地球ちきゅう の 構造こうぞう

この 章しょう で 学まなぶ こと

第だい 2 章しょう で は 地ち球きゅう の 中身なかみ を 学がく び ます。 直ちょく接せつ見 る こ と が で き な い 内ない部ぶ を、 地震波じしんは と 岩石がんせき の 研究けんきゅう か ら 明めい ら か に し ま し た。

• 地ち球きゅう の 4 層そう構こう造ぞう (地殻ちかく・マントル・外核そとかく・内核うちかく) を 知ち る
• 地震波じしんは の 速さはやさ か ら 内ない部ぶ を 推定すいてい す る しく み を 理り解かい す る
• プレートテクトニクス の 基き本ほん を つ か む
• マグマ が ど こ で どう で き る か を 知ち る
• アイソスタシー (地ち殻かく の 浮力ふりょく平へい衡こう) を 学がく ぶ

ポイント: 地ち球きゅう の 半径はんけい は 約やく 6378 km。 人ひと が ほ っ た 最深さいしん の 掘くっ削さく孔 (コラ半島コラはんとう) で も 約やく 12 km。 つ ま り、 直ちょく接せつ見 え て い る の は 地ち球きゅう の 0.2% だ け。 残ざん り は 地震波じしんは と 隕石いんせき の 研究けんきゅう か ら 推すい定てい し ま し た。

1. 地球ちきゅう内部ないぶ の 4 層そう構造こうぞう

4 層そう の 概がい要よう

層そう	深ふか さ (上じょう端たん→下か端たん)	主おも な 物ぶっ質しつ	状じょう態たい
**[[地殻	ちかく]]**	0〜約やく 30 km (大たい陸りく)、 0〜約やく 7 km (海かい洋よう)	[[花崗岩
マントル	〜約やく 2900 km	[[かんらん岩	かんらんいわ]]
**[[外核	そとかく]]**	〜約やく 5100 km	鉄てつ + ニッケル
**[[内核	うちかく]]**	〜約やく 6378 km (中ちゅう心しん)	鉄てつ + ニッケル

地殻ちかく の 2 種しゅ類るい

| 種しゅ類るい | 厚あつ さ | 主おも な 岩石がんせき | 密度みつど | |---|---|---|---| | 大陸地殻たいりくちかく | 平へい均きん約 35 km (ヒマラヤ で は 60 km) | 花崗岩かこうがん質 | 約やく 2.7 g/cm³ | | 海洋地殻かいようちかく | 平へい均きん約 7 km | 玄武岩げんぶがん質 | 約やく 3.0 g/cm³ |

大陸地殻たいりくちかく の 方かた が 厚あつ い が 軽けい い、 海洋地殻かいようちかく の 方かた が 薄うす い が 重じゅう い と い う 特とく徴ちょう が あ り ます。

マントル の 構こう造ぞう

マントル は 1 枚まい で は な く、 上下げ で 区分くぶん さ れ ます。

区分くぶん	深ふか さ	特とく徴ちょう
[[上部マントル	じょうぶマントル]]	〜約やく 670 km
[[遷移層	せんいそう]]	410〜660 km 付ふ近きん
[[下部マントル	かぶマントル]]	〜約やく 2900 km

大事だいじ: マントル は 固体こたい だ が 長ちょう い 時じ間かん (数すう億おく年ねん) で 見み れ ば 流ながれ れ る。 「氷河ひょうが や 飴あめ が ゆ っ く り 変へん形けい す る」 の と 同どう じ で、 マントル対流マントルたいりゅう が プレート を 動どう か す 原げん動どう力りょく に な る。

核かく の 性せい質しつ

区分くぶん	状じょう態たい	役やく割わり
[[外核	そとかく]]	[[液体
[[内核	うちかく]]	[[固体

外核そとかく が 流動りゅうどう し て い る た め、 そ の 中なか を 流ながれ れ る 電流でんりゅう が 地球磁場ちきゅうじば を 生なま み 出で し ま す。 こ の 磁じ場ば が、 太陽風たいようふう か ら 地ち球きゅう を 守まもり っ て い ます。

