地震・火山とプレート

地学基礎は、「惑星としての地球」から始まります。地球は厳密には球ではなく、赤道の方向に少しふくらんだ形をしています。中心までは約 6,400 km あり、外側から地殻、マントル、外核、内核に分かれています。

人はどこまで掘れたのでしょうか。海洋研究開発機構(JAMSTEC)の地球深部探査船「ちきゅう」は、2024 年に日本海溝で掘削を行いました。そのとき、ドリルパイプの長さの合計が 7,906 m に達しました。「最も深い海洋科学掘削」として、2025 年にギネス世界記録に認定されています。それでも、地球の半径の 0.1% ほどです。

そこで、中のつくりは地震の波で調べます。地震の波には、先に届く P 波と、あとから届く S 波があります。P 波は固体も液体も伝わりますが、S 波は液体を伝わりません。大きな地震のとき、震源から見て地球の反対側の広い範囲に S 波が届かないことから、外核が液体だと分かりました。

地学では、地震波トモグラフィーにも触れます。たくさんの地震計の記録から、地下の波の速さの違いを立体の図にする方法です。JAMSTEC は、CT スキャンのように地球の中を輪切りにして調べる方法だと説明しています。

地球の表面は、何枚ものプレートに分かれています。プレートどうしの境目には、離れる境界、近づく境界、すれ違う境界の 3 通りがあります。日本の近くでは、海のプレートの太平洋プレートとフィリピン海プレートが、陸のプレートの下に沈み込んでいます。

プレートが動く証拠の 1 つが、ハワイの島々です。ハワイの下には、マントルの深い所から熱い物質が上がってくる「ホットスポット」があります。アメリカ地質調査所(USGS)によると、ハワイ島の地表の岩石は 70 万年前より新しく、北西にあるカウアイ島の古い岩石は約 550 万年前のものです。島はホットスポットの上で生まれ、プレートに乗って北西へ運ばれてきたのです。

プレートの動きは、宇宙を使って測られています。国土地理院は、数十億光年離れた天体からの電波を大きなアンテナで受け、アンテナどうしの距離を測る VLBI という技術を使っています。この観測で、茨城県つくば市とハワイのカウアイ島の距離が、1 年に約 6 cm ずつ縮んでいることが分かりました。

日本の火山は、海溝から少し離れた所に、海溝と平行に並んでいます。沈み込むプレートから出た水によって、地下のマントルの岩石の一部がとけ、マグマができるためです。マグマは上がる途中で成分が変わり、玄武岩から流紋岩まで、さまざまな岩石のもとになります。

海上保安庁によると、2013 年 11 月、小笠原諸島の西之島が約 40 年ぶりに噴火し、南東の海に大きさ 100 m ほどの新しい島が現れました。噴火は約 2 年続き、流れ出た溶岩が元の島を飲み込んで海を埋め、島は噴火前の約 12 倍の面積になりました。

噴火が落ち着いたあと、海上保安庁は島に上陸して測量し、2017 年に新しい海図を刊行しました。これにより、日本の領海と排他的経済水域も広がりました。西之島は 2017 年にも再び噴火し、島はさらに大きくなっています。