超巨大噴火と生命進化

　国立科学博物館において2016年～2021年に実施されたプロジェクト研究「化学層序と年代測定に基づく地球史・生命史の解析」の内容の一部分を一般向けに新書化した書籍です。

　地球史の中で5回起こった生物の大量絶滅の原因を中心に解説しており、巨大噴火の寄与について、論じられています。最近の研究成果に基づいて、一般読者にもわかるように書かれています。日本の新書のありがたいところです。

画像はアマゾンより拝借

　著者である佐野氏は火成岩岩石学の専門家です。特にLIP（巨大火成岩岩石区）について研究を行っており、海洋地域のLIP（海台）であるシャツキーライズやオントンジャワ海台について多くの論文を発表しています。

　本書の内容は古環境学や古生物学の成果が中心ですが、佐野氏はこれらの専門家ではありません。最近の研究成果の紹介としては十分すぎる内容だと思いますが、複数の仮説を淡々と紹介した淡泊な記述となるきらいがあり、もう一つのめりこめない感じがありました。大量絶滅の原因はまだわからないことが多く、断定的には書けないためにやむを得ないとは思います。しかし、古環境や古生物の専門家であれば「断定できないが私はこうだと思う」的な書き方ができて、もっと読みやすくなった可能性はあると思います。共著にはできなかったのでしょうか。

　この分野に強い関心がある高校生・大学生・一般人や周辺分野の専門家にはお勧めでしょうが、一般教養として読みたい向きにはもう一つかもしれません。佐野氏は2015年にLIPについての一般書、「地球を突き動かす超巨大火山 : 新しい「地球学」入門」を書いていますが、本書に書かれているような最新知見を盛り込んだ、LIPについての解説を中心とした新書を個人的には期待します。

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火成岩の分類

　岩石は火成岩・堆積岩・変成岩に分類されます。そのうち火成岩とはマグマが冷却・固結して出来たものをいいます。そして、火成岩は組織によって火山岩と深成岩に分類され、また、鉱物組成または化学組成によって、超塩基性岩（超苦鉄質岩）、塩基性岩（苦鉄質岩）、中性岩（中間質岩）、酸性岩（珪長質岩）に区分されます。

啓林館の高校学教科書より

https://www.shinko-keirin.co.jp/keirinkan/digital/taiken/kou/rika/tigaku_h26/sencor/earth_p20.pdf

　デーサイト（デイサイト）とは本来は流紋岩と安山岩の中間的な化学組成を持った火山岩なのですが、啓林館の教科書では昔から流紋岩と併記されて酸性火山岩にまとめられています。おそらく、「酸性岩と中性岩の中間」などという説明を加えると、高校地学の内容としては煩雑になりすぎ、かといって、「デイサイト」はよく使われる岩石名であるため削除も望ましくないとの判断で、折衷案としてこのような記述になっているのでしょう。超塩基性（超苦鉄質）の火山岩は珍しいために高校地学では省略されていますが「コマチアイト」という火山岩が相当します。またかんらん石斑晶が多く、超塩基性（超苦鉄質）またはそれに近い火山岩として「ピクライト」という岩石もあります。

　塩基性（苦鉄質）岩、中性（中間質）岩、酸性（珪長質）岩の区別は化学組成または色指数（構成鉱物に占める有色鉱物の割合）によって区別することとなっています。分ける基準が2種類あるので、混乱するかもしれません。本来は岩石の見た目に対応する色指数による分類法が基本であろうと思います。なお、塩基性、酸性という分類は化学組成による分類であり、苦鉄質、珪長質という分類は色指数による分類です。

　火山岩の場合は急冷時に形成されたガラスをよく含んでいます。ガラスは鉱物ではなく、有色、無色の区別がありません。ですので、ガラスが存在すると、色指数を正確に決めることができなくなります。また、ガラスを含まない場合（完晶質という）でも、火山岩は細粒であるため、鉱物の量比を測定することは難しくなります。そのため、火山岩の分類には色指数よりも化学組成がよく用いられます。

　火成岩の化学組成がアルカリ元素であるNaとKに富む場合は、アルカリ岩に分類され、これらの岩石名とは別の岩石名（ベイサナイト、粗面岩など）がつけられます（アルカリ岩でも比較的アルカリ元素が少ない場合は岩石名は非アルカリ岩の名前のまま）。アルカリ岩は非アルカリ岩に比べてSiO2に乏しい化学組成を持っています。アルカリ岩の分類については、色指数によって非アルカリ岩と同様に苦鉄質、中間質、珪長質に分類されます。

