海底

海底堆積物中の無脊椎動物を餌とするアカエイ。

海底は海の底です。海底、海底、海洋底、あるいは海底とも呼ばれます。世界中の海の底は海底と呼ばれています。

地球の海洋の海底構造はプレートテクトニクスによって支配されています。海洋の大部分は非常に深く、海底は深海平原として知られています。海底拡大により、主要な海盆の中心線に沿って中央海嶺が形成され、その海底は周囲の深海平原よりもわずかに浅くなります。深海平原から海底は大陸に向かって上昇し、深いところから浅いところへと順に、大陸高台、大陸斜面、そして大陸棚へと続きます。堆積コアを通る深さなど、海底自体の深さは「海底下深度」として知られています。海底および最深海の生態学的環境は、生物の生息地として総称して「ベントス（底生生物）」と呼ばれています。

世界中の海底の大部分は、海洋堆積物の層で覆われています。堆積物は、その起源や組成によって、陸起源（陸源性）、生物起源（生物起源）、化学反応起源（水素起源）、宇宙起源（宇宙起源）に分類されます。大きさによって分類すると、泥として知られる粘土やシルトと呼ばれる非常に小さな粒子から、砂や岩塊などの大きな粒子まで多岐にわたります。

海底の特徴は、堆積物の輸送の物理的性質と、海底およびその上の海水に生息する生物の生物学的性質によって決まります。物理的には、海底堆積物は陸上の物質の浸食や火山灰などの他の希少な発生源から生じることが多いです。海流は堆積物を輸送しますが、特に浅瀬では潮汐エネルギーや波力エネルギーによって海底堆積物の再懸濁が起こります。生物学的には、海底堆積物内に生息する微生物が海底の化学組成を変えます。海洋生物は海底とその上の水中で堆積物を作り出します。例えば、ケイ酸塩や炭酸カルシウムの殻を持つ植物プランクトンは海洋上層で豊富に繁殖し、死ぬと殻が海底に沈んで海底堆積物になります。

海底への人間の影響は多岐にわたります。海底への人間の影響の例としては、探査、プラスチック汚染、採掘や浚渫作業による開発などが挙げられます。海底の地図を作成するために、船舶は音響技術を用いて世界中の水深を測定します。潜水艇は、研究者が熱水噴出孔などの海底特有の生態系を研究するのに役立ちます。プラスチック汚染は世界的な現象であり、海洋は世界の水路の最終的な目的地であるため、世界中のプラスチックの多くは海に流れ込み、一部は海底に沈みます。海底の開発には、深海採掘による硫化物鉱床からの貴重な鉱物の抽出、および建設や養浜のための浅瀬からの砂の浚渫が含まれます。

構造

海底の地形図。大陸棚と海台（赤）、中央海嶺（黄緑）、深海平原（青から紫）を示しています。陸上の地形と同様に、海底にも火山を含む山地、海嶺、谷、平原があります。

主要な海洋区分

ほとんどの海洋は共通の構造を有しており、これは主に地殻変動や様々な起源の堆積物といった共通の物理現象によって形成されています。海洋の構造は、大陸から始まり、通常は大陸棚から始まり、大陸斜面（海への急な斜面）を経て深海平原（地形的な平野）に達します。深海平原は海底の始まりであり、その主要部です。大陸斜面と深海平原の境界は通常、より緩やかな斜面となっており、大陸上昇と呼ばれます。これは大陸斜面を流れ落ちる 堆積物によって生じます。

中央海嶺は、その名の通り、大陸間の海洋の中央を貫く山状の隆起です。通常、この海嶺の縁に沿って地溝が走っています。プレート境界には、中央海嶺から海溝へのマントル循環によって形成された深い谷である海溝が典型的に存在します。 ^{[ 1 ]}

ホットスポット火山島海嶺は、プレートがホットスポット上を通過する際に定期的に噴火する火山活動によって形成されます。火山活動が活発な地域や海溝には熱水噴出孔があり、通常は氷点下の周囲の海水に高圧で非常に高温の水と化学物質が放出されます。

