アイソスタシーをわかりやすく解説

固体地球分野

地学を学ぶ上で大事な考え方のひとつにアイソスタシーというものがあります。これは地殻の厚さや土地の隆起・沈降(浮き沈み)を考えたりするときに必要なものです。今回は一緒にアイソスタシーについて学んでいきましょう。

アイソスタシーって?

地殻はマントルよりも密度が低いため、地殻がマントルの上に浮かんで、

浮力と重力が釣り合っているという考え方ができます。これがアイソスタシーです。

これは、水に密度の低い木やプラスチックの板が浮いていることと同じイメージです。

上図の補償面はその上にある物質の質量が一定である面です。

密度が低い物質は密度が高い物質よりも補償面上での厚さが厚くなります

※補償面は重力と浮力の均衡面と書かれたりすることもあります。

地殻(密度が低い)が厚いところでは、浮力が大きくはたらき、地殻が海水面より上に浮かびます。この浮いた部分が島や大陸です。

スカンディナビア半島とアイソスタシー

スカンディナビア半島は北欧のノルウェーやスウェーデンがある半島です。

ここは約1万年前まで続いた氷河期(最終氷期といいます)に氷河に覆われていた場所で、地殻は氷河の重さで沈み込んでいました。

スカンディナビア半島はココ!

しかし、氷河期が終わって氷河が融けて無くなったため、マントルと地殻の釣り合い方が変わり、地殻が浮力で上昇するようになりました。

この上昇は氷河期から1万年経った現在でも続いており、

地殻にはたらく浮力が地殻にはたらく重力より大きいため、現在のスカンディナビア半島ではアイソスタシーが成り立っているとは言えません。

アイソスタシーが成り立たない場所

スカンディナビア半島のような上昇中の土地以外にも、プレートの収束境界付近では浮力と重力以外に水平方向の大きな力が働いていており、そうした力によっても地殻が支えられているため、アイソスタシーは成り立ちません

プレートの収束境界は日本の近くであれば、東北~関東沖にある日本海溝や世界一深いことで知られるマリアナ海溝などがあります!

地殻の厚さを計算しよう

アイソスタシーの考えを用いることで地殻の厚さを求めることができます。この問題は高校地学でよく出てきます、解き方をマスターしましょう!

例題:地殻Aの厚さを求めよ

答えを表示

答え:5.3km

解法

補償面(それより上にある物質の質量が同じである面)より上の物質の質量が同じであるので、地点Aの補償面より上の質量と地点Bの補償面より上の質量を等式で結び、計算する。

具体的に計算すると

地点Aと地点Bの底面積を共にSとして、地殻Aの高さをXとする。

(地点Aの補償面より上の質量)=(地点Bの補償面より上の質量)

質量は(密度)×(高さ)×(底面積)で求めることができます。

(海Aの密度×高さ×底面積)+(地殻Aの密度×高さ×底面積)+(マントルAの密度×高さ×底面積)=(地殻Bの密度×高さ×底面積)+(マントルBの密度×高さ×底面積)

(1.0×5.0×S)+(3.0×X×S)+(3.3×20×S)=(2.7×20×S)+(3.3×10×S)

両辺をSで割ると(底面積は途中で打ち消されるので、最初から書かれていない問題も多いです)

(1.0×5.0)+(3.0×X)+(3.3×20)=(2.7×20)+(3.3×10)

これを計算すると

X=5.333・・・≒5.3

よって、地殻Aの厚さは5.3㎞

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