Continental drift theory

Japanese: 大陸移動説 - たいりくいどうせつ

The theory that the relative positions of continents change over time as continents move horizontally. It is also called the continental drift theory. Today, it is incorporated into the theory of plate tectonics.

The first person to systematically develop this theory was the German meteorologist and geophysicist Wegener. After giving two academic lectures on continental drift in 1912, he published his theory in 1915 in his book On the Origin of the Continents and Oceans. This book was published in 1929, with the addition of new data. There was already a large amount of paleontological evidence in the early 20th century that continents that are now far apart were once connected by land masses. The mainstream explanation for the actual state of these land masses was the land bridge theory, which states that there used to be continents or long, narrow strips of land that connected continents in what is now the deep sea. Wegener tried to explain the land mass connections not by using the land bridge theory, but by assuming that the continents that are now far apart were once connected. This was the novelty and sharpness of Wegener's theory.

[Ito Taniyo]

Wegener's migration theory

According to Wegener, at the end of the Paleozoic era, there was a huge continent on Earth (which he called Pangaea), which subsequently split and moved horizontally to form the present-day continental arrangement ( Figure A ). His idea of continental drift first came from the fact that the contours of the coastlines on both sides of the Atlantic Ocean matched well, but there were several important steps in developing this idea into a scientific system.

First, he examined numerous facts, including paleontological evidence, that show the connection of continents, and clearly demonstrated the division and movement of continents. The most famous example is the issue of continental glaciers from the Carboniferous to the Permian period of the late Paleozoic era. These continental glaciers were distributed in southern Africa, South America, Australia, and India, but if we gather the current continents as shown in Figure A (1), the distribution area of continental glaciers would be within a 30-degree radius of southern Africa ( Figure B ). If we consider this to be the Antarctic at that time, the distribution of continental glaciers can be explained quite rationally. Furthermore, the equator at that time would have passed through the central and southern parts of the European continent, where a large amount of coal made from plant remains in tropical peat swamps is actually distributed.

Second, Wegener introduced the principle of isostasy to the relationship between continents and the deep sea floor. When examining the frequency of occurrence of altitudes on the Earth's surface, a curve with two maxima is drawn, one for the continents and the other for the deep sea floor. Combining this with the principle of isostasy, it follows that the relatively light continental masses float on the heavy material that makes up the deep sea floor. Therefore, the land bridge theory, which claims that the continents or land bridges that connected the continents sink and become the deep sea floor, must be rejected because it contradicts isostasy. Thus, Wegener argued that the continents move horizontally while floating on the material that makes up the deep sea floor.

However, since Wegener's continental drift theory could not explain the driving force of continental drift, it lost popularity in the 1930s. Nevertheless, a few researchers, such as E. Argand (1879-1940) of Switzerland, AL du Toit (1878-1948) of South Africa, and Holmes of England, developed research on mountain building and the mechanism of continental drift based on the continental drift theory.

[Ito Taniyo]

The revival of continental drift

In the late 1950s, advances in paleomagnetism made it possible to determine the location of the pole in geological times around the world. Then, polar wander curves began to be drawn, showing how the position of the pole has moved over time, assuming that the area measured is fixed. Comparing the polar wander curves for the European and North American continents thus obtained, it is found that the two curves are systematically different. If, as Wegener said, the Atlantic Ocean was once closed and the two continents were allowed to move, the two curves would almost match. Based on this, British scientists E. Irving (1927- ) and SK Runcorn (1922-1995) believed that the systematic difference between the two curves was due to continental drift. Thus, the continental drift theory made a dramatic comeback due to new facts that were not found in Wegener's time.

Furthermore, based on the remarkable progress in geological research on the ocean floor, the American scientists Hess and Dietz proposed the ocean floor spreading theory in the early 1960s, and the theory of plate tectonics emerged in the late 1960s. Looking back at it from today's perspective, there are some parts of Wegener's continental drift theory that are incorrect, but the fundamental idea of horizontal movement of the continents and the resulting changes in their relative positions forms part of the theory of plate tectonics. Furthermore, today, it is possible to directly measure continental drift through surveying techniques using artificial satellites.

[Ito Taniyo]

"The Origin of Continents and Oceans, by A. Wegener, translated by Akio Miyakonojo and Fumiko Shido, 2 volumes (Iwanami Bunko)"

Reconstruction of the distribution of continents throughout geological time (by Wegener) [Figure A]
©Shogakukan ">

Reconstruction of the distribution of continents throughout geological time (West Coast, 1910-1915)

Distribution of glaciers, swamps, and deserts in the Carboniferous Period of the Paleozoic Era (Figure B)
©Shogakukan ">

Glaciers, swamps, and deserts in the Carboniferous period of the Paleozoic…

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

大陸が水平方向に移動することによって、大陸どうしの相対的位置関係が時代とともに変わるという説。大陸漂移説ともいう。今日では、プレートテクトニクス理論のなかに組み入れられている。