深海水は、その深度に応じて層または帯に分けられ、それぞれが塩分濃度、圧力、温度、そして海洋生物といった特徴的な特性を持っています。深海平原の上部には深海帯があり、その下限は約6,000メートル（20,000フィート）です。海溝を含む超深海帯は、水深6,000メートルから11,000メートル（20,000フィートから36,000フィート）にあり、海洋で最も深い帯です。^{[ 2 ] [ 3 ]}

海底下の深さ

海底下深度は、地質学、古生物学、海洋学、岩石学（海洋掘削を参照）において用いられる鉛直座標である。「mbsf」（「海底下メートル」の意味）という略語は、海底下の深度を表す一般的な慣習である。^{[ 4 ] [ 5 ]}

• 世界の海のさまざまな海底
• 
  イタリアの砂利海底
• 
  メキシコの白い砂の海底
• 
  ギリシャの砂の海底
• 
  熱水噴出孔

堆積物

世界の海洋と大陸縁辺部における堆積物の総厚さ（メートル単位）。

海底堆積物の起源は多岐にわたります。河川や風によって海に運ばれた侵食された陸地物質、海洋生物の排泄物や分解物、そして宇宙からのものも含む海水中の化学物質の沈殿などです。海底堆積物には、基本的に4つの種類があります。

1. 陸源性（岩源性ともいう）とは、雨、川、氷河によって侵食された大陸の堆積物、および塵や火山灰など風によって海に吹き寄せられた堆積物のことを指します。
2. 生物起源物質は、主に植物プランクトンなどの海洋生物の硬い部分から構成される堆積物で、海底に蓄積されます。
3. 水素を含む堆積物は、海洋条件の変化によって海に沈殿する物質、または熱水噴出孔システムで生成される物質です。
4. 宇宙起源堆積物は地球外起源である。^{[ 6 ]}

陸源性および生物源性

大西洋上空を風で運ばれた鉱物の塵の衛星画像。塵は海底で陸源堆積物となる可能性がある。

植物プランクトンは殻を成長させ、それが後に海底に沈んで生物起源の堆積物となります。例えば、珪藻類はケイ酸塩の殻を作り、それが珪質の軟泥となります。

陸源堆積物は海底で最も多く見られる堆積物です。陸源堆積物は大陸から来ています。これらの物質は大陸から侵食され、風と水によって海へ運ばれます。河川堆積物は粘土、シルト、泥、氷河粉など、河川や氷河によって陸地から運ばれます。風成堆積物は塵や火山灰など、風によって運ばれます。^{[ 7 ]}

海底で生物起源堆積物は、生物起源堆積物に次いで豊富な物質です。生物起源堆積物は、生物によって生物学的に生成されます。少なくとも30%の生物起源物質で構成される堆積物は「軟泥」と呼ばれます。軟泥には、石灰質軟泥と珪質軟泥の2種類があります。プランクトンが海水中で増殖し、海底の軟泥となる物質を作り出します。石灰質軟泥は、主に円石藻などの植物プランクトンや有孔虫などの動物プランクトンに含まれるカルシウムの殻で構成されています。これらの石灰質軟泥は、水深4,000～5,000メートルより深いところでは見つかりません。これは、それより深いところではカルシウムが溶解してしまうためです。^{[ 8 ]}同様に、珪質軟泥は珪藻類などの植物プランクトンや放散虫などの動物プランクトンの珪質殻によって主に構成されています。これらのプランクトン生物の生産性に応じて、これらの生物が死ぬ際に堆積する殻物質は、1000年ごとに1mmから1cmの速度で堆積する可能性があります。^{[ 8 ]}

