火山の世界観です。地球も参照のこと。
気象に詳しい父親の話を参考にしています。
火山とは、その名の通り火を噴く山。
火山の地中には、マグマと呼ばれる高温になって溶けた岩石がある。
氷の温度を上げると水になるように、岩石や土も高温になると溶けてどろどろになる。これが、マグマ。
マグマは、地殻変動によってプレートとプレートがぶつかり合った時の、巨大な摩擦熱から生まれる。決して、地球の中核のマントルから火を噴いているわけではなく、地球のほんの表面の皮の部分である「地殻」の動きから生じる熱によって、岩石や土が溶け出し、マグマとなって地中に火を噴くものが火山である。
プレートとプレートがぶつかり合った時、上に盛り上がるものと、下に潜り込むものがある。上に盛り上がると、チリやロッキー山脈のような山脈になり、下に盛り下がると、日本海溝のような海溝になる。また、プレートが少しずつ押し込められながら、一気にそれが逆方向にずれ込むと、地震が起きることもある。火山は、プレートとプレートの間で生まれた「高熱」から岩石が溶け出したマグマが噴火するもの。そのため、地震が多い場所には火山が多い。
マグマがたくさん生まれると、マグマだまりができることがある。このマグマは、噴火せずに地中で冷やされ、岩石になることもある。こうした岩石を「火成岩」と呼ぶ。これに対して、コンクリートに使われる石灰岩のように、海のプランクトンの死骸が海底に堆積してできた石を「堆積岩」と呼ぶ。
マグマが噴火するのは、マグマの多い場所に地下水があった時に、その水分が高温になって水蒸気になり、一気に地中から外に噴き出すことがある。これを火山の噴火と呼ぶ。噴火はこれ以外にも、地震などによって地中に亀裂が発生し、中にあったマグマが外に噴き出すことなどから起きる。
マグマが地中に噴き出して、どろどろに溶けて流れ出したものを「溶岩」と呼ぶ。
富士山も火山だが、富士山のように綺麗な山の形をするのは、溶岩が柔らかく、噴き出した時に綺麗に山が形成された場合。溶岩が硬い時は、もっこりとした不格好な山になることもある。また、溶岩が柔らかすぎる時は、流れ出してハワイのように山を形成しないこともある。
また、溶岩が噴き出す時に水のように柔らかいままで噴出した時は、霧吹きで水を噴き出したように、溶岩が散り散りになって噴出することがあり、これを「火山灰」と呼ぶ。これに対して、溶岩が硬いと、溶岩は大きな粒になって「火山礫」となって噴出する。これはとても危険であり、火山の良く噴火する地域では「シェルター」を作って火山の噴火に対処している地域もある。かつての地球の長い歴史の中で大噴火が起きた地域では、火山灰が大量に降り積もって、火山灰による平野や地層を形成することもあり、関東ローム層や鹿児島などがこれに当たる。
また、火山が噴火する時に、地下水が水蒸気になって噴出するのではなく、人間が風呂として入るのにちょうどいい温度になって出てくることがある。これを温泉と言う。地下水には地球の成分であるミネラルが多く含まれていることがあり、人間の体に医学的・生物学的な「良い効果」を与えることもある。
火山において、極めて高温になると岩石が溶け出し、火山から噴き出して噴火する。これを「溶岩」と呼ぶ。
噴火して地上に噴き出した溶岩は、地上で比較的早く冷めて固まる。そのため、内部の粒の構造が穴ぼこだらけになり、あまり強くなくなる。
これに対して、火山の噴火が途中で終わるなどして、地中の中で固まる溶岩がある。この場合、ゆっくりと少しずつ冷えて固まるため、内部の構造が緻密で、とても硬くなる。
火成岩のひとつである花崗岩はとても硬く、墓石などに使われている。
2024.11.25
火成岩や変成岩などからはさまざまな宝石が見つかります。たとえばダイヤモンド、ルビー、エメラルドなど。以下の記事が参考になります。
後日注記：ダイヤモンドはもっとも硬い鉱物として知られる。そのためダイヤモンドでできたダイヤモンドカッターでしか削ることができない。
衣類も参照のこと。
2025.01.21
2025.01.31編集
ダイヤモンドは、地球においてもっとも硬い物質。なので、ダイヤモンドでしか削ったり磨いたりすることができない。