2. 地震じしん波は か ら 内部ないぶ を 知ち る

地震じしん波は の 種しゅ類るい

地じ震しん が 起おこし き る と、 さ ま ざ ま な 波なみ が 出で ます。 主おも に 実体波じったいは と 表面波ひょうめんは の 2 種たね あ り、 実体波じったいは は 内ない部ぶ を 透過とうか し ます。

| 波なみ の 種しゅ類るい | 速さはやさ | 性せい質しつ | 液体えきたい を 通つう る か | |---|---|---|---| | P波Pは (縦波たては) | 約やく 5〜14 km/s | 進行しんこう方ほう向こう に 押 し 引 き | 通どおり る | | S波Sは (横波よこなみ) | 約やく 3〜7 km/s | 進行しんこう方ほう向こう に 直角ちょっかく に 振動しんどう | 通どおり ら な い | | 表面波ひょうめんは (レイリー 波なみ・ラブ 波なみ) | より 遅おそ い | 地表ちひょう を 伝つて う、 被害ひがい が 大だい き い | — |

S 波なみ シャドーゾーン

S波Sは は 液体えきたい を 通つう れ な い 性せい質しつ が あ り ます。 大だい き な 地震じしん が 起おこし き た と き、 地ち球きゅう中 で S波Sは が 観かん測そく さ れ な い 領りょう域いき (= シャドーゾーン) が あ る こ と か ら、 「外核そとかく は 液体えきたい」 と 結けつ論ろん さ れ ま し た。

| 震源しんげん か ら の 角かく度ど | 観かん測そく さ れ る 波なみ | |---|---| | 0°〜103° | P波Pは と S波Sは両方りょうほう | | 103°〜143° | P波Pは も S波Sは も 観かん測そく さ れ ず (シャドーゾーン) | | 143°〜180° | P波Pは の み (回かい折せつ し て 届とどけ く)、 S波Sは な し |

不ふ連れん続ぞく面めん

地震波じしんは の 速さはやさ が 急きゅう に 変へん わ る 深ふか さ を 不連続面ふれんぞくめん と 呼こ び ま す。 物ぶっ質しつ や 状じょう態たい が 変へん わ る こ と を 示 し ま す。

不ふ連れん続ぞく面めん	深ふか さ	上うえ と 下した の 境きょう界かい
**[[モホロビチッチ不連続面	モホロビチッチふれんぞくめん]]** ([[モホ面	モホめん]])
**[[グーテンベルク不連続面	グーテンベルクふれんぞくめん]]**	約やく 2900 km
**[[レーマン不連続面	レーマンふれんぞくめん]]**	約やく 5100 km

ポイント: こ の 3 つ の 面めん は 地震波じしんは の 観かん測そく か ら 発はっ見けん さ れ た も の で、 直ちょく接せつ掘 っ た わ け で は あ り ま せ ん。 こ こ が 「地震波じしんは が 地ち球きゅう の X線Xせん」 と 呼こ ば れ る 理り由ゆう で す。

3. プレート と プレートテクトニクス

リソスフェア と アセノスフェア

マントル の 上部じょうぶ と 地殻ちかく を 合ごう わ せ た 「硬かた い 1 枚まい」 を リソスフェア と 呼こ び、 そ の 下した の 「少しょう し 流ながれ れ る 部分ぶぶん」 を アセノスフェア と 呼こ び ます。 こ の リソスフェア が プレート で す。

層そう	深ふか さ	性せい質しつ
リソスフェア (= プレート)	0〜約やく 100 km	硬かた く て 動どう く ブロック
アセノスフェア	約やく 100〜300 km	流動りゅうどう性せい が 高こう い、 マグマ が で き る

