地下の岩塩が、上の地層へ向かって丸く盛り上がるような構造を岩塩ドームと呼びます。地下で塩が全部液体になり、マグマのように噴き上がったと考えてよいのでしょうか。岩塩は長い時間と圧力の条件の下で、固体のままでもゆっくり変形して流れるように動くことがあります。周囲との密度の違いや力のかかり方が、その変形に関係します。
食卓の塩と地下の長い時間
手のひらの塩の結晶は、液体のようには流れません。しかし、小さな試料を短い時間だけ見ることと、地下の厚い層を地質学的な時間で見ることは条件が違います。固体であることは、どれだけ長い時間が過ぎても形が絶対に変わらないことを意味しません。氷河も固体の氷が長期的に変形し流動する例として比較できます。
岩塩の層は、塩分の多い水から塩が析出して堆積したものが、その後ほかの堆積物に覆われるなどして地下へ埋まったものです。現在ドーム状だから、最初から同じ山型に塩が降り積もったとは限りません。堆積した時の形と、後から変形した形を分けることが、地層を読む基本になります。
例題1｜同じ体積で重さを比べる
模型では、岩塩の密度を2.2g毎cm³、周囲の岩石を2.6g毎cm³とします。それぞれ1000cm³の重さと、その差を求めてください。
答え・解説：岩塩は2200g、周囲の岩石は2600gで、差は400gです。岩塩が「軽い」とは、このように同じ体積で比べた場合の表現です。大きな岩塩の塊と小さな別の岩石の総質量だけを比べて、地下での動きを説明しないようにします。密度の数字は計算用の近似値です。
例題2｜形が変わっても量をそろえる
底面積100m²、厚さ3mの岩塩の一部が、体積を変えずに移動し、底面積20m²の柱状の部分を作る模型を考えます。新しい部分の高さは何mですか。圧縮や溶解は無視します。
答え・解説：初めの体積は300m³なので、高さは300÷20＝15mです。高く伸びたことは塩の量が五倍になったことではありません。横に広がっていた材料が狭い面積へ集まるという模型です。実際のドームには複雑な形があるため、この円柱や直方体に近い模型をそのまま地形の実測値としないことも必要です。
密度だけでいつでも上へ動くとは限らない
同じ体積で岩塩が軽くても、周囲が硬く固定された条件なら簡単には上へ移動できません。変形しやすさ、上の層の厚さ、割れ目、周囲から加わる力が関係します。水に浮く木片のような瞬間の運動を、そのまま地下の岩塩へ写さないようにします。密度差は説明の要素ですが、必要な条件のすべてではありません。
また、浅くてまだ十分に締まっていない堆積物と、深くで圧密した岩石では密度が異なります。岩塩はどんな周囲の物より必ず軽い、という一般化も避けます。問題文が比較する密度を与えたときは、その値で判断し、表にない深さや岩石へ結論を広げないことが大切です。
塩の層を横切る断面図で、上の地層が曲がったり切れたりしている場合、その形を作る過程を順序として考えます。古い層が堆積し、その後に塩が動いたのか、堆積の途中にも変形が続いたのかは、周囲の地層の厚さなど追加の資料で検討します。色分けした断面図の色を、そのまま新しい順や密度順だと決めないようにしましょう。
岩塩が水に溶けやすいことと、固体のまま流動することも別の仕組みです。地下水による溶解で空間ができる場合には、塩が水へ移る収支が必要です。この記事の例題2は溶けない条件を置いています。どの変化を残し、どの変化を無視した模型かを確かめると、単元の知識を混ぜずに使えます。
流れるという言葉が、液体とは限らない
岩塩のゆっくりした変形を「流動」と表す場合がありますが、マグマのように融けた液体になったことを意味するとは限りません。長い時間にわたって力を受け、固体のまま形を変えるという説明です。時間の尺度を無視すると、液体だけが流れるという日常のイメージを当てはめてしまいます。図の矢印は変形の向きを表し、短時間で噴き上がる速度を表しているわけではありません。
密度の比較では、同じ体積の岩塩と周囲の物質を比べます。同じ質量を量り取った二つを比べたら、軽い方を選ぶ問いにはなりません。千立方センチメートルについて二千二百グラムと二千六百グラムを比べると、差は四百グラムです。体積をそろえたという条件を、数値の前に書くと計算の意味が明確になります。
周囲より密度が小さいことだけで、必ずすぐに上昇すると考えるのも不十分です。周囲の層の抵抗や力のかかり方、時間などが関係します。この記事の模型は、密度差と体積保存を別々に扱っています。密度差から上昇速度まで計算する規則は与えていません。求めていない量まで推測で埋めないようにしましょう。
岩塩が下の広い層から中央へ集まる模型では、中央の盛り上がりだけでなく、供給元で減った体積も追います。断面図の面積だけで計算できるのは、奥行きが同じという条件がある場合です。平面図の面積に厚さを掛ける計算と、断面図の面積に奥行きを掛ける計算を混ぜないことが大切です。
塩が水に溶けて運び去られる過程を加えるなら、体積が保存されるという例題の前提は変わります。塩の量を保存して追う場合でも、溶液全体の体積は岩塩の体積とは違います。地形の説明でよく似た言葉が出てきても、固体の変形、溶解、融解を区別して書きましょう。この区別ができると、岩塩ドームを火山と取り違える誤りも避けやすくなります。