火山灰という名前から、木を燃やした後の灰と同じものを想像していませんか。火山灰は、噴火で放出された細かな固形物です。岩石の破片や鉱物の結晶、火山ガラスなどが含まれ、単に何かが燃え尽きた残りという意味ではありません。
灰色の粉に見えても、拡大すると粒ごとの違いがあります。遠くから見た全体の色と、一粒ずつの材質を分けて観察します。火山灰の問題では、「灰」という日常語の印象より、何が観察されたかを優先してください。
大きさによる呼び名と、材質による呼び名
気象庁の用語では、噴火で放出される固形物のうち、直径2mm未満のものを火山灰と呼びます。これは粒の大きさに関する区分です。同じ火山灰の中に、材質の違う粒が混ざっていても矛盾しません。
一方、鉱物、岩片、火山ガラスという言葉は粒の中身に関する分類です。火山ガラスは、マグマが結晶を十分に作らずに冷え固まることで生じるガラス質のものです。窓ガラスの破片が噴火で混ざったという意味ではありません。
火山や噴火の状況によって、含まれる粒の種類や割合は変わります。古い岩石が砕かれて混ざることもあります。「火山灰なら全部、新しいマグマのしずくが固まった物」と一括りにしないでください。試料を観察するのは、その違いを確かめるためでもあります。
一粒の色だけで鉱物名を決めない
透明な粒を見つけたら、それだけで石英と断定してよいでしょうか。透明に見える物は一種類ではありません。色、形、割れ方、光の通り方など、複数の特徴を組み合わせて判断します。小さな写真では、識別できる特徴自体が限られる場合もあります。
観察用の試料を水洗いすることがありますが、洗う前後で何が残ったかにも注意が必要です。細かな部分を流した後の粒の割合は、初めの試料全体の割合と同じとは限りません。「処理後に見えたもの」を「処理前にあったもの全部」としないことが大切です。
火山灰を吸い込んだり、目へ入れたりしないよう、観察には学校や施設で準備された安全な試料と手順を使います。噴火中の火山へ採取に行くことを勧める記事ではありません。以下は写真と架空の計数記録を読む例題です。
同じ写真の別の場所を選ぶと、割合が変わるか確かめる
火山灰の写真で、透明に見える粒が集まった部分だけを切り取って数えれば、その部分の特徴が強く表れます。試料全体の傾向を知りたいのに、見栄えのよい粒だけを選ぶと、選び方の影響が結果へ入ります。何粒数えたかだけでなく、どこからどう選んだかも資料の条件です。
学習用の二つの領域で、Aは20粒中12粒、Bは30粒中9粒が分類済みの火山ガラスだったとします。二領域を合わせた個数割合は21÷50＝42％です。60％と30％を単純平均した45％にはなりません。数えた粒数が違うため、元の個数へ戻してからまとめます。
この42％も、調べた50粒の割合です。さらに別の場所で割合が違えば、試料内のばらつきが見つかったことになります。写真一枚の結果を噴火で出た物すべてへ広げる前に、採取場所や処理の条件を確認します。小さな粒を詳しく見る観察と、試料を広く代表させる観察は、両方を考える必要があります。
例題1｜粒の個数の割合を求める
ある処理済み試料から、決めた方法で選んだ50粒を分類しました。分類済みの資料によると、火山ガラス20粒、鉱物の結晶18粒、岩片12粒です。火山ガラスの個数の割合は何％ですか。また、その試料の重さの40％が火山ガラスと言えますか。
答え・解説： 個数の割合は20÷50×100＝40％です。しかし、重さの割合が40％とは言えません。一粒ずつの大きさや密度、重さを測っていないからです。
20、18、12を足すと50になることも確認します。分母は、今回分類した粒の総数です。この資料は、噴火で出た物全体や火山全体の組成を直接表しているわけではありません。処理方法と選び方によって、調べた範囲が限られています。
写真上の長さを、実物の長さへ戻す
顕微鏡写真には、一定の実物の長さを示すスケールバーが付くことがあります。画面で何cmに見えるかだけでは実物の粒径は分かりません。印刷や画面表示で画像全体を拡大すれば、粒もスケールバーも一緒に大きくなるためです。
したがって、同じ写真の中で「粒の長さはバーの何倍か」を考えます。別の倍率の写真からバーだけ借りて計算することはできません。写真が縦横で違う倍率に引き伸ばされていないかも、資料を作る側が注意する点です。
例題2｜スケールバーの半分なら何mm？
写真のスケールバーは実物の0.4mmを示し、紙面上では20mmあります。同じ写真上で、ある粒の長い方向は10mmでした。実物のその長さは何mmですか。写真全体を縦横とも2倍に拡大したら、実物の長さの答えは変わりますか。
答え・解説： バーの半分なので、0.4×10÷20＝0.2mmです。全体を2倍に拡大すると、粒は20mm、バーは40mmになり、0.4×20÷40＝0.2mmで答えは同じです。
拡大したから実物の粒まで成長したわけではありません。写真の倍率と試料の大きさを区別する計算です。なお、ここで求めたのは写真上で示した一方向の長さで、体積や重さではありません。長さだけで一粒の重さを決めるには情報が足りません。
離れた地層を比べるときにも、粒が手がかりになる
火山灰層が地層を比べる目印になる場合、色が似ているだけで同じ噴火と決めるのではありません。含まれる粒の特徴や化学組成など、ほかの情報も組み合わせます。一粒の観察が、広い地域の地層をつなぐ調査へ発展するのです。
粒の種類を知ることと、同じ噴火の証拠を集めることは段階が違います。「似ていた」「同じと確かめた」を分けて書けるようになると、顕微鏡写真から地層図へ進んでも判断がぶれにくくなります。
地層の対比は火山灰の層が目印になる理由、観察範囲は顕微鏡の倍率と視野へつながります。