5_82 コールド・プルーム：テクトニクス6

　地表部はプレートの運動が支配しています。プレート・テクトニクスが、地表の大地の営みを解明しました。しかし、プレートの運動は、もっと深い部分にその原動力があります。それは、マントル対流と呼ばれていますが、単純なものではなく、地球の仕組みを反映した複雑なメカニズムが支配しているのが見えてきました。

　マントルは、カンラン岩と呼ばれる岩石からできています。ただし、一様な岩石ではなく、大きく2つの種類に分かれることになります。その境界は、遷移層と呼ばれる深度400kmから670kmあたりにあります。その層を境界（遷移層下部の670kmを境界にしています）にして、上を上部マントル、下を下部マントルと呼びます。
　地震波による地球内部の探査によると、上下マントルで密度の違う岩石があることが分かっています。つまり、上下マントルで、別の岩石になっていることになります。地球内部にいくにつれて、高温高圧の条件になっているために、同じ鉱物でも、深部ではより高密度の結晶になっていきます。その境界は、物理条件によって、必然的に生じるものになります。ですから、同じ化学組成のカンラン岩だとしても、鉱物の組み合わせの違っている全く別の岩石というべきものになっています。
　もともとマントルはカンラン岩からできていると考えられているのですが、マントルの上下で、物質の性質としては、かなり違ったものとなっています。マントルが対流しているとすれば、その境界部で、対流がどう振舞うかが問題となります。
　それがどんな問題かというと、境界部に関係なく対流が行き来するか、それともその境界を物質が越えることなく、上下で別々の対流になっているのかです。行き来する方はマントル対流が一つなので1層対流、行き来しないのは上下で対流ができるので2層対流となります。
　さらに、1層対流なら、物質は上下マントルを行き来しているので、マントルのカンラン岩は、常に混ぜられていることになります。結晶は条件で変化しますが、化学組成は上下でそれほど変わらないはずです。一方、2層対流なら、熱だけが上下を移動して、物質は移動しないことになります。上部マントルは、地上の大陸、海洋、大気と物質をやり取りしているので、長い時間がたてば、上部マントルはもともとのマントル物質とは変わってくることになります。つまり、2層対流なら、遷移層は物質境界となり、1層対流なら単なる相転移の境界となります。
　1層対流か2層対流かは、地震波トモグラフィと呼ばれる、地震波による地球断層撮影という手法によって解決されました。地震波トモグラフィとは、地震波によって地球内部を覗くのですが、コンピュータによって、大量の地震波データを用いて、地球内部を3次元的に示す方法です。地震波は、密度によって進むスピードが変化します。密度は、温度によって変化しますから、物質がわかれば、温度が推定できます。つまり、地震波トモグラフィを、地球内部の温度分布を見ることにも使えます。
　地震波トモグラフィによる地球内部の温度分布によって、マントル対流が見えるようになりました。特に、冷たい海洋プレートが沈み込んでいる状態がよく見えました。太平洋の海洋プレートが日本海溝に沈みこみます。その海洋プレートは、遷移層の底にあたる670kmにまで沈み込みます。そこでいったん停止します。
　なぜ、停止するのでしょうか。沈み込む海洋プレートのうち、海洋地殻を主要部を構成する玄武岩は、上部マントル条件では密度は大きく、海洋プレート全体を引っ張るほどの原動力になるのですが、670kmの結晶の相転移で、不思議なことに、下部マントルの輝石（実際にはペロフスカイトと呼ばれる鉱物）より、密度の小さな結晶に相転移（ポストスピネル転移と呼ばれています）します。そのため、海洋プレートのうち玄武岩の成分だけが、「浮き」の役割を果たします。玄武岩の「浮き」のために、海洋プレート全体が、遷移層の底に滞留することになります。
　このような滞留する冷たいプレートが地震波トモグラフィで見えてきました。このような冷たい海洋プレートのたまったものは、メガリスと呼ばれます。一定以上の厚さを持ったメガリス、つまり長時間沈み込みが続き大量に滞留した海洋プレートは、なだれのように下部マントルに落ち込んでいるところも見えてきました。このような冷たいマントルの下向きの流れをコールド・プルームと呼びます。
　このコールド・プルームは、マントル全体におよぶ下向きの対流とみなせます。そうであれば、マントルは、上下の隔てなく物質ごと、1層の対流として振舞っていることになります。この地震波トモグラフィは、対流を可視化させることになり、説得力のあるものとなっています。ただし、まだ異論もあり完全な決着はみていませんが。