水素と宇宙起源

熱水噴出孔の流体は化学反応を引き起こし、周囲の海底に堆積物を形成する鉱物を沈殿させます。

水素含有堆積物は稀で、温度や圧力などの海洋条件の変化によってのみ発生します。宇宙起源堆積物はさらに稀です。水素含有堆積物は、海水から沈殿した溶解化学物質から形成されます。また、中央海嶺沿いでは、300℃以上の水が周囲を循環する岩石に金属元素が結合して形成されることもあります。これらの元素が冷たい海水と混ざると、冷却水から沈殿します。^{[ 8 ]}マンガン団塊として知られるこれらは、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、銅などの異なる金属の層で構成されており、常に海底の表面に存在します。^{[ 8 ]}

宇宙起源堆積物は、彗星や小惑星などの宇宙ゴミの残骸であり、地球に衝突したケイ酸塩や様々な金属で構成されています。^{[ 9 ]}

サイズ分類

南極海の堆積物の種類は、様々な粒径を示しています。A)砂利と砂、B)砂利、C)生物撹乱を受けた泥と砂、D)層状の粘土とシルトです。^{[ 10 ]}

堆積物を記述する別の方法は、記述的分類によるものです。これらの堆積物の大きさは、1/4096 mmから256 mmを超えるものまで様々です。種類としては、玉石、玉石、小石、顆粒、砂、シルト、粘土があり、種類が進むにつれて粒子が細かくなります。粒子の大きさは堆積物の種類とそれが生成された環境を示します。大きな粒子はより速く沈み、急流の水（高エネルギー環境）によってのみ押し流されます。一方、小さな粒子は非常にゆっくりと沈み、わずかな水の動きによって浮遊し、水の流れがそれほど速くない状況で堆積します。^{[ 11 ]}これは、より大きな粒子の堆積物は高エネルギー環境で集まり、より小さな粒子の堆積物は低エネルギー環境で集まる可能性があることを意味します。

底生動物

潮だまりの海藻と2匹のヒザラガイ

ベントス（古代ギリシャ語のβένθος（bénthos）「海の深み」に由来）は、ベンソンとも呼ばれ、海、川、湖、または小川の底、その中、またはその付近（底生帯とも呼ばれる）に生息する生物のコミュニティです。^{[ 12 ]}このコミュニティは、海岸沿いの潮だまりから大陸棚、そして深海に至るまで、海洋または淡水堆積環境の中またはその付近に生息しています。  

光は浅海底生態系にとって重要なエネルギー源です。しかし、光は深海に到達する前に吸収されるため、深海底生態系のエネルギー源は、水柱の上部から深海へと漂流する有機物であることが多いです。この死骸や腐敗物は、底生生物の食物連鎖を支えており、底生生物のほとんどは腐肉食性または腐食性です。

深海の水圧に適応した多くの生物は、水柱の上部では生存できません。水圧差は大きくなる可能性があります（水深10メートルごとに約1気圧）。 ^{[ 13 ]}

ベントスという用語は、 1891年にヘッケルによって造られ、 ^{[ 14 ]}ギリシャ語の名詞βένθος「海の深さ」に由来しています。 ^{[ 12 ] [ 15 ]}ベントスは淡水生物学では、湖、川、小川などの淡水域の底に生息する生物を指します。 ^{[ 16 ]}また、同義語としてベンソン（benthon）があります。^{[ 17 ]}

地形

海洋地形図付き世界地図

海底地形（海洋地形または海洋性地形）とは、陸地（地形）が海洋と接する際の形状を指します。これらの形状は海岸線に沿って顕著ですが、水中にも顕著に見られます。海洋生息地の有効性は、これらの形状によって部分的に定義されます。これには、海流との相互作用やその形成、そしてこれらの地形が深海に広がるにつれて太陽光が減少する様子などが含まれます。潮汐ネットワークは堆積作用と流体力学のバランスに依存しますが、人為的影響は物理的な要因よりも自然システムに大きな影響を与える可能性があります。^{[ 18 ]}

海洋地形には、沿岸の河口や汀線から大陸棚やサンゴ礁に至るまで、沿岸および海洋の地形が含まれます。さらに外洋では、海嶺や海山といった水中および深海の地形が含まれます。水面下には、地球全体に広がる中央海嶺系を含む山岳地形、海底火山、^{[ 19 ]} 、海溝、海底峡谷、海台、深海平原などがあります。