ダイヤモンドを磨くためには、ダイヤモンドカッターと呼ばれる、ダイヤモンドの粉を石や刃にまぶしたものを使う。ダイヤモンドカッターは、ダイヤモンドを研磨する以外にも、レンガ、石、金属、コンクリートなどを切ったり加工するために使われる。
ダイヤモンドや宝石の価値を計る際に、「大きさ」「色・透明度」「カット」が重要な要素となる。同じ宝石であっても、カットが綺麗でないと価格がぐっと下がることがある。カラットはダイヤモンドの重さの単位のことで、1カラットは0.2グラムに相当する。
ダイヤモンドは硬く、傷がつきづらい。そのため、酸化しにくく錆びにくい金や銀とともに、宝石や貴金属の王様として知られ、高い値段がつく。
そのようなダイヤモンドの原石は、地中で長い時間をかけて結晶になった鉱石のひとつで、炭素によってできている。
岩石と鉱石の違いは、地中の熱によって岩石が溶け、それが長い時間をかけてゆっくりと地中で冷やされて、特定の成分が抽出されて、原子の並びが綺麗に整列され、結晶になったもののことを鉱石と呼ぶ。
地上の皮の部分、すなわち「地殻」は、地中の中の対流によるプレートの動きによって、少しずつ動いている。そして、プレートとプレートのぶつかり合う部分では、巨大なエネルギーが発生する。そして、プレートが別のプレートにもぐりこんでいる場所で、反動として大きな動きが瞬発的に起きることがあり、これが地震である。
また、プレートとプレートがぶつかり合うところでは、巨大なエネルギーから巨大な熱が生まれる。これが地中の岩石を溶かしてマグマになり、そのマグマが地上に噴出することがある。これが火山である。また、そのような場所では水も高温になり、蒸発してマグマと一緒に地中に水や水蒸気が噴き出すことがある。その中で人間が浸かることができるぐらいの温度の水を使って風呂にしたものが温泉である。
そのようなプレートのぶつかり合いが起きる場所では、地面が山脈のように隆起したり、あるいは海溝のように海の底が深くなったりする。日本における日本海溝や、北アメリカのカリフォルニアや南アメリカのチリなどでは、そのような山脈や海溝が発達しており、地震がよく起きる。
そして、そのようなエネルギーによって、岩石が地中で溶ける。だが、その岩石は、マグマによって地上に噴出するのではなく、地下で温度が冷めて結晶になることがある。地面の土の中で温度が冷めるため、すぐに温度が下がるわけでなく、何千年といった単位でゆっくりと温度が冷める。その際に、原子の並びが綺麗に整列された結晶が生まれる。結晶は光を通すため、透明感があって美しい。これがダイヤモンドやサファイアのような宝石の原石となる。
結晶は身近にも存在する。たとえば食塩の結晶である。食塩は飽和量（飽和水溶液の溶ける限界）といって、水の中に溶ける食塩の量が一定であると決まっている。なので、水の中に食塩を溶かした時、それ以上溶けないよりも多くの食塩を溶かすと、水の底のほうに集まって結晶ができる。これを利用したのが、海水を浅い池のような場所に溜めて蒸発させることによる塩田である。食塩水から水を蒸発させることで、それ以上食塩が溶けなくなって、塩の結晶ができる。塩田では、浅い池に海水を浸して、日光によって水を蒸発させることで塩を得る。
ほかにも、結晶を作りやすいのはミョウバンであり、理科の実験でよく使われる。ミョウバンも飽和量が決まっているので、水の中にミョウバンをたくさん溶かして、その中にミョウバンの粒を糸などに垂らして入れると、その粒の周りに結晶ができる。ミョウバンは小量を口の中に入れても問題なく安全であり、扱いやすく、汗や臭いを抑えるために薬局などで簡単に手に入るので、学校の実験で結晶を作るためによく使われる。
食塩やミョウバンと同様、ダイヤモンドも結晶だが、ダイヤモンドの原石を作るためには、岩石を溶かしてゆっくりと何千年単位で冷やすなど、作るのが難しい。だが、ダイヤモンドの成分は炭素であり、原石のような大きなものではなく、粉のようなものであれば、工場でダイヤモンドを簡単に作れる。高熱と高圧によって炭素の並びを強制的に整列させることで、人工ダイヤモンドの粉末は人工的に作れる。これを石や刃にまぶして加工のために用いるのが、ダイヤモンドカッターである。
2025.06.08