技能一覧 › 高校地学 地球の形と内部構造(知識)

プルームとホットスポット

ホットプルーム・コールドプルームによるマントルの大規模な対流と、ホットスポットの火山列(年代がプレートの進む向きに古くなること)について、正しい記述を選べる

前提

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説明

プレートの動きの下では、マントル全体が大きな規模でゆっくり対流しています。この技能では、マントルの深部から上昇する高温の流れ(ホットプルーム)と、沈み込んだプレートがつくる低温の下降流(コールドプルーム)によるマントルの対流のようすと、プレートの境界から離れた場所にもできる火山(ホットスポット)とその火山列のでき方を理解します。ハワイ諸島のような火山列の年代の並び方から、プレートの動いた向きを判断する場面で使います。

なぜそうしてよいのか

マントルは固体ですが、長い時間をかけるとゆっくり流動します。温度が高い部分は膨張して密度が小さくなり、まわりより軽くなるので浮力で上昇します。温度が低い部分は密度が大きく重いので沈みます。これは、温められた水が上がり冷たい水が下がるのと同じしくみです。マントルの中では、核との境界付近から高温の物質が柱のように上昇する流れがあり、これをホットプルームといいます(南太平洋やアフリカの下にある大規模なものが知られています)。一方、海溝から沈み込んだ冷たいプレートはマントルの途中(深さ約 付近)にいったんたまり、やがて重くなって核との境界付近まで落ちていきます。この低温の下降流をコールドプルームといいます(アジア大陸の下にあると考えられています)。このように、プルームの上昇と下降によってマントル全体が大規模に動くという考えをプルームテクトニクスといいます。

ホットプルームなどによって上昇した高温のマントル物質は、浅いところで圧力が下がって一部がとけ、マグマをつくります。マグマが地表に出る場所は、プレートの動きとは関係なくほぼ同じ位置に固定されていて、ホットスポットとよばれます。ホットスポットはプレートの境界に限らず、プレートの内部にもあります(ハワイなど)。

ホットスポットの上でできた火山島は、プレートに乗って運ばれ、ホットスポットの真上から離れるとマグマが供給されなくなって活動を終えます。その間にホットスポットの真上には新しい火山ができます。これがくり返されるので、プレートの動く向きに火山が一列に並び、ホットスポットの真上の火山がもっとも新しく、そこからプレートが進む向きに離れるほど火山の年代が古くなります。逆に言えば、火山列の年代が古くなる向きがプレートの動いてきた向きを示し、列の向きが途中で曲がっていれば、そこでプレートの動く向きが変わったとわかります。

手順

  1. 記述がマントル全体の対流(プルーム)についてか、ホットスポットとその火山列についてかを確かめる。

  2. プルームの記述なら、ホットプルームは高温で軽い物質の上昇流(核との境界付近から上昇)、コールドプルームは沈み込んだ冷たいプレートがつくる下降流であることと照らし合わせる。

  3. ホットスポットの記述なら、マグマの出る場所はプレートの動きに対してほぼ固定されていて、プレートの内部にもあることと照らし合わせる。

  4. 火山列の年代の記述なら、ホットスポット上の火山が最も新しく、プレートの進む向きに古くなることと照らし合わせる。

  5. 火山列の年代の並びからプレートの進む向きを判断する(古い火山のある向き=プレートが進んでいく向き)。向きが曲がっていればプレートの進む向きが変わったと読む。

例題

ある海洋プレートの内部に、ホットスポットによってできた火山島 A, B, C が一直線に並んでいる。それぞれの火山島ができた年代は、A が約 万年前、B が約 万年前、C が現在も活動中であり、A は B と C の間にある。このことについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア ホットスポットは現在、B の真下にある。
イ このプレートは、C から B に向かう向きに動いている。
ウ このプレートは、B から C に向かう向きに動いている。
エ ホットスポットはプレートとともに移動するので、A, B, C はどれも同じホットスポットの上で現在も活動している。

例題の解答

手順 1・3(ホットスポットの位置): ホットスポットはほぼ固定されていて、その真上の火山が現在活動している。現在も活動中なのは C なので、ホットスポットは C の下にある。アは誤り。また、ホットスポットはプレートとともに移動しないので、エも誤り。

手順 4(年代の並び): 年代は C(現在)→ A(約 万年前)→ B(約 万年前)の順に古くなっている。ホットスポット上でできた火山は、プレートに乗って運ばれていくので、古い火山ほどプレートが進む向きに遠く運ばれている。

手順 5(プレートの向き): 古い火山 B は、C から見てプレートが進む向きにある。よって、このプレートは C から B に向かう向きに動いている。イが正しく、ウは誤り。

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。

入口の問題

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この技能の次に学べること