・始原マントル・
始原マントルという言葉があります。
始原マントルとは、隕石と似たような
化学組成をもっているマントルで、
地球の初期に存在したと考えられているものです。
しかし、実際に始原マントルに由来すると考えられる
化学組成の岩石が、各地で見つかっています。
2層対流で物質が入れ替わることがなければ、
始原マントルが下部マントルに
存在すると考えられていました。
それが、マントル対流が、地震波トモグラフィによって
マントル全体におよぶ1層対流として考えられてきたため
そのようなものを想定しづらくなってきました。
しかし、始原マントル由来の成分が見つかるということは、
マントルは、長年対流しているにもかかわらず、
まだ完全に混ざっていないことを示しています。
いったんできた不均質という履歴は
なかなか消えないのかもしれません。

・夏休みの終わり・
8月もいよいよ終わりに近づいてきました。
8月の下旬ともなる秋めいてきました。
今年の北海道は、爽快な夏がなく、
雲の多い、蒸し暑い夏でした。
快適なはずの北海道の夏を味わうことなく
秋がもうすぐそこに来ています。
小・中・高校の学生は、夏休みの終わりを惜しみながら、
あわただしい日々を過ごしていることでしょう。
ただ、北海道は、もうとっくに2学期が始まっていますが。
私の夏休みは、今週から本格的になりました。
前期の校務は終わりました。
ただ、学生は、今週から後期の単位となる、
集中講義を受けています。
私は、9月から出歩くことになるので、
そのための準備に、今週は忙しくしてます。
まあ、いつものように忙しいのです。
私だけでなく、多くの社会人が、
同じように忙しい思いをしているのでしょうが。

5_81 対流：テクトニクス5

　前回までに、プレートが、なぜ動くのかを紹介しました。今回は、もう少し地球の深い部分にまで目を向けて、マントル対流を見ていきましょう。マントル内に、地震波で見ると境界があります。その境界が、マントル対流に対して、どのような意味を持つものなのかが問題となります。

　マントル上部に、温度が高く、流動性をもったアセノスフェアという部分があり、その上に乗っかったプレート（リソスフェア）が動く仕組みがあることが分かりました。海嶺にマントルから上昇してきた熱いマントルの上昇流の押し広げる力と、冷えて重くなった海洋プレートがマントルに沈み込むときの引っ張る力が、プレートを動かす原動力となっています。その結果、プレートが水平方向に移動していました。これが、地球の表層の大地の営みの原理ともいうべき、プレートテクトニクスの考え方です。
　このプレートテクトニクスによって、火山や地震の原因、山脈や海底地形の形成プロセス、火成作用や変成作用のメカニズムなどが、体系的に説明できるようになってきました。プレートテクトニクスは、大きな成果を挙げてきました。今後も、地表の大地の営みは、プレートテクニクスによって解明されていくことでしょう。
　前回、海嶺で熱いマントルが上昇し、海溝で冷たいプレートがマントルに沈み込むということは、大局的に見ると、マントル対流になっているということをいいました。では、沈み込んだプレートはどこにたどり着き、熱いマントルは地球のどこから湧き上がってきたのでしょうか。このマントル対流を解明するには、地球深部を探ることになります。
　マントルは、上部マントルと下部マントルに分けられています。上下の境界は、遷移層と呼ばれる部分になります。地震波の研究から、遷移層は、深度400kmから670kmあたりにあることが分かっています。
　地球は、深部にいくに従って、温度と圧力が上がります。深度400kmは13万気圧、1450℃の条件、670kmは24万気圧、1600℃の条件になります。遷移層は、岩石の構成鉱物が、より高温高圧の結晶に変わる（相転移といいます）ためにできた、物質の違いによる境界が、地震波に現れていると考えられています。遷移層より上が上部マントル、下が下部マントルになります。
　遷移層は、物質境界であり、下部マントルから熱だけを上部マントルに伝え、上下に物質は移動しないと考えられていました。つまり、上部と下部マントルは、それぞれ別の履歴をもったマントル物質からできていると考えていました。
　上部マントルには、何度も海洋プレートとして地表付近を巡ったものが混じっていることになります。時には、地表の成分や物質がマントルを汚すこともあった（汚染といいます）と考えられています。上部マントルからは、大陸地殻となったり、海洋に溶け込んだり、大気になった成分などが、抜けていったと考えられていまる。
　一方、下部マントルは、地球ができたときのままの物質（始原物質や始原マントルとよばれています）が、そのまま残っていると考えられていました。ですから、上下のマントルは45億年も経過すると、かなり違った性質の物質になっていると考えられます。
　マントル内の熱を伝える方法は対流ですから、マントル対流も、上部マントルと下部マントルが、それぞれ別の対流をしていたと考えられています。このような上部マントルと下部マントルが性質の違う物質で、対流も上下別々に起こっているというモデルは、2層対流と呼ばれています。
　2層対流に対して、マントル対流は1層で起こるという考えもあります。1層対流は、遷移層が相転移の場にすぎず、物質が簡単に入れ替われる境界で、上下のマントルは常に物質ごと入れ替わっているという考え方です。
　この1層対流と2層対流の2つの考え方には、現在では、地震波トモグラフィという手法によって決着をみました。その内容は、次回にしましょう。

