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技能一覧 › 高校地学 地球の形と内部構造（知識）

リソスフェア・アセノスフェアとアイソスタシー

リソスフェア（地殻＋マントル最上部のかたい層）とアセノスフェア（やわらかく流動しやすい層）の区別、アイソスタシーによる山の根や氷床がとけた後の隆起について、正しい記述やモデル実験の考察を選べる

前提

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説明

地球の表面近くは、かたさの違いで見ると、かたい板のようなリソスフェアと、その下のやわらかく流動しやすいアセノスフェアに分けられます。この技能では、この 2 つの層の区別と、リソスフェアがアセノスフェアの上に浮いてつりあっているという考え（アイソスタシー）を理解し、高い山の下に厚い「根」があることや、氷床がとけた地域が隆起することについて正しい記述やモデル実験の考察を選べるようになります。

なぜそうしてよいのか

地殻・マントル・核という分け方は、構成する物質（岩石の種類）による分け方でした。これとは別に、かたさ（流動しやすさ）で分けることもできます。地表から深さ約 程度までは、地殻とマントルの最上部がいっしょになってかたい板のようにふるまいます。これがリソスフェアで、プレートの正体です。その下には、マントルの一部ですが温度が高いために、固体のままでも長い時間をかけるとゆっくり流動するやわらかい層があり、これをアセノスフェアといいます。つまり、リソスフェアとアセノスフェアの境界はモホ面（地殻とマントルの境界）とは別の場所にあり、リソスフェアの下部はマントルでできています。

アセノスフェアは長い時間で見ると流体のようにふるまうので、その上のリソスフェアは、水に浮かぶ木片のように浮いてつりあっていると考えられます。水に浮いた物体は、物体の重さと浮力（押しのけた流体の重さ ）がつりあう深さまで沈みます。同じ材質の木片なら、厚い（高い）木片ほど水面上に高く出ると同時に、水面下にも深く沈みます。同じように、密度の小さい地殻が厚く積み上がった高い山脈の下では、地殻が下のマントルに深く入り込んでいます。これが山の根です。このように、ある深さより下では、どこでも上にのっているものの重さ（圧力）が等しくなるようにつりあっている状態をアイソスタシーといいます。

つりあいがくずれると、アセノスフェアがゆっくり流れてつりあいを取りもどそうとします。たとえば、厚い氷床におおわれていた地域では、氷の重さで地殻が沈んでいました。氷床がとけて重さが減ると、浮力のほうが大きくなるので、その地域は長い時間をかけて隆起します（スカンジナビア半島などで現在も隆起が続いています）。木片の上におもりをのせると沈み、おもりを取ると浮き上がるのと同じです。

手順

  1. 記述が「物質による区分」（地殻・マントル）か「かたさによる区分」（リソスフェア・アセノスフェア）かを確かめる。

  2. リソスフェアは地殻とマントル最上部を合わせたかたい層（プレート）、アセノスフェアはその下のやわらかく流動しやすいマントルの層（固体）であることと照らし合わせる。

  3. アイソスタシーの記述なら、リソスフェアがアセノスフェアに浮いてつりあっており、重さと浮力 がつりあっていると考える。

  4. 山の根の記述なら、高い山ほど地殻が厚く、下にも深く入り込んでいる（水に浮く厚い木片ほど深く沈む）ことと照らし合わせる。

  5. 重さが変わる場合の記述なら、重さが増えると沈降し、氷床がとけるなど重さが減ると隆起することと照らし合わせて、正しいものを選ぶ。

例題

密度が同じで厚さだけが異なる木片 A（厚さ ）と木片 B（厚さ ）を水に浮かべた。木片 B は木片 A より水面から高く出ていたが、同時に水面より下にも深く沈んでいた。この実験を地殻のアイソスタシーのモデルと考えたときの考察として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア　高い山脈の下では、地殻の厚さが薄くなっている。
イ　高い山脈の下では、地殻がマントルの中に深く入り込んでいる。
ウ　地殻は、アセノスフェアに浮いているのではなく、マントル全体に固定されている。
エ　厚い氷床がとけると、その地域の地殻は沈降する。

例題の解答

手順 1・2（区分の確認）: このモデルの木片は地殻を含むリソスフェア、水は流動しやすいアセノスフェアにあたる。

手順 3（アイソスタシー）: 木片は重さと浮力がつりあう深さまで沈む。リソスフェアもアセノスフェアに浮いてつりあっていると考える。ウは「固定されている」としているので誤り。

手順 4（山の根）: 厚い木片 B は水面上に高く出るとともに、水面下にも深く沈んでいる。同じように、高い山脈の下では地殻が厚く、マントルの中に深く入り込んでいる（山の根）。アは誤りで、イは正しい。

手順 5（重さの変化）: 氷床がとけると上にのっていた重さが減るので、木片の上からおもりを取ったときのように、地殻は隆起する。エは誤り。

以上より、正しいのはイ。

答え:

イ

よくある誤り

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。

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