海洋の質量は約1.35 × 10¹⁸ トン、つまり地球の総質量の約4400分の1に相当します。海洋の面積は3.618 × 10⁸  km ²、平均深度3,682 m、推定体積は1.332 × 10⁹  km ³ . ^{[ 20 ]}

深度範囲（メートル）[ 21 ]	海底面積（km ^2）	海底の割合
0～200	26,402,000	7.30%
201～1000	15,848,000	4.38%
1001～4000	1億2742万3000	35.22%
4001～6000	1億8839万5000	52.08%
6001～7000	3,207,000	0.89%
7001～8000	32万	0.09%
8001～9000	11万1000	0.03%
9000～10,000	3万7000	0.01%
10,000以上	2,000	0.01%未満

特徴

外洋域の層

海底の各領域は、共通の堆積物組成、特徴的な地形、その上の水層の塩分濃度、海洋生物、岩石の磁気方向、堆積作用といった典型的な特徴を有しています。海底の特徴としては、平坦な深海平原、中央海嶺、深い海溝、熱水噴出孔などが挙げられます。

海底地形は平坦で、堆積層が地殻構造を覆っています。例えば、深海平原は比較的平坦で、多くの堆積層に覆われています。^{[ 22 ]}これらの平坦域の堆積物は、河川からの陸地侵食堆積物、熱水噴出孔からの化学的に沈殿した堆積物、微生物の活動、海底を侵食して堆積物を深海へ運ぶ海流、植物プランクトンの殻物質など、様々な起源から生じています。

海底が活発に拡大し、堆積が比較的少ない地域、例えば大西洋北部および東部では、数千キロメートルに及ぶ直線状の「亀裂」や「噴気孔」として、初期の地殻変動が明瞭に観察できます。これらの海底山脈は中央海嶺として知られています。^{[ 6 ]}

その他の海底環境には、熱水噴出孔、冷水湧出孔、浅瀬などがあります。熱水噴出孔周辺の深海には海洋生物が豊富に生息しています。^{[ 23 ]}黒煙突と白煙突（人間やほとんどの脊椎動物に有毒な化学物質を放出する噴出孔）の周辺では、大規模な深海海洋生物群が発見されています。この海洋生物は、極端な温度差（通常150度の低下）とバクテリアによる化学合成の両方からエネルギーを得ています。塩水溜まりも海底の特徴の1つで、^{[ 24 ]}通常は冷水湧出孔とつながっています。浅瀬では、海底にサンゴ、魚、藻類、カニ、海藻、その他の生物などの海洋生物によって作られた堆積物が生息していることがあります。

人間の影響

探検

深海調査における自律型着陸船の操作と使用について説明するビデオ。

海底は、アルビン号などの潜水艇や、ある程度は特殊な装備を装備したスキューバダイバーによって探査されてきました。熱水噴出孔は1977年に研究者によって水中カメラプラットフォームを用いて発見されました。^{[ 23 ]}近年、衛星による海面地形の測定により、海底の非常に鮮明な地図が得られており^{[ 25 ]}、これらの衛星地図は海底の研究や探査に広く利用されています。

プラスチック汚染

2020年、科学者たちはオーストラリア沖合約300kmの深さ約3kmの6つの海域を調査し、現在地球の海底にどれだけのマイクロプラスチックが存在するかについて、おそらく初めての科学的推定値を作成しました。彼らは、マイクロプラスチックの数が大きく変動するのは、海面上のプラスチックと海底の傾斜角に比例することを発見しました。1cm3あたりのマイクロプラスチック質量を平均化することで、彼らは地球の海底には約1400万トンのマイクロプラスチックが含まれていると推定しました。これは、以前の研究データに基づいて推定した量の約2倍ですが、沿岸地域ではマイクロプラスチック汚染がはるかに多いことが知られているため、どちらの推定値も「控えめ」なものです^。これらの推定値は、Jambeck et al., 2015によると、現在年間に海洋に流入すると考えられるプラスチックの量の約1～2倍です。^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