　化学組成による火山岩の分類としては、教科書のとおり、SiO2 含有量が45%,52%,66%を境界として、超塩基性、塩基性、中性、酸性に区分されます。非アルカリ火山岩の場合はそれぞれに対応して一般的にはコマチアイト、玄武岩、安山岩、流紋岩という岩石名をつけます。アルカリ岩の場合はSiO2に乏しいのですが塩基性岩、酸性岩の定義は非アルカリ岩と変わらないため、アルカリ元素が多い場合には鉱物組成は珪長質岩であるが、化学組成は中性または塩基性という場合が起こります。

　デイサイト（デーサイト）は安山岩と流紋岩の中間的な火山岩ですが、安山岩とデイサイトの境界は63%、デイサイト（デーサイト）と流紋岩の境界は69-77%(Na2O+K2O含有量によって異なる）とされています(Le Bas et al., 1986)。また、玄武岩と安山岩の中間的な火山岩として、玄武岩質安山岩(SiO2 =52-57%)という岩石名が使われることもあります。そして、玄武岩質安山岩のうち、比較的SiO2に乏しいしいものを玄武岩、比較的SiO2に富むものを安山岩とすることもよく行われます。

　高校教科書において、塩基性岩と中性岩の境界、中性と酸性の境界が52%、66%と明記していながら玄武岩と安山岩の境界、安山岩と流紋岩の境界がそれぞれ約52%、約66%と”約”がついているのは上記２つの段落で述べたようなややこしい事情があるためです。玄武岩と安山岩の境界問題については項を改めて書きたいと思います。

　なお、大学入試の場合は出題者である大学の教官は専門家であるため、微妙な組成の岩石名、たとえばSiO2を53重量%含むの火山岩の岩石名を問う、といった問題を出しません。従って、大学受験対策の場合は、塩基性岩、中性岩、酸性岩の境をSiO2 = 52%,66%と覚えていてもかまいませんし、塩基性岩は約50%、中性岩は約60%、酸性岩は約70%と覚えておいてもかまいません。

引用文献

Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. & Zanettin, B. (1986)  A Chemical Classification of Volcanic Rocks Based on the Total Alkali-Silica Diagram. J Petrol 27(3): 745-750.

https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745.

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荒牧 重雄 著「噴火した！: 火山の現場で考えたこと」

岩石学者・火山学者荒牧氏がこれまでの研究生活を火山噴火を中心に振り返って著した書籍。

荒牧氏は1930年生まれであり、執筆時に91歳であった。

第１章は筆者が生まれる前の出来事である西インド諸島プレー火山の噴火現象について記述。ついで地質を専攻するきっかけとなった伊豆大島19５０～195１年の噴火、続いて博論で行った浅間山天明３年噴火の研究について書き、その後年代順にかかわった火山について、つづっている。

東京大学出版会の紹介ページ、一部が試し読みできます

画像は上記リンクのサイトより取得

目次

第1章　ひとつの都市が消えた――火砕流序説、プレー火山の噴火
第2章　火山研究のきっかけ――伊豆大島1950-51年噴火
第3章　史料と足で読み解いた博士論文――浅間火山天明三年噴火
第4章　実験岩石学や巨大カルデラとの出会い――フルブライト留学生としてアメリカへ
第5章　フランス気質、イギリス気質――火山をめぐるヨーロッパの国民性
第6章　ハワイの楯状火山はなぜ上に凸か――キラウエア火山1963年噴火
第7章　月面は玄武岩か、岩塩か？――アポロ11号の月面着陸
第8章　溶岩と氷河の国アイスランド――極地での野外調査
第9章　フランス人の大論争に巻き込まれる――スフリエール火山1976年噴火
第10章　「火砕流」と言えない？――有珠火山1977年噴火
第11章　山体崩壊と爆風の威力――セントへレンズ火山1980年噴火
第12章　迅速な避難と溶岩冷却作戦――三宅島1983年噴火
第13章　全島避難の島で――伊豆大島1986年噴火
第14章　火砕流の恐怖、目撃者の証言――雲仙普賢岳1991年噴火
第15章　大都市のそばの火山――イタリアの火山と防災
第16章　ハザードマップと対策本部――有珠火山2000年噴火
第17章　火山噴火災害対策について考える

　専門的な内容をあまり出さずに全体には読みやすい文体で日記のように書かれた自伝的なエッセーである。火山噴火に関する豊富なエピソードは、体験したものならではの非常に臨場感あふれる記録となっており、読みごたえがありました。伊豆大島の噴火の項では筆者と当時の東京都知事との極秘会談について明かされています。雲仙普賢岳の火砕流災害で聞き取った体験談集とこの災害で死亡した3人に外国人火山学者の遺体確認という恐ろしい話も生々しく書かれています。