・地震波トモグラフィ・
地球深部を探るために、
地震波が重要な働きをしています。
現在も、その重要性は変わりませんが、
精度が向上して、地球内部の非常に微小な変化をも
観測することできるようになっています。
おかげで、マントル内の情報も
多く得られるようになってきました。
その情報を一つに総合化したものに、
地震波トモグラフィがあります。
トモグラフィとは断層撮影のことで、
医療でよく使われる方法です。
人体を切ることなく、人体内部の状態を探る方法です。
そのために、人体の内部を通り抜け
内部の物質や状態の変化を反映する
電磁波や粒子などが利用されます。
地球は岩石からできていて巨大なため、
人工的な電磁波は通用しません。
地震波を使って、内部を覗くことになります。
でも地震波は、自然現象ですから、
いつ起こるかわかりません。
でも幸いなことに、地球全体で見ると
多数の地震が、日々起こっています。
それを利用したものが地震波トモグラフィです。

・涼しい朝夕・
北海道は、お盆過ぎから急に
涼しい日が続くようになりました。
まだ、湿度は高く、晴れると蒸し暑くなりますが、
朝夕は、上着が欲しくなるような
日がくるようになってきました。
まだ、暑い日は来るのでしょうが、
このまま秋が来るのではという気配さえあります。
小学校が19日から始まりました。
2学期がスタートしたのですが、
大学では、まだ、前期の最後の詰めが行われています。
つまり、採点と成績評価です。
これが終わると、教員もやっと夏休みになります。
そんな夏休みが暑くないともう秋になりそうで、
なんとなく不安になります。
ですから、涼しい夏は、落ち着かなくなります。

5_80 原動力：テクトニクス4

　プレートが動くのは、地球内部の熱が外に向かって放出される、という天体の熱の営みによるものです。固体内を、物質が移動しながら熱が伝わるという現象は、マントル対流と呼ばれています。理屈は単純ですが、実際に起こる現象は複雑です。その単純さと複雑さを結ぶ因果関係は、まだ解明できてないことも多々あります。

