国立海洋保護区の一部として承認されました。[33]海山の生態学的知見の多くは、デビッドソン海山の観察に基づいています。[19] [28]同様の海山にはボウイ海山もあり、こちらもその生態学的豊かさからカナダの海洋保護区に指定されています。[34]

探検

NASA / CNES海洋衛星高度計 TOPEX/ポセイドン（左）とその後継ミッションであるジェイソン1によって測定された世界の海面上昇（mm）を示すグラフ

海山の研究は、長年にわたり技術不足によって阻まれてきました。海山のサンプル採取は19世紀から行われてきましたが、その深度と位置から、十分な詳細さで海山を調査・サンプル採取する技術はここ数十年まで確立されていませんでした。適切な技術が利用可能であったにもかかわらず（説明が必要） 、調査された海山は全体のわずか1%に過ぎず、[9]サンプル採取と情報は水深500メートル（1,640フィート）に偏っています。[5]海山での潜水艇によるほぼすべての潜水において、新種の観察や採集が行われ、貴重な情報が得られています。[10]

海山とその海洋への影響を完全に理解するには、まず海山を地図上に描く必要がありますが、その数が膨大であるため、これは困難な作業です。[5]最も詳細な海山地図はマルチビーム音響測深（ソナー）によって作成されますが、5,000回を超える公開航海を経ても、地図上に描かれた海底の面積はごくわずかです。衛星高度測定法はより広範囲な代替手段ですが、海山ほど詳細ではありませんが、13,000の海山がカタログ化されています。しかし、それでも総数100,000のほんの一部に過ぎません。その理由は、技術上の不確実性により、認識できる海山が1,500メートル（4,921フィート）以上の地形に限られているためです。将来的には、技術の進歩により、より大規模で詳細なカタログを作成できるようになる可能性があります。[24]

CryoSat-2の観測と他の衛星のデータを組み合わせることで、これまで未発見だった数千もの海山が発見され、データの解釈が進むにつれてさらに多くの海山が発見されるだろう。[35] [36] [37] [38]

深海採掘

海山は、経済的に重要な金属の将来的な供給源となる可能性があります。地球の表面積の70%を海洋が占めているにもかかわらず、技術的な課題により深海採掘の範囲は大きく制限されています。しかし、陸上の供給量が減少し続ける中、一部の鉱業専門家は海洋採掘を将来の有望な資源と見ており、海山はその有力な候補地となっています。[39]

海山は豊富で、その一生の間に様々な濃縮プロセスが起こるため、いずれも金属資源の可能性がある。海底の熱水性 金鉱化の一例として、パプアニューギニアのリヒル島の南約 8 km に位置するコニカル海山が挙げられる。コニカル海山の基底直径は約 2.8 km で、海底から約 600 m 上昇し、水深 1050 m に達する。山頂から採取したサンプルには、現代の海底でこれまでに報告された中で最高の金濃度 (最大 230 g/t Au、平均 26 g/t、n=40) が含まれている。[40] 鉄-マンガン、熱水性 酸化鉄、硫化物、硫酸塩、硫黄、熱水性酸化マンガン、およびリン灰石[41] (特にミクロネシアの一部) はすべて、海山の上または海山内に堆積する鉱物資源である。しかし、今後数十年で採掘の対象となる可能性があるのは最初の2つだけです。[39]

危険

2005年1月、グアムの乾ドックに入ったUSSサンフランシスコ。未知の海山に衝突した後、損傷は甚大で、潜水艦はかろうじて引き揚げられた。[42]

一部の海山は地図上に記されておらず、航行上の危険を及ぼすことがあります。例えば、ミュアフィールド海山は1973年に衝突した船にちなんで名付けられました。[43]より最近では、2005年に潜水艦サンフランシスコが時速35ノット（時速64.8キロメートル）で未知の海山に衝突し、深刻な損傷を受け、乗組員1名が死亡しました。[42]

海山の大きなリスクの一つは、その生涯の最終段階で、隆起物が海山に浸透し始めることである。この活動は膨張と火山の側面の過剰な伸長を招き、最終的には側面の崩壊を引き起こし、世界最大級の自然災害となる可能性のある海底地滑りを引き起こす。側面崩壊の強力な威力を示す例として、ブリンダー海山の北端の山頂崩壊では、顕著な頭壁の 崖と最大6 km (4 マイル) 離れた瓦礫の原が生じた。[11]デトロイト海山の壊滅的な崩壊では、その構造全体が広範囲にわたって平坦になった。 [ 15]最後に、2004年に科学者らはハワイのコハラ山の側面61 m (200 フィート) の高さで海洋化石を発見した。沈下分析の結果、堆積当時は火山の斜面から500メートル（1,640フィート）の高さにあり、[44]通常の波が到達するには高すぎることが判明しました。この時期は近くのマウナ・ロア山で大規模な斜面崩壊が発生した時期と一致しており、地滑りによって発生した大津波が化石を堆積させたと推測されました。[45]

参照

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地理学と地質学

  • Earthref 海山カタログ。海山地図とカタログリストのデータベース。
  • アラスカ湾の海山の火山の歴史。
  • ニュージーランド、ヒクランギ北縁における巨大なルアトリア岩屑なだれ。Wayback Machineに2010年7月16日アーカイブ。沈み込み溝の向こう側を削り取った海山の跡。
  • ハワイの火山の進化。海山のライフサイクルは、もともとハワイ島弧沖で観察されていました。
  • 火山の仕組み：溶岩と水。溶岩と水の様々な相互作用について解説します。

生態学

  • 海山が生物学的プロセスに与える影響のレビュー。[リンク切れ] NOAA 論文。
  • 海山の生物学的、地質学的影響に関する書籍「Mountains in the Sea」は、完全にオンラインで入手可能です。
  • SeamountsOnline、海山生物学データベース。
  • 国家管轄区域外の海山での漁業に対する深海サンゴの脆弱性。2007 年 6 月 27 日、 Wayback Machineにアーカイブ。国連環境計画。