ラン:中学生:１５

中田節也（東京大学・地震研究所・火山センター）

(06/26/01)

恵理ちゃん・朋ちゃん:中学生:１４

中田節也（東大・地震研究所・火山センター）

取立人:会社員:30

中田節也（東京大学・地震研究所・火山センター） --

しろしろ:フリーター:２４歳

ハワイから西に続く海山列はおよそ7000万年前までさかのぼれます．それより古い部 分はアリューシャン海溝に沈んでしまっているため，ハワイホットスポットは少なく とも7千万年間は活動しているとしかお答えできません．

海嶺での涌き出しと海溝での沈み込みといったプレート運動のような対流によっては 放出しきれない地球内部のエネルギーを逃がすしくみの一つが，プルームと呼ばれる 円柱状の上昇流です．このプルームが地表の火成活動を引き起こしているところをホ ットスポットと呼びます． プルームがどこから来るのかは，現在でも活発な論争になっている問題ですが，マン トル深部の熱境界層に由来するという考えが一般的です．具体的には，深さ660kmあ たりの上部マントルと下部マントルの境めや，深さ2900kmあたりの下部マントルと外 核の境めあたりです．このあたりにたまった熱が通常のマントル対流や熱伝導では解 消しきれなくなると，この部分の物質が熱膨張による十分に大きな浮力を得て上昇を 開始します．これがプルームの誕生です．

プルーム成長についての室内実験や数値実験の結果から，プルームはマントル内部を 上昇していくにつてれ，大きな頭とそれに続く細い軸からなる形になってゆくと考え られています．よくマッシュルーム状などと形容されますが，キノコを縦割りにした ときの大きなカサの部分と細い軸の部分を想像してみてください． このカサ部分が地球表層に到達すると，例えばデカン高原などに見られるような大規 模な火成活動が引き起こされますが，この継続時間はせいぜい数百万年と考えられて います．それ以降の弱いながらも継続的な火成活動は，プルームの細い軸の部分が地 球表層に到達することによってもたらされたものと考えられています．例えば，イン ド洋のマスカレン海台からレユニオン島に続く火山列の形成がこれにあたります．

現在知られている幾つかのホットスポットにおいて，活動の開始点に溶岩台地などの 大規模な火成活動の痕跡の存在が確認されています．代表的なものとしては，北海沿 岸とグリーンランドに広がる火成活動域は現在のアイスランドホットスポットが活動 を開始した時に作られたものですし，南米のパラナ洪水玄武岩台地は南大西洋のトリ スタン・ダ・クーニャホットスポットの活動開始点です．ただし，ホットスポットの 過去の活動痕跡を遡ることは容易なことではありません．プレートの運動方向や速度 についての情報や火成活動の年代がわからなければならないからです．したがって， 現在知られているすべてのホットスポットについて，活動開始の時期や場所が特定で きているわけではありません．

ホットスポットの寿命（＝プルームの寿命）が何で決まるかついては，まだ明解な答 えは得られていません．一億年を越えて活動を続けているプルームもあれば（例えば インド洋のケルゲレンホットスポットや南大西洋のトリスタン・ダ・クーニャホット スポット），一千万年以下で活動を終えてしまったもの（例えばシベリアントラップ ）もあります．レユニオンホットスポットは活動開始から6500万年になります．プル ームの発生源の位置，そこからの熱や物質の供給に関する差が，このような寿命の違 いになってあらわれているものと思われます．このことをはっきりさせるためには， 様々なホットスポットについて比較研究を行い，プルームの発生源の違いをより詳し く調べてゆく必要があります． （09/03/02）

安田　敦（東京大学・地震研究所・地球ダイナミクス）

ａｓｈ:主婦:30

　御質問にあるように，確かに，江戸時代以降では過去3回，30数年の間隔をおいて 噴火することがありましたから今回の噴火の前から，多くの火山研究者も経験からこ の先10年以内に噴火の可能性が高く，注意深く観測する必要があるとは考えていまし たが，やはり噴火するのはもう少し先だと思っていた人が多かったと思います．

　さて，噴火の間隔の規則性について，残念ながら現在，そのしくみを充分説明がで きているわけではありません． 一般に噴火がおこるのは， 1.　マグマ溜まりの中には，もっと深いところから絶えず少しづつマグマが供給され るが，マグマの圧力がたかまり，耐えきれなくなったところで，地表に達する通り道 を作って，噴火する． 2.　マグマ溜まりの中のマグマが過剰でなくても，火山活動以外の理由（たとえば広 い範囲にわたる地殻変動）によって，マグマ溜りにかかる力が増してしぼりだされて 噴火に至る． 3.　火山活動以外の理由（たとえば広い範囲にわたる地殻変動）によって，逆にマグ マの通り道にかかる力が弱くなって容易に上昇できるようになって噴火に至る、など の場合が，考えられます．