搾取

多金属団塊採掘作業の概略図。上から下に向かって、3つの拡大パネルは、海面作業船、中層堆積プルーム、そして海底で作業する団塊コレクターを示しています。中層プルームは2つの段階から構成されます。(i) 動的プルーム：堆積物を含んだ排出水が急速に下降し、中性浮力深度まで希釈されます。(ii) それに続く周囲プルーム：海流によって移流され、背景乱流と沈降の影響を受けます。^{[ 29 ]}

深海採掘は、深海の海底から鉱物を採掘することです。商業的に重要な鉱石は多金属団塊で、主に深海平原の深さ4～6 km（2.5～3.7 mi）に存在します。クラリオン・クリッパートン帯（CCZ）だけでも210億トン以上のこれらの団塊が存在し、銅、ニッケル、コバルト、マンガンなどの鉱物がその重量の約30%を占めています。^{[ 30 ]}世界の海底には1億2000万トン以上のコバルトが存在すると推定されており、これは陸上の埋蔵量の5倍に相当します。^{[ 31 ]}

2024年7月現在、深海採掘は商業規模のものではなく、探査ライセンスのみが発行されている。国際海底機構（ISA）は、国際水域におけるすべての鉱物関連活動を規制しており、これまでに31件の探査ライセンスを付与している。内訳は、主にCCZの多金属団塊が19件、中央海嶺の多金属硫化物が7件、西太平洋のコバルトリッチクラストが5件である。^{[ 32 ]} ISAによる規制が完了する2025年までに深海採掘を開始するよう求められている。^{[ 33 ] [ 34 ]}

2025年4月、トランプ米大統領は、1980年の深海底硬質鉱物資源法を引用し、米国海洋大気庁（NOAA）に対し、国際水域と米国領海の両方で企業が採掘するための許可を迅速に取得するよう指示する大統領令に署名した。^{[ 35 ]}

深海採掘はノルウェーなどの国の排他的経済水域（EEZ）で検討されており、ノルウェーでは2024年1月に政府が2025年に企業に探査許可の申請を許可する意向を発表した。2024年12月、ノルウェーの探査ライセンスの付与開始計画は、社会左派党（SV）が政府予算をめぐる交渉の一環として計画されていたライセンス交付ラウンドを阻止したため、一時的に保留された。^{[ 36 ] [ 37 ]} 2022年にクック諸島海底鉱物庁（SBMA）は、同国のEEZ内にあるコバルトを豊富に含む多金属団塊の探査ライセンスを3件付与した。^{[ 38 ]} 2025年には、クック諸島が中国と深海採掘に重点を置いた協定を結んだことが発表された。 ^{[ 39 ]}パプアニューギニアは、3つの独立したレビューで環境影響評価書に重大な欠陥と不備が指摘されたにもかかわらず、ソルワラ1プロジェクトの国有水域での深海採掘許可を承認した最初の国でした。^{[ 40 ]}

提案されている深海採掘の最も一般的な商業モデルは、キャタピラートラック油圧コレクターとライザーリフトシステムを使用して、採取した鉱石をダイナミックポジショニングを備えた生産支援船に運び、余分な排出物を水深2,000メートルより下の水柱に堆積させるというものです。関連技術には、ロボット採掘機、水上船、沖合および陸上の金属精錬所などがあります。^{[ 41 ] [ 42 ]}深海金属は主にニッケルとマンガンで構成されており、これらは鉄鋼業界への主要な投入物として最も広く使用されていますが、風力発電所、太陽光発電、電気自動車、バッテリー技術では深海金属の多くを使用しています。^{[ 41 ]}電気自動車のバッテリーは、深海採掘を奨励する重要な金属需要の主な原動力であるだけでなく、航空宇宙および防衛技術とインフラストラクチャの製造に対する^需要も牽引しています。^{[ 43 ] [ 44}