　この説を初めて体系的に展開したのは、ドイツ人気象・地球物理学者ウェゲナーである。彼は1912年に大陸移動に関する二つの学会講演を行ったのち、1915年に『大陸と海洋の起源』を著して大陸移動説を世に発表した。この本は、その後新たなデータを加えつつ、1929年の第4版まで出版された。深海によって遠く隔たれている大陸どうしの間に、かつて陸地のつながりがあったという古生物学的な証拠は、20世紀初頭にはすでに多数知られていた。その陸地のつながりの実態を説明するものとしては、現在深海となっている地域に、かつて、大陸もしくは大陸どうしを結ぶ細長い陸地があったという考え（陸橋説）が当時は主流であった。ウェゲナーは、陸地のつながりを、陸橋説ではなく、現在遠く隔たれている大陸がかつては接合していたと考えることによって説明しようとしたのである。ここにウェゲナーの学説の新しさと鋭さがあった。

［伊藤谷生］

ウェゲナーの移動説

ウェゲナーによれば、古生代末期には地球上には巨大な大陸（彼はこれをパンゲアPangaeaとよんだ）があって、これがその後分裂し水平方向に移動して現在のような大陸の配置になったのである（図A）。彼がこうした大陸の移動を思い付いた端緒は、大西洋の両岸の海岸線の凹凸がよく合致することであるが、それを科学的な体系にまで高めるうえで、いくつかの重要なステップがあった。

　その第一は、古生物学的証拠を含めて大陸の連結を示す多数の事実を吟味し、大陸の分裂と移動を明快に示したことである。もっとも有名なものに、古生代後期の石炭紀からペルム紀（二畳紀）の大陸氷河の問題がある。この大陸氷河は、アフリカ南部、南アメリカ、オーストラリア、インドに分布するが、現在の諸大陸を図Aの(1)のように集めれば、大陸氷河の分布域は、アフリカ南部を中心として半径30度以内に収まる（図B）。ここを当時の南極とすると、大陸氷河の分布はきわめて合理的に説明される。さらに、当時の赤道はヨーロッパ大陸の中・南部を通ることになるが、実際そこでは熱帯の泥炭（トロピカルピート）沼地の植物遺骸(いがい)からつくられた大量の石炭が分布する。

　第二は、大陸と深海底の関係にアイソスタシーの原理を導入したことである。地球表面の高度の出現頻度を調べると、大陸と深海底のそれぞれに対応して二つの極大をもつ曲線が描かれる。このことと、アイソスタシーの原理を結び付けると、相対的に軽い大陸塊が深海底をつくる重い物質の中に浮かんでいるということになる。したがって、大陸どうしを結び付けていた大陸もしくは陸橋が沈んで深海底となることを主張する陸橋説は、アイソスタシーと矛盾するので退けられなければならない。こうして、大陸は深海底をつくる物質の上に浮きながら、水平方向に移動するとウェゲナーは主張した。

　ウェゲナーの大陸移動説は、しかしながら移動の原動力を説明できなかったために、1930年代になると下火となった。それでも、スイスのアルガンE. Argand（1879―1940）、南アフリカのデュ・トワA. L. du Toit（1878―1948）、イギリスのホームズなどの少数の研究者が、大陸移動説に基づく造山運動論や移動のメカニズムについての研究を発展させていた。

［伊藤谷生］

大陸移動説の復活

1950年代後半、古地磁気学の進歩に伴い、世界各地で地質時代の極の位置が決められるようになってきた。そして、測定した地域を固定した場合、極の位置が時代とともにどのように移動したかを示す極移動（極漂移）曲線が描かれ始めた。こうして求められたヨーロッパ大陸および北アメリカ大陸についてそれぞれの極移動曲線を比べると、両者が系統的にずれていることがわかる。そこで、ウェゲナーがいうように、かつて大西洋が閉じていたとして、両大陸を移動させると、二つの曲線はほぼ一致する。このことから、イギリスのアービングE. Irving（1927―　）とランコーンS. K. Runcorn（1922―1995）は、二つの曲線の系統的なずれを大陸移動によるものと考えたのである。こうして、大陸移動説は、ウェゲナーの時代とは別の新しい事実によって劇的な復活を遂げた。

　さらに、海洋底に関する地学的研究の著しい進捗(しんちょく)に基づいて、アメリカのヘスおよびディーツによる海洋底拡大説が1960年代初めに提出され、1960年代後半にはプレートテクトニクス理論が登場する。今日の段階からみれば、ウェゲナーの大陸移動説のなかには間違っている部分もあるが、大陸の水平移動と、それによる相対的位置関係の変化という根本的思想は、プレートテクトニクス理論の一部を構成している。なお、現在では、人工衛星を用いた測量技術によって、大陸移動を直接測定できるようになった。

［伊藤谷生］

『A・ヴェーゲナー著、都城秋穂・紫藤文子訳『大陸と海洋の起源』全2冊（岩波文庫）』