中学受験理科講座　大地の変化（2）

大地の変化（2）　解説動画

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地球のつくりと火山

地殻とマントル

Haru_You

地球の表面は、海の下も含めて土砂や岩石で覆われているけど、地球全体が固体の岩石でできているわけではないんだ。
地球の半径6400kmに対し、地殻とよばれる岩石面の厚さは5〜40kmくらいしかないんだ。

岩石が殻みたいになってるから地殻なのね。
地殻の内側には何があるの？

はるか

Haru_You

マントルという3000℃を超えるような高温、高圧の層が地下3000kmくらいまでを占め、その内側にはコアという中心部分がある。
マントルは固体なんだけど、高温、高圧なので部分的には溶けて液体となり、対流を起こしているんだ。
ちなみに、マントルと地殻の境目が「モホロビチッチ不連続面」といって、変な理科用語ランキングの上位に入る言葉だよ。

マントルは地下にある高温の部分なんだったら、マグマとは違うの？

はるか

Haru_You

マグマは地殻がマントルの熱で溶けたものだね。
といっても地殻とマントルはつながっているから、地殻内ならマグマ、地殻より内側ならマントルと呼ぶ、くらいに思っていてもいいよ。

プレートと海溝

Haru_You

で、地殻とマントルの上部が一体となったものをプレートという。
地球の表面は1枚のプレートで覆われているのではなく、15枚のプレートが組み合わさってできているんだ。

ひびのはいった卵の殻みたいな感じか。

はるか

Haru_You

卵の殻なら動かないけど、プレートより下のマントルは対流しているから、その上に乗っているプレートは動くんだ。
有名なのが、ハワイ島の乗っている太平洋プレートは、だいたい1年に10cmくらいずつ日本に近づいてきてるんだ。
ちなみに、日本とハワイの距離は6600kmだから、6600万年後には日本のそばにハワイがある計算になる。

そしたら、簡単にハワイ旅行行けていいじゃん。

はるか

Haru_You

でも日本のそばにきたら今みたいな常夏の島じゃなくって、伊豆大島と変わらなくなっちゃうけどね。
で、プレートが移動しているので、プレートどうしの境目では一方のプレートが、もう一方のプレートの下に沈み込む。
そのプレートが沈み込む場所のことを海溝といって、海溝より規模が小さいものではトラフと呼ばれるものもあるんだ。

海溝ってめっちゃ海が深くなってるところだよね。
プレートが沈み込むから、引っ張られて海底が深くなってるんだね。

はるか

Haru_You

海溝やトラフはプレートが引っ張られてるから、プレートのゆがみによって地震の原因となるんだよ。
日本付近には北米、太平洋、ユーラシア、フィリピン海の4プレートが集まり、太平洋プレートが北米プレートの下に沈み込むところに日本海溝、フィリピン海プレートがユーラシアプレートの下に沈み込むところに南海トラフを作っている。

だから日本は地震が多いんだね。

はるか

Haru_You

2011年に起きた東北地方太平洋沖地震が、日本海溝を作る太平洋プレートによるものだった。
これは数百年かけてたまったプレートのゆがみが元に戻ろうとする力で起きたので、また数百年後に同じような地震が発生するんだ。
南海トラフは最後に動いたのが1946年で、100年周期で大地震を起こしてるから、もうすぐ来ると言われてるんだ。

環太平洋火山帯

Haru_You

あと、プレート境界から数百km内陸側に離れたところでは、沈み込んだプレートに持ち上げられて、火山が隆起するんだ。
日本列島は、プレート境界のそばにある環太平洋火山帯の真上にある、というか隆起した火山帯そのものが日本列島といってもいいくらい、だね。

日本には火山もたくさんあるもんね。
何個くらいあるの？

はるか

Haru_You

1万年以内に火山活動を起こした火山を活火山というんだけど、日本には現在111の活火山がある。
世界にある活火山が1500くらいだから、どれだけ日本に集中してるんだ、って感じだよね。

1万年前に噴火して、その後噴火してなくても活火山なの？

はるか

Haru_You

1万年なんて、46億年の地球の歴史から見たら一瞬だからね。
今現在活発な火山活動を行っている火山としては、桜島や有珠山、霧島山、草津白根山など26の火山が気象庁の常時観測指定火山になっているよ。

火山の噴火と火山噴出物

噴火の発生

火山の噴火ってさ、火山から火を噴くってことでしょ。
何が燃えてるの？

はるか

Haru_You

噴火と書くけど、火を噴き出すわけじゃないよ。
地下にたまっていたマグマが地表に噴出することを噴火というんだ。

マグマは地殻の岩石が熱で溶けたものってさっき言ってたよね。

はるか

Haru_You

うん、マントルの熱で溶けた岩石がマグマとなって、地下数kmの深さにマグマだまりを作るんだ。
地下でたまっているだけならいいんだけど、その熱で水蒸気などの気体の体積が大きくなると、周りの地盤を破壊して出てきちゃう。
このマグマの出口が火口で、噴火の際に新たな火口ができることもあるんだ。