　私が個人的に「へえ・・・？」だったのが第6章の「ハワイの盾状火山はなぜ上に凸か」というところです。ハワイ型と呼ばれる火山は玄武岩溶岩を主に噴出し、楯状火山という盾を地面に横たえたような形の火山を作ります。山頂部はほとんど水平で、山麓は傾斜があります。山頂が水平になるのは玄武岩質溶岩の粘性が低いためです、高校向け教科書や一般書ではそう説明されています、それ以上の説明はありません。しかし、なぜ上に凸の形になるのかは火山学の専門書にも今のところ説明は なく、大家である荒牧氏にも「よくわからない」とのことで、大変意外でした。

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初めて出会う岩石学 ー火成岩岩石学への招待ー

山崎 貞治氏による初学者向けの火成岩岩石学解説書。

　火成岩岩石学の基礎といえば相平衡図です。相平衡図や化学や材料工学などでも扱う、基本的なツールですが、高校の化学や地学しか知らない状態から学習を始めると、ちょっととっつきにくいところはあります。そのため、大学専門課程向けの火成岩岩石学の教科書では必ず説明されていますが、ブルーバックのような一般向けだと、ほとんど解説されていません。

（画像はアマゾンより）

この本は、火成岩の分類などの説明もありますが、学者向けの相平衡図についての解説を主要な内容としています。大胆に簡略化し、非常にわかりやすく解説してくれます。

極め付きは

「単斜輝石と斜方輝石というのは、ちょっと難しですが、少し形が違うものだと思ってください」

などと書いてあります。単斜輝石と斜方輝石（現在、日本語としての用語は「直方輝石」に変更されている）は火成岩を構成する主要鉱物であり岩石学では頻繁に表れる重要な鉱物であり、岩石学を学ぶものとしては知らないのは論外ですが、その2者を「少し形が違うもの」と言ってしますところがすごいところです。

なんて優しいのでしょうか！

このように大胆に簡略化した形で、わかりやすさ最優先で解説が進んでいきます。私が大学生だった頃、学生仲間の間では密かな人気を博していました。

同時に教官からに評価はすこぶる悪いものでした。おそらく大胆すぎる簡略化のため、違和感のある説明が多いのでしょう。残念ながら私の知識では、この本の問題点を的確に指摘することが出来ませんが。

　これから岩石学を学習する一般的な能力の学生には一度読んでみる価値があると思います。もちろん、本書の性質上、すぐに別の教科書で知識を上書きする必要があります。

　ただし、現在この書籍は増刷されていないらしく、新品は流通していないようで、中古は定価よりもやや高い価格で取引されているようです。まずは入手できる教科書を読んで、理解できるならばこの本は不要ですし、よくわからないなら1700円未満なら買ってもよいか？と思います。

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アーサーホームズ「一般地質学」

　    画像はアマゾンより

　

　アーサーホームズ氏の著による地球科学の入門書の日本語訳です。

　３冊に分かれており、上田誠也・貝塚爽平・兼平慶一郎・小池一之・河野芳輝の５名の日本人地球科学者によって翻訳され、1983～1984年にかけて発行されました。

　英文の原著は初版が1944年に発行されました。なお、この初版本はA5版532ページからなり、こちらで読むことができます。最終章では、当時支持者が非常に少なかった大陸移動説について述べられており、大陸移動の原動力として彼が提唱した、マントル対流説について解説されています。第２版は1965年に発行されました。ホームズが研究した年代測定法など、初版以降の地球科学の進展による新知見が盛り込まれ、B5版1288ページと初版に対し倍以上の分量となりました。また、岩石や鉱物の記載なども充実が図られ、本格的な教科書となったようです。

　アーサーホームズはこの1965年に惜しくもなくなってしまいましたが、その後、妻のドリスホームズ氏によりその後の地球科学の進歩を取り入れた改訂版である第３版が1978年に刊行されました。この第3版の日本語訳が本書です。

　第２版が執筆された時期は、海洋底の古地磁気調査によって海洋底拡大が発見され、地球物理の分野においてプレートテクトニクスが確立し、それまで異端であった大陸移動説が復活した時代でした。プレートテクトニクスを解説している文章からは、その後の改訂と日本語への翻訳を経てなおこの時代の興奮が感じられる気がします。

　プレートテクトニクスが地域地質に適用されるのはもっと後の時代になってからであるので、そのあたりの解説はあまりありませんが、地質学に関する主要な古典的論争が読みやすい日本語訳できれいな写真と図とともに包括的にまとめられており、これらを確認するためにも良質な教科書となっております。

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諏訪兼位：岩石はどうしてできたか

画像は岩波書店のサイト（https://www.iwanami.co.jp/book/b341716.html）より

２０１８年発行。

　岩石学者諏訪兼位による学問の草創期からの岩石学研究史を解説した書籍。岩石の成因に関する古典的な論争について、主な研究者の肖像画を交えながらコンパクトにまとめられており、岩石学の研究史を概観するには便利な本です。あまり専門的に突っ込んだことは書いていないため、専門家でなくとも論理を理解することはできますが、非常に簡潔に書かれているため、高校地学レベルあたりの知識がないと読みにくとは思います。