地球ちきゅう表面ひょうめん の プレート

地ち球きゅう表ひょう面めん は 約やく 15 枚まい の プレート に 分ぶん か れ て い て、 そ れ ぞ れ が 年ねん に 数かず cm〜10 cm 動どう い て い ます。

主おも な プレート:

プレート 名な	主おも な 範はん囲い
[[太平洋プレート	たいへいようプレート]]
ユーラシアプレート	ヨーロッパ、 ア ジ ア (西部せいぶ・東部とうぶ)
[[北アメリカプレート	きたアメリカプレート]]
[[南アメリカプレート	みなみアメリカプレート]]
アフリカプレート	アフリカ
オーストラリアプレート	オセアニア
[[南極プレート	なんきょくプレート]]
[[フィリピン海プレート	フィリピンうみプレート]]

ポイント: 日本ほん列れっ島とう は 北アメリカプレートきたアメリカプレート・ユーラシアプレート・太平洋プレートたいへいようプレート・フィリピン海プレートフィリピンうみプレート の 4 枚まい が ぶ つ か る 場所ばしょ。 世せ界かい有ゆう数すう の 地震じしん と 火山かざん の 国くに で あ る 理り由ゆう が こ こ に あ る。

プレート 境界きょうかい の 3 種しゅ類るい

境きょう界かい	動どう き	で き る も の	例れい
**[[発散境界	はっさんきょうかい]]**	お 互 い に 離はなれ れ る	[[海嶺
**[[収束境界	しゅうそくきょうかい]]**	お 互 い に ぶ つ か る	[[海溝
**[[トランスフォーム境界	トランスフォームきょうかい]]**	横よこ に ず れ る	大だい き な [[断層

収束しゅうそく境界きょうかい の 2 タイプ

タイプ	例れい	特とく徴ちょう
[[海洋プレート	かいようプレート]] vs [[大陸プレート	たいりくプレート]]
[[大陸プレート	たいりくプレート]] vs [[大陸プレート	たいりくプレート]]

プレート を 動どう か す 力ちから

駆く動どう力りょく	しく み
[[マントル対流	マントルたいりゅう]]
スラブ プル	[[沈み込む
リッジ プッシュ	[[海嶺

4. マグマ の 生成せいせい

マグマ は どこ で でき る か

マグマ は 地殻ちかく と マントル の 境きょう界かい付ふ近きん で で き ます。 で き る 場所ばしょ と 仕組く み は 3 つ。

場所ばしょ	で き 方かた
**[[沈み込み帯	しずみこみたい]]上 の マグマ**
**[[海嶺	かいれい]]下 の マグマ**
ホットスポット上 の マグマ	マントル深部しんぶ か ら 高こう温おん な プルーム が 上じょう昇しょう

ホットスポット と は

ホットスポット は プレート境きょう界かい と 関かん係けい な く、 マントル深しん部ぶ か ら の 上じょう昇しょう流 (プルーム) で 生なま ま れ る マグマ の 出口でぐち。 動どう か な い 噴出ふんしゅつ口ぐち の 上うえ を プレート が 動どう く こ と で、 島しま の 列れつ が で き ます。

例れい	説せつ明めい
[[ハワイ諸島	ハワイしょとう]]
イエローストーン	北米ほくべい大陸たいりく下か の ホットスポット、 巨大きょだい[[噴火

5. アイソスタシー (浮力ふりょく平衡へいこう)

アイソスタシー の 考こう え 方かた

アイソスタシー は、 「地殻ちかく が マントル の 上うえ で 氷こおり が 海うみ に 浮 か ぶ よ う に 浮 い て い る」 と い う 考こう え 方かた で す。

部位ぶい	浮 か ぶ 性せい質しつ
厚あつ い [[大陸地殻	たいりくちかく]] (ヒマラヤ)
薄すすき い [[海洋地殻	かいようちかく]]

氷山ひょうざん の 例れい え

氷ひょう山ざん の 例れい	地球ちきゅう の 例れい
氷山ひょうざん の 9/10 は 海かい中ちゅう	ヒマラヤ も 「[[山根
氷こおり が 解かい け れ ば 浮力ふりょく が 減げん る	[[氷河