　プレートが動くのは、プレートの下に滑りやすいアセノスフェアがあることがひとつの要因でした。しかし、動かす駆動力が問題となります。現在でも、この全貌はまだ完全には解明されていませんが、2つの駆動力があるとされています。
　一つは、海嶺での広がる力です。大陸が割れはじめのとき、大陸プレートが広がります。そのきっかけは、大陸プレートの下部に、熱いマントル物質が上昇してくるためです。マントル対流の上昇部が、大陸プレートの下にくることになります。それには、必然性があります。
　マントルは、対流によって地球内部の熱を地表に運びます。熱の放出場は、火山です。大規模な火山は、海洋プレートの境界になっている中央海嶺となります。大陸プレート内には火山はありますが、大規模なものは稀で、大陸下部は、長らくて熱を放出することがなく、熱が蓄えられることになります。そのため、大陸下には、熱いマントルが存在することになります。なにかのきっかけがあると、大陸下部から熱いマントルが上昇してきます。
　割れた大陸の間には、地下ではマントルが上昇し、地表では海が侵入します。その結果、海嶺が形成され、海洋プレートが形成されることになります。海嶺は、マントル対流の熱の出口として、両大陸プレートを両側に広げます。やがては、海洋プレートが広がっていくことになります。これが、プレートを動かす力となっています。
　海洋地殻は玄武岩からできていますが、その下には玄武岩が抜け出した、でがらしのマントルの岩石（ハルツバージャイトと呼ばれます）があります。玄武岩とハルツバージャイトを合わせれば、もとのマントルの成分になりますが、水分やガスなどの気体、液体成分は抜けていきます。玄武岩とハルツバージャイトが分離した状態で、海洋プレートとになります。
　大陸プレートの広がる力は、ある一定以上に海洋地殻が広くがるとそれほど強くなくなり、プレート移動の駆動力ではなくなります。そこで、もう一つの駆動力として、海溝に沈みこむ海洋プレートによる引っぱる力が、重要になってきます。
　そもそも海溝ができるのということは、冷えた海洋プレートが、マントルのアセノスフェアにもぐる込むことです。これは、海洋プレートが、アセノスフェアより、密度が大きくなるためと考えられています。
　海嶺でできたばかりの海洋プレートは、温度が高いため、密度は小さくなっています。時間がたっていくにつれて、海洋プレートが冷えてきます。ある時間がたつと、つまり一定以上に広がった海洋プレートは、アセノスフェアにもぐりこむ密度になります。すると、海溝が形成されます。相手がたとえ海洋プレートであっても、古い方が沈み込んでいきます。
　熱いマントルが、海洋プレートになり地表（実際には海底）で冷やされます。冷えた海洋プレートは、密度が大きくなりマントルに沈み込みます。この力もなかり強いようで、力関係でいうと、大きな海では、海溝の沈み込みよる引っ張りの力によって、海嶺が広がり、そこにマグマが上昇してくるということになってしまうようです。その転換期は、いつ、どこかになるのかなどは、まだよく分かっていないようです。
　海溝で下へ向かうプレートの動きも、一連のマントル対流の一部とみなせます。プレートテクトニクスとは、マントル対流の地表付近の営みを見ていることになります。ただし、熱いマントルが上昇してきて、表面で冷えたマントルとして、また地球内部にもどっていくという単純なものではありません。詳細に見ると、いろいろな場所や時期ごとに、複雑な現象の因果関係の事象を起こしています。それらの複雑な事象が、大局的に見ると、マントル対流になっていることが、わかってきたのです。

・お盆・
いよいよ、お盆シーズンとなりました。
我が家は、北海道でじっとしています。
今週は卒論学生と個別に
論文指導の面談をしています。
そのため、週末でないと休みがとれません。
さらに、研究室は暑いので、
午前中しか仕事になりません。
午後には、自宅に帰ります。
これは、毎年のことなので、なれていますが、
ただ今年は、湿度が高く、
北海道らしくない夏となっています。
連日、朝のうちは曇っていて、
午後に晴れてくるというパターンの繰り返しです。
ただ、時々雨がぱらつくこともあるので、
出かけるのに躊躇します。
まあ、今週はお盆なので、
どこにいっても混んでいそうなので、
人のあまり来ないところを探して
出かける予定です。

・旅の報告・
先週、道南に旅をしたのですが、
今回のテクトニクスのシリーズが始まって、
区切りがつかず、ついつい紹介できずにいます。
8月末には、1泊2日で西予市に出かけます。
9月上旬には、宮崎に1週間、
中旬には、日高に4日ほどでかける予定です。
下旬連休には、ふるさとの京都に家族で帰省する予定です。
あわただしい日々の後に、
連休明けには、後期の授業が始まります。
ですから、シリーズの終了後も、
ばたばたしているので、旅を紹介できるのは、
だいぶ先になりそうです。
まあ、気長にお付き合いください。

5_79 構造：テクトニクス3

　いよいよ、今回から、プレートがなぜ動くかの説明となります。プレートが動く理由のひとつは、その構造にあります。硬いプレートの下に、軟らかい岩石からできている動きやすい層があるためです。その説明をしていきましょう。

