ある海洋プレートの上に、ホットスポットでできた火山島が一直線に並んでいる。いま活動している火山島 A の真下にホットスポットがあり、ほかの島はそこから同じ向きに並んでいる。各島の、島 A からの距離と、島をつくる溶岩の年代は次の表のとおりであった。
| 火山島 | 島 A からの距離 | 溶岩の年代 |
|---|---|---|
| A | 現在 | |
| B | 万年前 | |
| C | 万年前 |
ホットスポットの位置はマントルに対して動かず、プレートはこの間ずっと一定の速さで動いてきたものとする。マントルに対するこのプレートの移動の速さは何 cm/年か。
ホットスポットの火山列とプレートの運動
ホットスポットからの距離と火山島の形成年代から、マントルに対するプレートの移動速度と向きを求め、海嶺の運動と組み合わせて位置関係の変化を推論できる
前提
- 海洋底の年代とプレートの移動速度 （高校地学 地球の形と内部構造）
- プルームとホットスポット （高校地学 地球の形と内部構造（知識））
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- プルームとホットスポット （高校地学 地球の形と内部構造（知識））
説明
ハワイ諸島のように、ホットスポットの上でできた火山島はプレートにのって運ばれ、一列に並んだ火山列をつくります。各火山島のホットスポットからの距離とできた年代がわかれば、「速さ = 距離 ÷ 時間」でプレートがマントル（ホットスポット）に対してどれだけの速さで動いているかがわかり、古い島が並ぶ向きからプレートの進む向きもわかります。海嶺から求めたプレートの速さと組み合わせると、海嶺そのものが動いているかどうかなど、プレートどうしの位置関係の変化も推論できます。
なぜそうしてよいのか
ホットスポットは、プレートよりずっと深いマントルから高温の物質が上がってくる場所で、プレートが動いてもその位置はほとんど変わらないと考えられます。ホットスポットの真上ではマグマが噴き出して火山島ができますが、できた島はプレートにのって運ばれ、ホットスポットの上から離れていきます。その後、ホットスポットの真上には新しい島ができます。
したがって、ある島がいまホットスポットから距離 のところにあり、その島ができた年代が 年前なら、その島は 年かけて だけ運ばれたことになります。プレートが一定の速さで動いてきたとみなせば、マントルに対するプレートの速さは
です。また、島はプレートの進む向きに運ばれるので、ホットスポットから見て古い島が並ぶ向きが、プレートの進む向きです。
海嶺から求めるプレートの速さは「海嶺に対する速さ」で、ホットスポットから求める速さは「マントル（ホットスポット）に対する速さ」です。海嶺の両側が同じ速さで広がっているとき、ホットスポットに対する 2 つのプレートの速さが等しくなければ、海嶺自身もマントルに対して動いていることになります。たとえば、ホットスポットに対して東向きに cm/年と西向きに cm/年で動く 2 つのプレートの間の海嶺は、両者の真ん中にあるので、東向きに cm/年で動いています。
手順
火山列の島ごとに、ホットスポット（いま活動している火山）からの距離と形成年代を整理する
距離と年代の単位を、答えの単位に合わせて直す（、 万年 年）
プレートの速さを で求める（2 つの島の間で求めるときは、距離の差 ÷ 年代の差）
ホットスポットから見て古い島が並んでいる向きを、プレートの進む向きとする
海嶺の運動と組み合わせるときは、どちらも「マントルに対する速さ」にそろえて、向きを考えて足し引きする
例題
ある海洋の火山列について、島の位置と形成年代を調べたところ、次の表のようになった。島 A はいま活動している火山で、ホットスポットの真上にある。島 B, C は島 A から見て北西の方向に一直線に並んでいる。
| 島 | 島 A からの距離 | 形成年代 |
|---|---|---|
| A | 現在 | |
| B | 万年前 | |
| C | 万年前 |
ホットスポットの位置は動かず、プレートは一定の速さで動いてきたものとして、ホットスポットに対するプレートの移動速度は何 cm/年か。有効数字 2 桁で求めよ。
例題の解答
手順 1（整理する）
島 C はホットスポットの上でできてから 万年で 運ばれた（島 B も 万年で で、同じ割合になっている）。
手順 2（単位を直す）
、 万年 年。
手順 3（速さを求める）
距離を cm、時間を年で表した数値どうしを割って
より、速さは cm/年である。
手順 4（向き）
古い島ほど北西にあるので、プレートは北西へ動いている。
手順 5 は、海嶺の運動を問われていないので使わない。
よって、有効数字 2 桁で cm/年（向きは北西）。
答え:
よくある誤り
古い島が並ぶ向きと反対の向きを、プレートの進む向きとしてしまう誤り。島はできたあとプレートに運ばれて遠ざかるので、正しくはホットスポットから見て古い島が並ぶ向き（例題なら北西）がプレートの進む向き。
ホットスポットのほうが動いていると考えて、火山列からホットスポットの移動速度を求めたと解釈してしまう誤り。ホットスポットはマントルの深いところに固定されているとみなすので、正しくは はマントルに対するプレートの速さ。
km と万年のまま割って を答えてしまう誤り。この値の単位は km/万年なので、、 万年 年を使って、正しくは より cm/年。
海嶺に対するプレートの速さを、そのままマントルに対する速さと同じものとしてしまう誤り。海嶺自身が動いていることがあるので、正しくはマントルに対する速さ = 海嶺に対する速さ ＋ 海嶺のマントルに対する速さ（向きを考えて足す）。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。