マグマはどう砕けて多様な噴出物になる？

このレッスンの役割

ここは6レッスン中の3番目です。前のレッスンでは、粒径・形・穴・表面を観察事実として記録しました。今回は、その特徴がなぜ生まれたのかを、マグマ中の気泡、破砕、飛行、冷却の順で考えます。

今回完成させる力は、噴出物の特徴を、でき方の因果で説明することです。次のレッスンでは、粒径と分布図から、噴出物がどのように運ばれたかを読みます。

まず知る

マグマが上昇すると周囲の圧力が下がり、マグマに含まれていた成分が気体となって気泡を作ります。気泡は膨らみ、マグマを押し広げます。

その後のようすによって、できるものが変わります。

• マグマが連続した液体として地表を流れる：溶岩
• 気泡が急に膨らみ、マグマや周囲の岩石が細かく砕ける：火山灰や火山れき
• 大きなかたまりが軟らかい状態で飛び、空中で形を変えながら冷える：火山弾
• 固い岩石が砕かれ、大きな角ばったかたまりとして飛ぶ：火山岩塊

火山灰は、木や紙が燃えた残りではありません。マグマや岩石が爆発的に砕けてできた細かな固体粒子です。

軽石やスコリアのように穴が多い噴出物があります。穴は、マグマにあった気泡の跡です。穴が多いからといって、中が空っぽだったわけではありません。

理解する

次の図は、マグマから異なる噴出物ができる道筋を示します。

でき方と特徴を結びます。

粒の大きさ

激しく砕けると、さまざまな大きさの破片ができます。小さな粒は火山灰、大きくなると火山れきや火山岩塊になります。ただし、噴火が激しければすべて同じ大きさになるわけではありません。

穴

気泡を含んだマグマが急に冷えて固まると、気泡の場所が穴として残ります。穴が多い試料は、気体を多く含んだマグマが固まった可能性を示します。

形

軟らかい大きな塊が空中を飛ぶと、回転や空気抵抗で丸みや流線形をもつことがあります。これが火山弾の手がかりです。固い岩石が砕けて飛んだ火山岩塊は、角ばることが多くなります。

表面

高温の粒が空中で急に冷えると、ガラスのような表面をもつことがあります。色や光沢だけでは名称を決めず、粒径・形・内部と合わせます。

使う

三つの標本記録から、でき方を説明します。

Aは火山灰の粒径です。角ばりとガラスのような面から、マグマや岩石が急に細かく砕け、冷えた可能性があります。

Bは64 mm以上で、飛行中に形が変わったような丸みと筋があります。軟らかい状態で放出され、空中で変形して固まった火山弾の可能性があります。

Cは火山れきの粒径です。多数の穴は、気泡を含んだマグマが固まり、気泡の跡が残ったことを示します。穴が多いため、同じ体積の穴の少ない岩石より密度が小さいと考えられます。

「穴があるから火山灰」のように、穴と粒径を混ぜないことが重要です。穴はでき方、粒径は分類を考える中心です。

転用する

未知試料Dは、直径70 mmで角ばり、内部に別の岩石の模様が続いていました。大きさは64 mm以上ですが、丸みや飛行中の変形が見られません。

この資料なら、「固い岩石が砕かれて飛んだ火山岩塊の可能性が高い」と考えます。70 mmだから自動的に火山弾、とはしません。

未知試料Eは、直径40 mmで穴が多く、白っぽい色です。火山れきの粒径で、気泡を多く含むマグマが固まった可能性があります。しかし色だけでマグマの種類を決めるには、成分など追加資料が必要です。

同じ特徴でも、別のでき方が考えられることがあります。そのときは「この証拠ならAの可能性がある。ただしBを区別するには、この観察が必要」と書きます。

因果説明の型

「マグマが［上昇・流出・破砕］したとき、［気泡や冷却の変化］が起きた。そのため、試料に［粒径・形・穴・表面］という特徴が残ったと考えられる。」

まとめ

火山噴出物の特徴は、上昇で気泡が膨らむこと、マグマや岩石が砕けること、飛行中に変形すること、急に冷えることから生まれます。分類名だけでなく、特徴とでき方を因果で説明できれば合格です。次は、粒の大きさ、火口からの距離、風向を使って分布図を読みます。

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