　地表で見ると、プレートは10数枚に区分されています。地殻もマントルも、種類は違いますが、岩石からできています。岩石とは、そもそも硬いものです。なのにプレートとして、それぞれがすべるように移動するのは、なぜでしょうか。それは、硬いプレートの下部には、同じ岩石でも、少々性格の違うものがあるからです。
　プレートの厚さは、平均としては100km程度ですが、場所によってさまざまな厚さになっています。海洋地殻では、70kmほどで薄いのですが、大陸地殻の下では、厚く、200kmほどになるところもあります。
　プレートの厚さは、岩石とマントルの密度の関係で決まってきます。大陸地殻は、海洋地殻に比べ密度が小さくなっています。マントルは、海洋地殻と比べても、密度が大きくなります。密度の大きなマントルに上に、薄い海洋地殻と厚い大陸地殻が浮かんでいるような状態になっています。まるで、水（マントル）に浮んだ木（地殻）のようになっています。
　軽くて厚い大陸地殻は、上にも出っ張っていますが、地下にも深く入りこんでいます。一方、密度の大きい海洋地殻は薄いにもかかわらず、低くなっているのは、密度が大きくマントルへの沈み込みのためでもあります。そのような地殻の性質を反映して、海洋のプレートは薄く、大陸プレートは厚くなっています。このような密度によるバランスを、アイソスタシーと呼んでいます。
　アイソスタシーが成り立つということは、マントルを構成している岩石が、地殻の密度と体積に対応して、自由に上下できる流動性があることを示しています。ところが、マントルは、そもそも固体のはずです。プレートの下の岩石もマントルで固体のはずですが、流動性を持っているのです。少々奇異な感じがします。
　それは、岩石が軟らかくなっているためです。なぜ軟らかいのかというと、岩石は高温高圧条件に置かれると、たとえ溶けていなくても、可塑性、流動性がでてくるためです。キャラメルが固体なのに、温かいと割れることなく形を変えられるのと同じ理由です。もちろん、さらさらと流れるわけではなく、長い時間をかけて、ゆっくりと流動することになります。
　このような軟らかい部分は地震波で調べられていて、地球内部での分布がわかっています。軟らかい部分は、地震波の伝わる速度が遅くなることから、低速度層と呼ばれています。低速度層は、70kmから250kmほどの深さのところに広がっています。
　低速度層の始まりは、場所によって違います。その違いは、大陸プレートと海洋プレートの違いを反映してます。この低速度層のはじまりが、プレートの底となります。
　低速度層は、アセノスフェアと呼ばれています。アセノスフェアとは、軟らかい岩石の部分です。アセノスフェアに対して、プレートの硬い部分は、リソスフェアと呼ぶこともあります。
　このような流動性があるアセノスフェアの上に、硬いプレート（リソスフェア）が乗って動いていることになります。アセノスフェアが流動できるので、リソスフェアが硬いプレートとして動くことになります。つまり、プレートとその下のアセノスフェアというセットになった構造が、プレートが動ける要因となります。
　では、プレートを動かす原動力はなんでしょうか。それは次回としましょう。

・道南の旅・
8月上旬の4日間、道南にでかけていました。
道南といっても、かなり中央よりで、
長万部、黒松内、島牧、瀬棚のあたりをうろうろしていました。
ただ、4日間、ほどんど毎日、
一日で雨、曇り、晴れが繰り返すような
天候不順でした。
外で行動するにはあまりよくない天気でした。
あいにく天候でしたが、
行くべきところをキャンセルしましたが、
思わぬ発見もありました。
旅行には、思わぬ出来事がつきものです。
そんな旅行を楽しました。
その様子は近々紹介します。

・定期試験・
大学は、今週が定期試験の期間です。
8月になっての試験は、暑いので大変です。
何のための夏休みなのでしょうか。
暑いから夏休みのはずが、一番暑いときに試験とは
どうなっているのでしょうか。
まあ、北海道では、暑いのはほんの1、2週間ほどです。
ですから、1ヶ月も2ヶ月も夏休みはいらなくなります。
じっさい小中高校の夏休みは、30日程度で
本州より10日ほど短くなっています。
その分冬休みが長くなっています。
本当に寒いのは、冬休みが終わってからの、
1月下旬から2月にかけてなのですが。
地域ごとにもっと、自由に休みや運営をすればいいのですが、
一度できた慣習はなかなか変えられないものです。
来週から、大学は2ヶ月近く夏休みとなります。
しかし、私は、来週から採点と卒論生との面談があります。
私の夏休みは、8月下旬になってからです。

5_78 分布：テクトニクス2

　前回は、プレートの紹介をしました。プレートとは、地殻とマントル上部の硬い岩石が板として振舞うものです。プレートは、現在の地球上で何枚あり、どのような動きをしているでしょうか。また、どのような分布をしているのでしょうか。