後こう氷こおり期き回かい復ふく

最終さいしゅう氷期こおりき (1 万まん年ねん前まえ) に 北欧ほくおう や 北米ほくべい を 覆くつがえ っ て い た 巨大きょだい な 氷床こおりゆか が 解かい け た 結けっ果か、 大地だいち が ゆ っ く り 持じ ち 上うえ が り 続ぞく け て い ます。 スカンジナビア半島スカンジナビアはんとう は 今いま で も 年ねん約やく 1 cm 上じょう昇しょう中。 アイソスタシー の 良りょう い 実例じつれい で す。

6. 地球ちきゅう内部ないぶ を 調ちょう べ る 方法ほうほう

さまざま な 手段しゅだん

方法ほう	わ か る こ と
[[地震波	じしんは]]トモグラフィー
[[隕石	いんせき]] の [[組成
高こう圧あつ[[実験	じっけん]] (ダイヤモンドアンビル)
掘くっ削さく	海底かいてい掘くっ削さく船 「ちきゅう」 で 数かず km
[[地熱	ちねつ]][[流量

探査たんさ船せん 「ち きゅう」

日本にっぽん の 海洋研究開発機構かいようけんきゅうかいはつきこう (JAMSTEC) が 運うん用よう す る 掘くっ削さく船。 海底かいてい か ら 数かず km 掘ほ り、 マントル へ の 到とう達たつ を 目指もくし し て い ます。 南海トラフなんかいトラフ の 巨大きょだい地震じしん研究けんきゅう に も 大だい き く 貢こう献けん し て い ます。

7. ふりかえり と 安全あんぜん配慮はいりょ

• [ ]地ち球きゅう の 4 層そう構こう造ぞう (地殻ちかく・マントル・外核そとかく・内核うちかく) を 言げん え る
• [ ]P波Pは と S波Sは の ち が い と シャドーゾーン か ら 外核そとかく が 液体えきたい と わ か る 理り由ゆう を 説せつ明めい で き る
• モホ面モホめん・グーテンベルク不連続面グーテンベルクふれんぞくめん・レーマン不連続面レーマンふれんぞくめん の 深ふか さ を 言げん え る
• [ ]プレート境きょう界かい の 3 種しゅ類るい (発散境界はっさんきょうかい・収束境界しゅうそくきょうかい・トランスフォーム境界トランスフォームきょうかい) と そ れ ぞ れ の 例れい が 言げん え る
• [ ]マグマ が で き る 3 つ の 場所ばしょ (沈み込み帯しずみこみたい・海嶺かいれい・ホットスポット) を 言げん え る
• アイソスタシー を 氷ひょう山ざん の 例れい え で 説せつ明めい で き る

この 章しょう の 安全あんぜん配慮はいりょ

• 地震じしん の 速報そくほう (P 波なみ を 検知けんち し て 緊急地震速報きんきゅうじしんそくほう) の 意い味み を 知ち る → 第だい 3 章しょう
• プレート境きょう界かい上 に 住じゅう む 人ひと は 地震じしん と 火山かざんハザードマップ を 確かく認にん す る
• 掘くっ削さく や 岩石がんせき採集さいしゅう は 必 ず 許可きょか と ヘルメット が 必ひつ要よう
• マントル や 核かく の 高こう温おん・高こう圧あつ環かん境きょう は 実験じっけん室 で の 再現さいげん に 特殊とくしゅ な 装置そうち が 必ひつ要よう、 一般いっぱん で は で き な い

次じの 章しょう: 第だい 3 章しょう で は、 プレート の 動どう き が 引 き 起おこし こ す 火山かざん と 地震じしん を 学がく び ます。 噴火ふんか の タイプ、 マグニチュード、 震度しんど、 津波つなみ の しく み を、 防災ぼうさい と セット で 学がく ん で い き ます。