地球の仕組み

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Essay ■ 3_150 マントルの内部構造 3:暗いマントル
Letter■ アイディアの実証・研究を進めよう
Words ■ 熊本・大分の皆様、少しでも早い復興を願っています


(2016.04.28)
 地球深部は、謎、多きところです。深部の概略はわかっているのですが、本当の姿、確かな実態は、定かには見えていません。でも、かすかな手がかりをもとに、最新の技術と知恵を使って、研究は進められています。


Essay■ 3_150 マントルの内部構造 3:暗いマントル

 地球深部を直接掘って調べることはできないので、地震波や合成実験など間接的な方法で探求していことになります。それでも、科学者のたゆみなき努力やさまざまな工夫、地震計、実験装置、解析用のコンピュータなどの技術の向上により、地球深部の実態が少しずつ解明されてきています。
 地球内部の運動として重要な仕組みは、マントル対流です。マントル対流が、プレートテクトニクスの原動力となっています。プレートテクトニクスとは、大地の変動を起こしているもので、10数枚の硬い岩盤からなるプレートが移動することで、大地の営み(地質現象、地形形成など)を起こすメカニズムです。しかし、対流とはいっても、私たちが日ごろ目にしている水が温まるときに起こる対流よりは、もっと長い時間をかけて移動する、そしてより複雑な対流となっていることがわかってきました。
 マントル対流の基本は、中央海嶺で形成された海洋プレートが、海底下で冷やされて重くなり、海溝で沈み込みマントルにどもっていきます。沈み込んだ物質の反動として、下部マントルの底から、温かく、軽いマントル物質が上昇していきます。この物質循環が、対流となります。
 さらに、冷たいマントル物質が地球内部に戻りマントルや核を冷やし、温かいものが地球外部に移動して、熱を地球表層から宇宙空間へと放出していきます。マントル対流は、地球の冷却過程を見ていることにもなります。このような地球内部の熱の放出とマントル物質の循環を、マントル対流と呼んでいることになります。マントル対流の原理は、わかりやすいものです。
 マントル対流の下降流は、沈み込んだ冷たいプレートの集合体として地震波では見えています。同じマントルの岩石でも、温度差があると地震波の速度に違いが現れ、検出できるようになってきました。冷たいプレートは遷移帯でとどまり、しばらくすると落ちていくことが見えています。この冷たいマントル物質の下降流をコールドプルームと呼んでいます。
 また、上昇流も地震波でとらえられています。その上昇流の形は、下部マントル内をキノコ状になって遷移帯まで上がっていきます。そのような上昇流をスーパーホットプルームと呼んでいます。スーパーホットプルームは、地震波の観測により、南太平洋とアフリカ大陸の下に存在することがわかってきています。
 遷移帯から先は、カーテン状や小さいプルームとして、上部マントルからプレート下部まで上昇していきます。それが海嶺やハワイの長期にわたる火山群(ホットスポットと呼ばれています)、あるいは巨大な火山活動(デカン高原やコロンビア川沿い、シベリアなどの大規模な火山活動)の原因となっています。スパーホットプルームのうち海嶺の火山活動が、海洋プレートの始まりとなります。
 コールドプルームもスーパーホットプルームも連続的な対流ではなく、ある時期に間欠的に落下、上昇をし、その影響は長期間にわかって継続するという現象です。地球時間で見ると、これをマントル対流としてとらえることができるわけです。
 しかし、どこから、なぜ上昇流が発生するのか、その上昇流はどのような物質なのか、などの実態は必ずしもよくわかっていませんでした。その解明が現在進められて、新しいこともわかりつつあります。


Letter■ 熊本地震・野外調査のキャンセル 

・熊本地震・
14日から16日を中心に
熊本から大分にかけて発生した地震は、
大きな被害を与えました。
2011年の東日本大震災とくらべる
津波の発生がないのがまだ救いですが、
これから雨や梅雨の季節にむかっているので
水や地すべりなどの災害も心配です。
まだ、発生直後の混乱が続いていると思いますが、
被災された方へお見舞いを申し上げます。

・野外調査のキャンセル・
私は、夜早く寝て、朝もニュースを見ずに大学にでます。
今回のニュースは、15日の昼頃、
ネットのニュースをみて初めて知りました。
その後、いろいろ情報を見るようにしてきました。
実は、私はゴールデンウィークの6日間、
熊本から大分にかけて、野外調査をする予定でいました。
もちろん、すべての手配を終えていました。
今回の地震発生域の断層付近に分布する
地層の中の層状チャートを調査していく予定でした。
ニュースをみて、調査どころでないので、
月曜日にはすべてをキャンセルしました。
一日も早い復興を願っています。


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