地盤を破壊して出てくるってことは、そのとき地震が起こるよね。

はるか

Haru_You

うん、火山活動による地震を火山性地震といって、さっきのプレートによる地震とはまた別のメカニズムでおきる地震なんだ。

火山噴出物

でもさ、桜島の噴火とかって、マグマが直接噴き出てきてるわけじゃなくって、噴煙と火山灰が噴きだしてるよね。

はるか

Haru_You

噴火によって火口から運び出されるものを火山噴出物というんだけど、そのうちマグマが直接流れ出たものを溶岩というんだ。
噴火の途中でマグマが冷え固まると、溶岩ではなく火山砕屑物（さいせつぶつ）になり、そのうち最も粒が小さいものが火山灰だね。
噴煙は、水蒸気を主成分とする火山ガスに火山砕屑物が吹き上げられて見える煙だね。

火山灰より粒が大きいものはなんていうの？

はるか

Haru_You

直径2mm以下のものが火山灰で、64mm以下が火山れき、それより大きいと火山弾だね。
2014年の木曽御岳山の噴火では、火山弾の直撃を受けて亡くなった方が多数出たんだ。
他には軽石という、水蒸気が蒸発した小さな穴がたくさん空いて水に浮く石なんかも火山砕屑物の1つだね。

溶岩流と火砕流

Haru_You

あと、噴火のときに危険なのが、高温の火山ガスに火山砕屑物、それと周りの土砂なんかを巻き込んで山の斜面を流れ降りる「火砕流」という現象だね。

溶岩が流れてくるわけじゃないの？

はるか

Haru_You

溶岩流というのもあるけど、溶岩は粘り気がある液体だから、そんなに速く流れてこないんだ。
ところが火砕流の本体はガス、つまり風だからね。
火砕流は時速100kmを超える速さで迫ってくるんだよ。

そしたら、火砕流が見えてから逃げても間に合わなくなっちゃうね。

はるか

Haru_You

うん、1991年の雲仙岳噴火ではふもとで火砕流の撮影をしていた報道関係者が逃げ遅れて多数亡くなられたんだけど、そこで最後まで撮影されていたカメラの映像が残っていて、火砕流の研究が進んだんだ。

マグマの粘り気と火山の形状

マグマの温度と粘り気

Haru_You

マグマは温度によって性質が変わるんだけど、テストではここの部分がよく聞かれるね。

マグマの温度ってどれくらいなの？

はるか

Haru_You

650℃〜1200℃くらいだね。
で、温度が高いと、マグマは粘り気の弱いさらさらしたものになり、温度が低いと、マグマは粘り気の強いどろどろしたものになるんだ。

その温度と粘り気の関係を覚えておけばいいの？
熱いとさらさらで、冷たいとどろどろ。

はるか

Haru_You

うん、鍋に入れたカレーと同じだよ。
冷めると固まるけど、熱すればまたさらさらになるだろ。
あと、温度が高いマグマは冷えて岩石になると黒っぽくなり、温度の低いマグマは白っぽくなる。
これは、熱いと具が焦げちゃうって覚えておけばいいよ。

マグマの粘り気と火山のようす

Haru_You

さらに、マグマの粘り気によって火山のようすが変わる。
粘り気の弱いマグマだと、溶岩がさらさらと流れ出るような噴火をし、盾状火山という平らな火山になる。

平らな火山ってどこにあるの？

はるか

Haru_You

日本国内では大型のものはないんだ。
世界の巨大火山の大半はこれで、ハワイのマウナロア火山やキラウェア火山なんかが盾状火山として有名だね。

じゃあ、逆に粘り気の強いマグマだとどうなるの？

はるか

Haru_You

粘り気が強いと、噴きだしにくいじゃん。
だからマグマの粘り気が強いと爆発的に噴きだして、温度が低いから火山灰になりやすくって大量の火山灰を吹き出すんだ。
また、火山の形は粘り気が強いので溶岩が流れず、円錐状に突き出した溶岩ドームになるんだ。
有珠山から新たにできた火口の昭和新山や、雲仙普賢岳の平成新山が溶岩ドームだね。

