地震と火山(知識)の問題
火山の形とマグマの粘性の関係を調べるために、次のモデル実験を行った。
【実験】ホットケーキミックスに加える水の量だけを変えて、粘りけ(粘性)の異なる 3 種類の液体 X・Y・Z をつくった。水平に置いた板の中央に穴をあけ、液体を入れた袋を板の下から押して、同じ量の液体を穴から少しずつ板の上に押し出した。板の上にできた盛り上がりの形を観察した結果を、次の表に示す。
| 液体 | 加えた水の量 | 板の上にできた盛り上がりの形 |
|---|---|---|
| X | 多い | 穴から四方に薄く広がった。高さは低く、傾斜はゆるやかだった |
| Y | 中程度 | X より高く盛り上がり、傾斜は X より急だった |
| Z | 少ない | ほとんど広がらず、穴の上にドーム状に高く盛り上がった。傾斜は最も急だった |
この実験で、液体の粘性が実際のマグマの粘性に対応すると考える。実験の結果とマグマの性質についての知識をもとに考えたとき、正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア X の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマは、Z の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマよりも、SiO の割合が多い。
- イ Z の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマは、X の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマよりも、温度が高い。
- ウ Z の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマが冷え固まった火山岩は、X の場合に比べて有色鉱物の割合が少なく、白っぽい色をしていることが多い。
- エ X の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマの噴火は、Z の盛り上がりに相当する形の火山をつくるマグマの噴火に比べて、爆発的な噴火になりやすい。
- オ X の盛り上がりに相当する形の火山の例として、溶岩ドーム(溶岩円頂丘)があげられる。
この問題で使うもの
- マグマの性質と火山の形・噴火(説明と入口の問題)
- 火成岩の分類(説明と入口の問題)
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ヒント
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ヒント 1
実験の結果から「液体の粘性」と「盛り上がりの形(傾斜)」の関係をまず読み取り、それをマグマの粘性に置きかえて考えよう。
ヒント 2
マグマの粘性は、SiO の割合が多いほど、温度が低いほど大きくなる。また、SiO の割合が多いマグマからできる岩石ほど無色鉱物が多く白っぽい。
ヒント 3
X は粘性の小さい玄武岩質マグマ、Z は粘性の大きいマグマに相当する。この対応から、SiO の量・温度・噴火のしかたについて述べたア・イ・エは、大小関係が逆になっていないか確かめよう。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
【実験結果の読み取り】加えた水の量が多い X ほど粘性が小さく、薄く広がって傾斜のゆるやかな形になった。水の量が少ない Z ほど粘性が大きく、流れにくいため穴の上に盛り上がり、傾斜の急なドーム状の形になった。つまり、粘性が小さいほど傾斜がゆるやかで平たい形、粘性が大きいほど傾斜が急で盛り上がった形になる。
【マグマの性質との対応】マグマの粘性は、SiO の割合が多いほど、また温度が低いほど大きい。したがって
- X に相当するのは、SiO の割合が少なく温度が高い、粘性の小さい玄武岩質マグマで、傾斜のゆるやかな盾状火山(楯状火山)のような形をつくる。
- Z に相当するのは、SiO の割合が多く温度が低い、粘性の大きいデイサイト質〜流紋岩質マグマで、溶岩ドーム(溶岩円頂丘)のような形をつくる。
【各選択肢の検討】
- ア:誤り。X に相当するマグマは粘性が小さいので、SiO の割合は Z に相当するマグマより少ない。
- イ:誤り。Z に相当するマグマは粘性が大きいので、温度は X に相当するマグマより低い。
- ウ:正しい。SiO の割合が多いマグマ(Z)からできる火山岩(デイサイト・流紋岩)は、石英や長石などの無色鉱物が多く有色鉱物が少ないため白っぽい。SiO の割合が少ないマグマ(X)からできる玄武岩は有色鉱物が多く黒っぽい。
- エ:誤り。粘性の小さいマグマ(X)は火山ガスが抜けやすく、溶岩が流れ出すおだやかな噴火になりやすい。爆発的な噴火になりやすいのは、ガスが抜けにくい粘性の大きいマグマ(Z)である。
- オ:誤り。溶岩ドーム(溶岩円頂丘)は粘性の大きいマグマがつくる Z に相当する形である。X に相当する形の火山は盾状火山である。
よって、正しいものは ウ である。
別解
実験より、水が多い X は粘性が小さく、広がって低くゆるやかな形(盾状火山に相当)になる。水が少ない Z は粘性が大きく、ドーム状に盛り上がる(溶岩ドームに相当)。粘性の大きいマグマは SiO が多い珪長質(酸性)のマグマで、温度は低く、火山岩は流紋岩・デイサイトなどの白っぽい岩石になり、噴火は爆発的になりやすい。粘性の小さいマグマは SiO が少ない苦鉄質(塩基性)のマグマで、温度が高く、玄武岩になり、噴火は比較的穏やかである。
各選択肢の検討:
ア:X は粘性が小さく SiO が少ないので、Z より SiO は少ない。誤り。
イ:Z は粘性が大きく温度は低い。誤り。
ウ:Z のマグマの火山岩は流紋岩質で、有色鉱物が少なく白っぽい。X の玄武岩質に比べて正しい。
エ:爆発的になりやすいのは粘性の大きい Z。誤り。
オ:溶岩ドームは粘性の大きい Z に相当する。誤り。
よって正解はウ。