　プレートとは、100km程度の厚さの地殻とマントル上部が、岩石の板として動くというものでした。プレートは、硬い岩石が、板のように塊として振舞います。では、その板は、地球の表面を何枚で覆い、どのような運動をしているのでしょか。
　現在の地表は、代表的なものとして14枚のプレートがあります。ユーラシア、北アメリカ、南アメリカ、太平洋、ココス、ナスカ、カリブ、アフリカ、南極、アラビア、インド・オーストラリア、フィリピン海、スコシア、ファンデフカの14枚です。大きさは、さまざまです。一枚に見えるプレートにも境界があったり、複雑な地域では、多数のプレートに細分が可能であったりします。解釈によって、プレートの数は、変わってきます。
　そもそもプレートの区分や運動は、海洋底の調査から分かってきたものです。
　海洋地殻の最上部は、玄武岩からできています。玄武岩は、海嶺で噴出したマグマが固まったものです。マグマが固まるとき、磁性のある鉱物（磁鉄鉱など）も結晶化します。そのとき磁性のある鉱物は、地球の磁場の向きに並んで岩石の中に取り込まれます。岩石全体としては、マグマが固まったときの地球磁場をそのまま記録していることになります。
　地球の磁場は、過去に何度もN極とS極が入れ替わっていることがわかっています。その記録が、海洋底の岩石には残されていました。これは、海洋底拡大の証拠となりまた。また、プレートの運動の歴史が記録されていることにもなるわけです。磁気の反転が繰り返される縞模様は、海嶺で新しく形成された海洋地殻（プレート）の拡大していく様子が、磁気テープのように残されているのです。その縞模様から、プレートの移動速度と方向の記録が、読み取ることができます。
　この方法は、海嶺があることろの記録が主になります。また、これでは、現在行われている運動ではなく、過去の運動を読む取ることになります。岩石の磁気の記録から、プレートの速度や方向を読み取ったのですが、現在ではプレートごとの運動を、実測できるようになってきました。
　プレートの運動は、GPSやVLBI（で超長基線電波干渉法）はなどと呼ばれる手法で、移動速度と方向が実測されています。これらの手法は、過去の運動は分かりませんが、現在起こっているプレートの運動が、正確に決定されてきます。
　調査が進むと少々困ったことになってきました。大きなプレートでは、同じプレート内で、何箇所かの測定がなされています。すると、一つのプレート内で移動速度や運動の向きが、違っていることがわかってきました。これでは、硬い板としてのプレートの振る舞いに矛盾をきたします。
　そのような矛盾を解消するために、大きなプレートは細分されています。現在のところ、40枚ほどのプレートに細分することで、説明されています。しかし、必ずしもそれぞれのプレートが独自の運動をしているわけでもなく、はっきりと分離できないものも含まれています。つまり、ある隣り合ったプレートとは違った運動をしているのですが、別の隣接するプレートとは似た動きをしていることがあります。
　このような理由のため、研究者によって、プレートの数は、いろいろな値になってしまいます。まあ、背景を知っていれば、数の違いも気にならないのですが。
　では、プレートは、なぜ動くのでしょうか。それは次回以降としましょう。

・エゾ梅雨・
梅雨明けになったようですが、
本州の方は、カラッとした夏の天気になったでしょうか。
北海道は晴天率が低く、低温が続いています。
晴れても、湿度が高いため、蒸し暑い日となります。
まるで梅雨のような天候が続いています。
これをエゾ梅雨というのでしょうか。
少々時期が違うので、エゾ梅雨ではないような気がします。

・予告違い・
あまり気づかれた方はおられないと思いますが、
前回、「では、なぜプレートは動くのでしょうか。
それは次回としましょう。」
という文章で終わりました。
実は今回も同じような内容の文面で終わりました。
今回、プレートが動く理由を説明するつもりでしたが、
書いているうちに、違うものになってきたのです。
申し訳ありませんでした。
そして、今回も同じ予告をすることになりました。
次回こそ、理由を説明するつもりで、一部書きはじめました。
すると、またまた、プレートの構造と
動く理由の両方が入った内容となりました。
でも理由を説明するためには、
プレートの構造も必要となります。
ですから、2回にわたって、理由説明をすることになります。
しかし、書き続けると、また違った内容になるかもしれません。
そんなことなら、次回予告などしなければいいのですが、
ついつり筆の勢いで、書いてしまいます。
ですから今回は「次回以降」という表現にしました。
寛容な目で見過ごしてください。