富士山みたいなきれいな山の形にはならないんだね。

はるか

Haru_You

富士山形の火山は成層火山といって、溶岩と火山砕屑物が重なり合ってできたものなんだ。
マグマの粘り気が盾状火山と溶岩ドームの中間のときに、成層火山を形成するね。

カルデラ

Haru_You

火山が爆発的に噴火するときに、火口周辺の土地を吹き飛ばすことがある。
そうすると火口周辺にカルデラという、くぼんだ地形ができるんだ。

地理で、阿蘇山にカルデラがあるって習ったよね。

はるか

Haru_You

うん、阿蘇山のカルデラは直径20km近い巨大なもので、中に人が住み道路や鉄道が走ってる世界でも珍しい場所だからね。

大きいカルデラができてるってことは、それだけ噴火が激しかったってことだよね。

はるか

Haru_You

阿蘇カルデラを形成したときの火山灰は、日本中に積み重なってるからね。
阿蘇山が本気出したら世界中が氷河期になるくらいの噴火を起こすってことだ。
でも、日本最大のカルデラは阿蘇じゃなくて、カルデラに水がたまったカルデラ湖である、北海道の屈斜路湖なんだよ。

火成岩

火山岩と深成岩

Haru_You

マグマが冷えて固まった岩石は、火成岩というんだ。
火成岩と一言でいっても2種類あって、火山岩と深成岩に分けられる。

「火山」と「深成」で「火成」だね。
どうやって分類するの？

はるか

Haru_You

火山岩は、マグマが地表近くで急に冷えてできたもので、深成岩は、マグマが地下深くでゆっくり冷えてできたものだ。
だから火山岩は結晶がしっかりできていない斑状組織、深成岩は結晶のつぶがそろった等粒状組織になるんだ。

石の絵を見て、火山岩か深成岩か判断できるんだね。

はるか

Haru_You

さらに、色によって火山岩も深成岩も細かく分けられるんだ

リカちゃんアセって･･･

Haru_You

まず、火山岩は白っぽいものからリュウモン岩、アンザン岩、ゲンブ岩。
深成岩は白っぽいものからカコウ岩、センリョク岩、ハンレイ岩だ。

これは覚えるのが大変だね。

はるか

Haru_You

火山岩と深成岩を白い方から交互に頭文字を取ると、リ（ュウモン）カ（コウ）ア（ンザン）セ（ンリョク）ゲ（ンブ）ハ（ンレイ）だから、「リカちゃんアセってゲロハいた」という覚え方が有名だね。
または、深成岩カ（コウ）セ（ンリョク）ハ（ンレイ）、火山岩リ（ュウモン）ア（ンザン）ゲ（ンブ）で、「シンカンセンはカリアゲ」という言葉もある。

インパクト強い言葉で覚えちゃおうってやつだね。

はるか

Haru_You

でも、あまりテストに全部書かせることはないんだよね。
それに、テストに印刷した写真じゃ種類の識別は難しいからね。
よく聞かれるのは「黒っぽい火山岩」＝ゲンブ岩と、「白っぽい深成岩」＝カコウ岩の2つだから、まずそれを覚えてね。

火成岩とたい積岩の違い

Haru_You

前回説明したたい積岩と火成岩で一番異なる点は、火成岩の中に見える粒は角張っていて、たい積岩の粒は丸みを帯びている、ということだね。
あと、火成岩の中からは、化石を見つけることはできないんだ。

たい積岩は流水のはたらきを受けているから、角が取れて丸みを帯びるんだったよね。
火成岩の中に見える粒はなんなの？

はるか

Haru_You

火成岩の中の粒は鉱物といって、石英・長石というガラスのような無色鉱物と、かんらん石、輝石、角閃石、黒雲母といった有色鉱物があるんだ。
石英は割ると粉々になるのに対し、長石と黒雲母は決まった方向に開くように割れる。
あと、かんらん石はマントルがそのまま結晶化したものだね。

石英って、水晶みたいに六角柱の形してるやつだよね。

はるか

Haru_You

石英も水晶も同じ二酸化ケイ素でできていて、特に透明度が高いものを水晶というんだ。

地震の発生

震源と震央

Haru_You

プレートの動きだったり火山だったり、地下で大きな力がはたらいて岩石が破壊されると、そこで地震が起こる。

岩石が破壊されるだけで地震が起きちゃうんだね。

はるか

Haru_You

2011年の東北地方太平洋沖地震では、南北500kmにわたって、30m以上滑り落ちるような巨大な破壊だったからね。
最初に岩石の破壊が始まった、すなわち地震が発生した点を震源、その真上の地上（海面上）の地点を震央というんだ。
震源から地震の揺れは波のように同心円状に伝わっていくので、基本的には震源に近いほど早く揺れ始めるし、揺れも大きくなるね。

初期微動と主要動

大きな地震のときってさ、揺れる前に地震警報みたいなのが携帯から鳴るよね。
あれはどうやって鳴らしてるの？

はるか

Haru_You

地震の揺れには、先に伝わる小さな揺れ、初期微動と、後から来る大きな揺れ、主要動があるんだ。
その初期微動を検知して地震を知らせるのが、緊急地震速報のシステムだね。