　1．のようなしくみが続いていて，しかもマグマの供給量が一定ならば，噴火が同 じような間隔をおいて起こることは理解しやすいと思います．
　そこで，今回の有珠山の噴火を考えてみます．
　もし，最近の有珠山のマグマの供給量自体が増加して1．のしくみで噴火に至った とすれば．噴火の規模（噴火にかかわるマグマの量）は特別に小さいということはな いと考えられます．
　また，2または3の理由で噴火したとすれば（かつマグマの供給量が一定ならば）， 前の噴火以降マグマ溜りの中に蓄えられていたマグマの量は少ないと考えられるので ，全体としてやや小規模な噴火で終わる可能性もあります．
　マグマはその時その時に最も楽な（仕事要の少ない）出口（通り道）を探して上昇 すると考えられますので，噴火の間隔と火口の場所はあまり関係がないのではないで しょうか．

　ついでながら，三宅島火山では21〜22年（あるいはその2倍，3倍にあたる40数年， 60数年）の間隔をおいて噴火した例が多く，前回1983年から21年後の2004-5年前後に 噴火するのではないかと注目されています． （6/21/00）

津久井雅志（千葉大学・理学部・地球科学）

まさ:学生:１７

中川光弘（北海道大学大学院・理学研究科・地球惑星科学専攻）

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うみぞう:高校生:１７

まず，放射年代測定法の原理ですが，放射性元素と呼ばれる不安定な元素（カリウム 40，ルビジュウム87など，親核種という）が一定の割合で別の元素（アルゴン40，ス トロンチュウム87など，娘核種）に変わる物理現象を用いて，時計がスタートしてか ら現在までの時間を測るものです．そのために必要な情報は，岩石や鉱物に含まれる 時計スタート時の娘核種の量(Do)と現時点での親核種の量(P)と娘核種の量(Dp)で す．それと親核種から娘核種が生成される速度（壊変定数λという）が分かれば
　　　T=1/λxln(1+(Dp-Do)/P)
という式で求めることが出来ます．この場合，閉鎖系といって，時計がスタートして から現在の間まで，測定対象の岩石や鉱物から親，娘核種のいずれも動いていない， という条件が満たされなければなりません．

次ぎに，何を持って時計がスタートしたというか，ですが，これは，上に述べた閉鎖 系が保たれるようになった時点，ということになります．

岩石，鉱物の中で元素は動こうとしています．これを元素拡散といいます．岩石の温 度が高いほど元素は早く動き回ることが出来ますが，温度が低くなると急に動けなく なります（正確に言えば，拡散速度は絶対温度の逆数に比例して小さくなります．） 元素が早く動ける間は，親核種も娘核種も動いていますので閉鎖系は成り立ちませ ん．しかし，温度が低くなると急激に動けなくなり，ある温度（これを閉鎖温度）を 下回った時点で実質的に全く動かなくなった，すなわち閉鎖系が成立したと考えるこ とが出来るようになります．この時が時計のスタート時点です．

溶岩は，1000度の高温から一気に地表で冷えて固まりますので，噴火した時を時計の スタート時点と見なすことが出来ます．一方，地下でマグマがゆっくり冷えて固まっ た花こう岩の場合，閉鎖温度を下回った時点が時計のスタートです．片麻岩の場合， いったん冷えて固まったかこう岩が再度，加熱され異なる鉱物の組み合わせになるわ けですから，その時点で閉鎖系は破られて時計はリセットされます．それが，冷え始 めて，閉鎖温度を下回った時点で再度時計はスタートします．閉鎖温度は，用いる鉱 物や年代測定法により違います．例えばRb-Sr法という方法で黒雲母や角閃石を使っ て鉱物アイソクロン年代をというのを用いる場合と，K-Ar法という手法で角閃石や黒 雲母を使った年代は異なる年代を与えることがふつうです．複数の測定手法を組み合 わせて，変成岩がどのようなスピードで冷えていったかという冷却の歴史を知る試み も行われています．

これ以上の詳しいことは，大学院の修士課程レベルの知識を持たないと正しくは理解 出来ないと思います．

なお，質問１にある「片麻岩が花こう岩に変わった場合」は，高校レベルでは「花こ う岩が片麻岩に変わった場合」と理解下さい．特殊な例を除いて変成岩から深成岩に は変わりませんので．

また，質問２ですが，「「放射性同位体は温度と圧力の条件には変わることはな い。」というのは，上に述べた親核種が娘核種に一定の速度で変わるという物理現象 は，温度と圧力の変化に影響を受けない，ということです．ですから，どこで岩石が 出来ても，放射年代測定法は利用できるわけです．変成作用の年代が分かるわけは， 上に述べたように，岩石の温度が冷えて，元素が実質的に動かなくなる時に時計がス タートするからだと理解してください．

なお，上に書いた回答は，わかりやすく説明するために，学問的には正確でない表現 の部分がありますが，ご了解下さい．
　（06/22/03）

宇都浩三（産業技術総合研究所・地球科学情報研究部門）

チカコ♪:小学生:11

中田節也（東京大学・地震研究所・火山センタ）

アマンタジン:社会人:28

高橋正樹（日本大学・文理学部・地球システム科学科）