上部マントルと下部マントルの違いをわかりやすく解説！地球内部の秘密を中学生にも理解できる図解付き

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はじめに：上部マントルと下部マントルの違いを理解する

地球の内部は私たちの暮らす地表の下にある大きな層、マントルと呼ばれる場所です。ここには上部マントルと下部マントルがあり、それぞれ別の特徴を持っています。この違いを知ることで地震の仕組みや地球の熱の動きが見えてきます。上部マントルは地表から約410キロメートルの深さまでを指し、岩石は比較的固い状態ですが長い時間をかけてゆっくりと動く性質があります。これに対して下部マントルは約660キロメートルより深い領域で、深くなるほど温度が高く粘性が高くなり、岩石はより「粘性の高い粘土状の塊」のように流れにくくなります。地球の熱を外へと伝える役割も大きく、地表のプレートが動く力の源にもなっています。

このように、深さの違いが組成の違いや物性の違いへつながり、それが地震波の伝わり方にも影響を与えます。地球で何が起きているのかを知る第一歩として、まずはこの違いを抑えることが大切です。

深さと組成の違いを詳しく見る

深さの違いはそのまま岩石が置かれている条件の違いにつながります。上部マントルでは温度は比較的低めで結晶は比較的動きやすい状態、下部マントルでは温度が高く圧力が高いため岩石は粘性が高く、ゆっくりとした流動により熱を伝えます。

この区分は地震波の速度にも影響を与え、P波とS波の速さが深さと組成の違いに応じて変化します。

e>項目上部マントル下部マントル深さの範囲0–410 km660–2900 km代表的な岩石ペリドタイトの一部・岩盤状の岩石固体の高粘性岩石温度の目安約500–1000℃程度約1500–3500℃程度物性の特徴比較的流れやすい、部分融解の起こりやすさ粘性が高く、ゆっくりとした対流

地震波と物性の違いが私たちに教えてくれること

地震が起きると、地震波は地球の内部を伝わってきます。<strong>P波は岩石を押して進む速い波、S波は岩石を揺らす波です。上部マントルでは温度が低めで岩石が比較的柔らかいためP波とS波の速度が速くなったり遅くなったりしますが、下部マントルでは温度が高いため波の速度が大きく変化します。これを測ると、私たちは内部の境界線や粘性の差を地図のように描くことができます。地震の研究はこうした波の性質を読み解く作業です。

日常生活への影響と未来の探検

地球内部の仕組みは私たちの生活と直接は見えづらいかもしれません。しかし、地球の熱の動きやプレートの動きは、地震や火山活動、さらには地球が長い周期で冷却と再配置を繰り返す仕組みと結びついています。私たちが学ぶべきことは、地球という巨大な惑星の「言語」を地震波という手がかりで解読することです。未来には新しい観測機器や計算技術が進み、マントルの内部構造がより詳しく、より正確にわかる時代が来るでしょう。

ピックアップ解説

ねえ、地震波の話、ちょっと深掘りしていい？地震波は地球の心音みたいなものなんだ。上部マントルと下部マントルで波の伝わり方が違うのは、岩石の性質が深さによって変わるから。例えば上部は比較的柔らかく、下部は粘性が高い。これが波の速さの特徴として現れる。最新の地震データを使えば、内部の境界を地図のように描ける。地球は止まらない大きな車輪のように動いていて、私たちはその仕組みを学んでいるのだ。

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