火山の写真を見比べると、広くなだらかな形も、火口付近に盛り上がった形もあります。そこで「山の形を見れば、溶岩の性質が全部分かる」と考えるのは少し急ぎすぎです。形には流れやすさが関わりますが、噴き出した量や地形、活動の積み重ねも影響するからです。
まずは、同じ条件で流れやすさだけが違う二つの材料を考えます。広がりやすいものと、その場に盛り上がりやすいもの。この対比をつかんでから、実際の火山に当てはめるときの条件を増やしていきましょう。
粘り気は、重さや温度そのものではない
粘り気は、液体などが変形して流れる際の抵抗の大きさを考える性質です。重たいものなら必ず粘り気も大きい、という関係ではありません。密度と粘性は違う量です。図でどちらも「大きい」と書かれていても、何が大きいのかを省かないようにします。
溶岩の流れやすさには、成分や温度などが関係します。同じような成分でも冷えるにつれて流れにくくなるため、流れ出した直後と遠くまで進んだ先では、同じ状態とは限りません。成分の違いを調べたい比較なら、温度の条件もそろっているかを確かめます。
流れにくければ、噴き出した場所にたまりやすい
粘性の高い溶岩が火口付近に盛り上がってできた地形を、溶岩ドームと呼びます。噴き出した材料が遠くまで流れにくく、その場で山状に積み上がることと結び付けると、言葉だけの暗記から一歩進めます。
一方、流れやすい溶岩は広がりやすいと考えられます。ただし、比較では出てくる量や速さ、斜面の傾きなども影響します。粘性が同じでも、深い谷に入れば流れる方向が限られます。火山全体は溶岩だけでなく火山灰なども積み重なってできる場合があるため、一度の模型の盛り上がりを、山全体の履歴に置き換えることはできません。
広がった直径を、流れた速さの比と決めない
同じ時間後に材料Aが直径18cm、Bが直径6cmへ広がっていても、すべての時刻でAが三倍の速さだったとは言えません。初めに速く広がって後から止まった場合も、ゆっくり広がり続けた場合も、最後の直径だけでは区別できません。速さの変化を調べるなら、途中の時刻ごとの記録が必要です。
また、出発時から直径があった材料なら、最後の直径そのものを移動距離にはできません。初めの広がりからどれだけ増えたかを取り、中心から縁までの距離を調べる場合には半径で考えます。直径の増分と片側の縁の移動を混ぜると、二倍の違いが生まれます。
火山の形の説明では、流れやすさだけでなく噴出量や噴出の重なり方なども関わります。板の上の模型は条件をそろえて一つの性質を比べるためのものです。観察の目的に合わせて『何秒後の、どの長さ』を測ったのかを書けば、模型から言える範囲が明確になります。
例題1｜二つの材料の広がりを比べる
水平な板に同じ体積の材料AとBを、同じ方法で置きました。温度と測定時間もそろえたところ、Aは直径18cm、Bは直径6cmの範囲まで広がりました。AとBのどちらが、この条件で流れ広がりやすかったと言えますか。また、Aの体積がBの三倍だったと言えますか。
答え・解説： この条件ではAの方が広がりやすかったと言えます。体積は最初から同じなので、Aが三倍の体積だったとは言えません。直径の違いと体積の違いは別です。広く広がった側は薄くなっている可能性があり、厚さを無視して体積を比べてはいけません。
例題2｜温度も変えてしまった比較
材料Pを高い温度、材料Qを低い温度にして斜面へ流したところ、同じ時間でPは40cm、Qは10cm進みました。「Pの成分はQより必ず流れやすい」と判断してよいでしょうか。成分の違いに注目する比較へ直すなら、何をそろえますか。
答え・解説： 成分だけの効果とは判断できません。温度の違いも流れ方に影響した可能性があるからです。温度、材料の量、斜面の傾き、置き方、測る時間などをそろえて比べます。今回の結果は「この二つの条件ではPが遠くまで進んだ」という事実で、成分だけを原因にした結論とは区別します。
火山灰の積もり方と、溶岩の流れ方を混ぜない
溶岩は地表に出たマグマで、火山灰は噴火で飛び出した細かな粒です。火山灰が積もることと、溶岩が流れて固まることは別の過程です。山の断面にいくつもの層が描かれていたら、それぞれの層の材料を確認してください。「全部が同じ液体として流れた」と考えると、積み重なりを誤って読みます。
凝灰岩について学んだ人なら、火山由来の材料でも、粒が堆積して固まる場合があることを思い出せます。火山に関係するという共通点だけでは、でき方は一つに決まりません。材料、移動の仕方、固まり方という三つの順序に分けると、断面図の説明が整理できます。
写真一枚から、危険の大きさを決めない
なだらかな山だから噴火しても安全、盛り上がった山だからいつでも激しく噴火する、という判断はできません。噴火の様子にはガスなども関わり、地形は過去の活動の結果でもあります。今回の図は流れやすさの考え方を示すための模型で、現地の危険を予測する図ではありません。
資料に「粘り気が強い」とあれば、遠くまで流れにくいことを根拠にして説明します。しかし「必ずその形だけになる」と書く必要はありません。条件の範囲を守った説明は、知識を曖昧にするものではなく、使う場所を正確にするものです。
火山の問題を解いたあとには、山の名前だけでなく、どの材料がどう動いてその形を作ったのかを短く言い直してください。成分と流動性の対応を覚える前でも、図の矢印と盛り上がりの位置から考えられることがあります。名前の暗記を、現象の説明につなげましょう。
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