緊急地震速報が鳴ったときには、もうすでに地震は起きているってことか。
主要動が伝わるには時間がかかるの？

はるか

Haru_You

初期微動を伝える波をP波、主要動を伝える波をS波というんだけど、P波は秒速8km、S波は秒速4kmで伝わるんだ。
だから、震源の深さが地下10kmだったとしたら、初期微動は1.25秒後、主要動は2.5秒後に来ることになるから、警報が鳴って身構える一瞬のチャンスがあるわけだよ。

ということは、震源が遠いほどP波とS波の到着に差が出るよね。

はるか

Haru_You

うん、初期微動が始まってから主要動が始まるまでの時間を初期微動継続時間といって、初期微動継続時間の長さは震源からの距離に比例するんだ。

地震の大きさと被害

震度とマグニチュード

Haru_You

ある地点での地震の揺れの大きさを示す指標が震度で、0〜7まで10段階に分けているんだ。
東北地方太平洋沖地震では宮城県栗原市で、2016年の熊本地震では熊本県益城町で、2018年の北海道胆振東部地震では厚真町で最大震度の7を記録したね。

0〜7だったら8段階じゃないの？

はるか

Haru_You

震度5と6は、震度5弱・震度5強・震度6弱・震度6強に分けられているんだ。
でも震度は場所によって異なるから、地震自体のエネルギーの大きさとは比例しないね。
そこで、地震の規模を表すにはマグニチュード（M）という単位をつかうんだ。

地震速報のニュースでも言うよね、地震の規模を表すマグニチュードは、って。

はるか

Haru_You

マグニチュードが小さくても、震源が浅かったり地盤が弱かったりすると震度は大きくなるからね。
で、マグニチュードが1違うと地震の規模は約32倍、2違うと32×32で約1000倍大きくなるんだよ。

そしたらM5とM9では、1000×1000＝100000倍のエネルギーになるんだね。

はるか

Haru_You

マグニチュード5でも、内陸が震源なら震度5近くなる大きな地震になるけど、東北地方太平洋沖地震はマグニチュード9.0だったからね。
いかにとんでもない規模の地震だったかわかるでしょ。

内陸型地震と海溝型地震

Haru_You

熊本地震では、M7.0だから規模はそれほどでもないんだけど、震度は7を記録したんだ。
これは、震源が内陸部の浅いところで起こる地震だったからだね。

プレートの動きだと、海底で地震が起こるんだったよね。
そしたら熊本ではどうやって地震が起きたの？

はるか

Haru_You

内陸で起こる地震には、火山性の地震のほかに、活断層がずれて起こる内陸型地震がある。
熊本地震は、活断層による内陸型地震だったんだ。

断層って、地層のずれだったよね。
それが再びずれて、地震になったってことか。

はるか

Haru_You

M8を超えるような巨大地震はプレート境界で起こる、海溝型地震がほとんどなんだけど、震源が海底だから震度はそれほど大きくならない。
でも、内陸型だと震度が大きくなりやすいから注意しないといけないんだ。

地震による被害

Haru_You

震源が海底だと、海底の地形変動で海面の高さが変動する、津波が起こることがある。
東日本大震災では、津波で亡くなられた方がほとんどだからね。

津波ってそんなすごいの？

はるか

Haru_You

ただの波じゃなくて、高さを持った水の壁が、建物ごとなぎ倒し。すべてのものを押し流すように進んでくるんだ。
高さ1mならたいした波じゃないって思うかもだけど、高さ1mの水の壁に巻き込まれたらどうなるか考えてごらん。
他に地震の被害としては、埋め立て地や砂地で発生する液状化現象というものがある。

何が液状化しちゃうの？

はるか

Haru_You

地面。
下に水がある埋め立て地を揺らすと、埋め立て地の中を水が上がってきて、地上の建物が沈んでいっちゃうんだ。
東日本大震災では、千葉県の埋め立て地で大規模な液状化現象が起きて、家が傾いちゃう被害が見られたね。

ハザードマップ

Haru_You

津波や洪水の被害は、地形図を見ればある程度予測がつく。
そこで、ハザードマップという、各地点の危険度を色分けした地図が作成されているんだ。

誰が作ってるの？

はるか

Haru_You

市区町村など、各自治体がハザードマップを作成しているんだ。
いざというときの避難場所も載せてあって、一般に公開されているから一度は目を通しておいた方がいいよ。

大地の変化（2）　一問一答演習問題プリント

演習プリントには、Excelファイル版とPDFファイル版があります。
Excelファイル版はリロード・再計算（F8）するたびに数字や配列が変わります。
マクロは使用していませんので、セキュリティ警告はありません。
なお、PDF版では20問の収録ですが、Excel版にはより多くの問題を収録しています。

はるか