深海採掘の環境への影響は議論の的となっている。[ 45 ^{] [ 46 ]グリーンピース}や深海採掘キャンペーン^{[ 47 ]}などの環境保護団体は、海底採掘は深海の生態系を破壊し、重金属を含んだプルームによる汚染を拡大させる可能性があると主張している。 ^{[ 48 ]批評家たちは、採掘の一時停止[ 49 ] [ 50 ]または永久禁止[ 51 ]}を求めている。反対運動は、対象となる金属に依存している企業を含む一部の業界関係者の支持を得ている。ノルウェー、クック諸島、インド、ブラジルなど、排他的経済水域（EEZ）内に大量の鉱床を有する国々は、この問題を検討している。^{[ 52 ] [ 53 ]}

2021年現在、海洋採掘の大部分は、200メートル未満のはるかに浅い深さでの浚渫作業を利用しており、そこには建設用の砂、シルト、泥が豊富にあり、イルメナイトやダイヤモンドを含む鉱物が豊富な砂もあります。^{[ 54 ] [ 55 ]}

芸術と文化において

海底上および海底下には、難破船や沈没都市など、歴史的に興味深い考古学的遺跡が存在します。これらの水中文化遺産は、ユネスコの水中文化遺産保護条約によって保護されています。この条約は、国際的な法的枠組みを提供することで、略奪や歴史的・文化的情報の破壊・喪失を防止することを目的としています。^{[ 56 ]}

参照

• 底引き網漁法 - 海底に沿って網を曳航する漁法
• 底魚 – 海や湖の底またはその近くで生息し、餌をとる魚
• 人間の前哨地 - 人間にとって住みにくい環境にある人間の居住地
• 国際水域 – 国家管轄権外の水域
• マンガン団塊 – 海底で発見された鉱物団塊
• メタンクラスレート – メタン-水格子化合物
• ネフェロイド層 – 深海の水の層
• ニュージーランドの海岸線と海底をめぐる論争 – 先住民の権利をめぐる論争
• 海洋地盤工学 – 海中の人工構造物に関する工学の分野
• 海底岩石データベース( PetBD )
• プレートテクトニクス – 地球のリソスフェアの動き
• 調査船 – 海上で調査を行うために設計、改造、または装備された船舶またはボート
• 川底 – 川や小川の水路底リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 海底特性評価 - 海底音響画像を個別の物理的実体またはクラスに分割するリダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 海底マッピング – 湖や海底の水中深度の調査リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 海底塊状硫化物鉱床 – 海底熱水噴出孔からの鉱床
• 堆積物プロファイル画像（SPI） - 海底とその上にある水との境界面を撮影する技術

参考文献

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さらに読む

• ロジャー・ヘキニアン『海底探査：深淵への科学的冒険』 Springer、2014年、ISBN 978-3-319-03202-3（印刷）; ISBN 978-3-319-03203-0（電子書籍）
• ステファン・サンソン：電磁海底検層：地球科学者のための新しいツール。Springer、2016年。ISBN 978-3-319-45353-8（印刷）; ISBN 978-3-319-45355-2（電子書籍）

外部リンク

• Cosee（海洋科学教育優秀センター）による海底を理解するためのプレゼンテーション。
• Ocean Explorer (www.oceanexplorer.noaa.gov) – 海洋探査局が後援する探査に関する一般向けアウトリーチ サイト。
• NOAA、Ocean Explorer ギャラリー、Submarine Ring of Fire 2006 ギャラリー、Submarine Ring of Fire 2004 ギャラリー– 画像、ビデオ、オーディオ、ポッドキャストの豊富なコレクション。
• NOAA、Ocean Explorer YouTubeチャンネル
• 環太平洋火山帯、マリアナ弧– 環太平洋火山帯、マリアナ弧の火山を探索します。
• 海底の年齢国立地球物理データセンター
• TED（カンファレンス）で紹介された驚異の深海生物