5_77 プレートとは：テクトニクス1

　だれもが、よく耳にするプレートやテクトニクスについて考えていきます。案外、その詳細を知らない人が多いのではないでしょうか。内容は高校の地学レベルです。今回から、数回にわたってプレートとプルーム、そしてテクトニクスとは、何かを見ていきます。

　プレートテクトニクスという言葉は、多くの人が聞いたことがあると思います。若い人は、皆、学校でも習ったはずです。でも、学校で習ったことがすべて身についているかというと、それはなかなか難しいようです。残念ながら、1980年以前に高校を卒業した私のような年配の人は、習っていませんが。
　現在の大学生、特に文系と名乗る学生は、プレートテクトニクスに関する理解は、そう深くなさそうです。私は、文系で小学校教員を目指す学生たちにも教えているのですが、彼らも状況はあまり変わらないようです。
　大人の人でも、文系と思っている人、あるいは理系の人でも、地球科学に興味のない人は、プレートやテクトニクスの意味や、プレートテクトニクスと地震や火山の関係を理解している人は、どれくらいいるでしょうか。また、日本のプレートテクトニクスにおける特殊性を知っている人はどうでしょうか。
　もちろん、プレートテクトニクスも科学ですから、まだ分からないこと、新しく分かったことなどもあり、その知識や体系は変化しています。新しいところでは、プルームとプルームテクトニクスとは何か、を見ていくことにしましょう。これも、最近、高校の教科書に登場してきたものです。
　プレートテクトニクスの基礎知識からいきましょう。まずは、プレートとは、何か、からです。
　プレートとは、plateのことで、「板」という意味です。地球の表面を、岩石が板状の塊として動いているので、プレートと表現したわけです。「板」とはいっても、地球の表層ですから、非常に大きなサイズになりますが。
　地球は、外側から気体、液体、固体からできています。気体は大気、液体は海洋で、固体は少々複雑です。固体は、外側はマントルと地殻で岩石から、内側は核と呼ばれ、鉄からできています。マントルの外側と地殻がプレートとして振舞います。
　プレートは、マントルと地殻の硬い岩石からできています。「硬い」とは、力が加わっても固体として振舞うという意味です。ある一定以上の力が加わると、「硬い」固体は割れてしまいます。そのような硬い岩石をプレートと読んでいます。
　では、なぜプレートが動くのでしょうか。それは、次回としましょう。

・日食・
さて、皆さんの地域では日食は見られたでしょうか。
私は、曇り空であきらめていたのですが、
雲の切れ間か、雲越しでしたが、
部分日食を観察することができました。
ピンホール効果を期待して、準備をしていたのですが、
雲越しだったので、
影はほとんどできずに撮影できませんでした。
しかし、幸いにも、雲越しに直接、
部分日食をとることができました。
家内にビデオで撮影をしてもらいました。
あきらめずに、空を見ていたからでしょうか、
今回、北海道でも日食を観察できました。

・教科書・
小学校の学習指導要領や指導要領解説理科篇などでは、
プレートという語はでてきません。
しかし、教科書の解説では、
プレートと火山、地震の関係が述べられています。
中学校の第二分野の「地球と宇宙」の単元では、
プレートによる説明が行われています。
高校の地学では、「活動する地球」という単元で、
より詳細なプレートの運動を扱うことになっています。
ですから、高校で地学をとらなかった人も、
小学校や中学校の理科で、
プレートやプレートテクトニクスを習っているはずです。
ですから、もしその授業を覚えていれば、
プレートテクトニクスの意味はわかるはずです。
でも、現実は、なかなかそうもいかないようです。
最近の教科書と自分の習ったころのものを比べてみると
その違い驚くことがあります。
それこそが、学問の進歩の結果なのです。

3_77 高温のマントル：コマチアイト3

コマチアイトの起源をさぐっていくと、太古代のマントルに異常な高温域があったことが分かってきました。そもそもコマチアイトが火山として噴出するには、はやりマントル全体が高温でなければなりません。その熱のもとは、地球の形成時に蓄えられたものでした。

コマチアイトは、マントルが大きな部分溶融をしためできたことがわかってきました。マントルの部分溶融の程度を増やすには、通常より温度が高ければいいのです。温度が高ければ、よりたくさんのマントルが溶けます。
地球のマントルですから、いくらでも上げるというわけにはいきません。地球史上、あるいは地球熱史上、許される範囲があるはずです。岩石を溶かしてみる実験などで、その溶ける温度を推定することができます。コマチアイトのようなMgOの多いマグマは、非常に高温（1650℃以上）の条件で形成されます。もちろん、この温度は、現在のマグマのできる温度よりかなり高いものです。
ところが、これほど温度が高くなくても、部分溶融の程度を上げることができます。それは、溶けるマントルに少量の水（重量比で3～5%）があれば、部分溶融の程度を増やすことができます。コマチアイトができたマントルに水があったのか、なかったのかによって、想定されるマントルの温度も変わってくることになります。
イギリスのベリー（Berry, Danyushevsky, O'Neil, Newville & Sutton）らは、その問題を解決したという論文を、昨年（2008年）の10月にネイチャーという雑誌に発表しました。
ベリーらは、ジンバブエの27億年前のコマチアイトを使いました。カンラン石の結晶の中に閉じ込められているメルト（液体という意味）を見つけて、分析しました。このメルトは、結晶の中に取り込まれているので、包有物（インクルージョン）と呼ばれています。メルト包有物とは、カンラン石が結晶化するとき、つまりカンラン石ができるときのマグマが取り込まれて、そのまま保存されたものです。つまり、コマチアイトのマグマそのものです。メルトとはいっても、現在はガラスになっています。
もしカンラン石が変質していなければ、メルト包有物も、もとのままの状態で保存されているはずです。そのような包有物を見つけて、ベリーらは、鉄の酸化状態（すべての鉄の中で3価の鉄イオンの占める比率）を調べました。すると、マグマの鉄の酸化の程度は非常に低く、現在の中央海嶺の玄武岩と同じだということがわかりました。このような低い酸化度は、海嶺玄武岩のように非常に水の少ない環境（重量比で0.2～0.3%）でできたと推定されました。
以上のことから、コマチアイトは、1700℃ほどの高温の条件で、マントルがたくさん溶けてできたことになります。1700℃は、マントルでも異常な高温ですが、このような異常に温度の高いマントルが、太古代にはあったことになります。
通常は、地表近くまでマグマが上がってくると、冷却にともなってカンラン石ができてマグマから取り除かれ、MgOの濃度は下がっていきます。しかし、コマチアイトは溶岩として地表に流れ出ています。これは、昔の地球内部が、今よりももっと温度が高かった可能性を示しています。なぜ高温であったのでしょうか。
案外簡単に答えは見つかります。その答えは、地球が熱い状態からスタートしたからです。材料となる小惑星が衝突合体しながら、地球は形成されました。衝突時にはその場はものすごい高温状態になります。地球の内部に蓄えられた熱は逃げにくく、熱くなった地球はなかなか冷めません。そんな地球の誕生のシナリオが描かれています。その名残の熱は、今も地球内部に蓄えられています。ですから、太古代には、地球形成時の名残の熱がまだ十分に残っていたのです。
コマチアイトのスピニフェクスには、そのような意味があったのです。

・感傷に浸る・
先日、写真を整理していました。
すると、ついつい写っているときのことを
思い出してしまいます。
つまり感傷に浸っているのでしょう。
それはそれで楽しいのだですがが、
ついつい見入ってしまいます。
たまたまその作業は仕事として行っていたのですが、
気づくと結構時間がたってしまっていました。
結局他の仕事へのしわ寄せがいきます。
感傷に浸ることも、自分の首を占めているのですね。

・長男の成長・
長男が自分自身の進路について考え始めました。
先日、進路について今までとは違う考えができたようです。
なぜ変更したかを聞いたら、
その理由を忘れたといいます。
そんな大事なことを忘れるとは信じられないのですが、
まあそれは、今度思い出しておくといってます。
それより、自分自身のことを、刹那的な思いではなく、
親の許容条件、自分の能力、嗜好、夢など
いろいろな条件を考え、客観的に考えることが
少しはできるようになったのでしょうか。
それとも単に、刹那的な心変わりなのでしょうか。
自分自身のことを、深く考えられるようになったのであれば、
これは成長とえいます。
次は親を乗り越えるためのステップへと進むのでしょう。
そうなると私がそれにどこまで対抗出るのでしょう。
できるだけ大きな壁になっていこうと考えていますが、
どれだけ立ちはだかられるでしょうか。
あっさりと、かわされるかもしれませんが。
まだ、少ししか話していないので、
長男の本心はわかりません。
もっと話をしていく必要がありそうです。