　1980年代以降については変成岩岩石学を中心に記述され、ラストは都城秋穂氏の訃報によって締めくくられています。

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守屋以智雄：世界の火山地形

画像はアマゾンより

　金沢大学文学部元教授の守屋以智雄氏による、世界の多くの火山について、地形的特徴を取りまとめた専門書です。これは大変な労作です。地球の陸上火山をすべてではないが多数取り上げ、火山地形を解説しています。直感的には火山と認識できる山のうち、半数位を取り上げているような印象。筆者による火山地形の精緻なスケッチが多数掲載されています。これだけの内容を執筆するのにどれだけ手間がかかったのでしょうか？

　私はメキシコ沖の太平洋に浮かぶSocorro島というマイナーな火山島について知りたいと思っていましたが、文献がなかなかありませんでした。この本では、このようなマイナーな島についても取り上げられていおり、助かりました。研究が非常に少ない火山についてもかなりカバーしているようです。

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ほんとうは”よわい恐竜”じてん

（画像はhttps://www.kadokawa.co.jp/product/322110000130/から）

一般・子供向けに古生物に関する本を多数書いている土屋健氏の著作です。2022年発行。

第１章　病気になるし、ケガもする
第２章　恋に育児に一生懸命
第３章　生きるのってたいへん
第４章　“身近な彼ら”もがんばった

　恐竜を中心に古生物に関する病気やケガ、苦労したであろうエピソードを1件につき見開き2ページで紹介した本です。「格闘化石」のようなむかしから知られているエピソードも押さえていますが、多くは最近の研究に基づく記事となっています。すべての記事に参考文献が掲載されており、巻末に文献リストがついています。2021年までの学術論文が多数使用されています。子供にも読みやすい形態でありながら、専門家にも十分利用できる内容となっている点が著しい特長となっています。

　もともと監修となっている林昭次氏（岡山理科大学准教授）とKADOKAWAの編集者の荒川氏が企画していたとのことです。もともと専門家が企画していた本に土屋健とイラストレーターが加わり、異色の出来となったようです。

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N値の話

　土木設計コンサルタントである大成基礎設計㈱の技術者を主要メンバーとして構成されている「N値の話編集委員会」が執筆した書籍です。

　土木構造物や建築物の築造を計画する際には基礎地盤の状態を知ることが必要となりますが、その際によく行われるのが、ボーリング調査です。土木・建築目的のボーリング調査の大半では「標準貫入試験」という試験を行います。（標準貫入試験を実施しないのはダム基礎に関するボーリングや地すべり調査においてコアをよく観察したい場合、斜めや水平に掘削する場合などです。）

　標準貫入試験とは、ロッドの先端に地盤に押し込むための器具を取り付け、ロッドの上端に63.5kgの重り（モンケン）を落下させ、落下回数と地盤への貫入長の関係から地盤の強度を推定する原位置試験です。通常は、地盤に30cm貫入させるためにモンケンを落下させた回数を記録しそれをN値と呼びます。

　Ｎ値は定性的に地盤の強度を評価するものですが、地盤の持っている多数の要素が複合的に関係して決まってくるものであるため、N値が地盤の何を表しているのかは明確ではありません。地盤の強度は粘着力Cと内部摩擦角Φで表現することが多いのですが、N値のうちどれだけがCによって発生し、どれだけがΦによって発生したかを正確に推定することはできません。CとΦを精度よく決定したい場合には別の試験が必要となります。

　それでも標準貫入試験はボーリングを実施するのであれば簡便に実施でき、追加のコストが安いという利点があります。そのため、昔から大量に試験が実施されており、データの含蓄が多く、土質定数とN値の関係や地質ごとのN値の特性が良く研究されています。このことから、およその地盤の状態を安価に知りたい場合には便利な試験であります。

　この書籍は、そんなN値について、多く提案されている地盤定数との関係式や地質とN値の関係を1冊に取りまとめた、地質調査業関係者には有用な本となっています。

　旧道路公団関係の推定式が掲載されていない点はちょっと残念ですが、N値に関する多くの情報を網羅し、背景理論の概要も確認できるため、非常に便利な一冊です。

 

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ジオン公国を彷彿とさせる

　昨日ニュースとして広く報道されておりましたが、中華人民共和国の無人探査機が月の裏側に着陸しました。

中国の探査機、世界初「月の裏側」着陸　米との競争激化

1/3(木) 13:41配信 朝日新聞デジタル

中国の探査機、世界初「月の裏側」着陸　米との競争激化

中国最大の航空ショー「中国国際航空宇宙博覧会」で展示された嫦娥４号の模型＝２０１８年１１月６日、中国広東省珠海、益満雄一郎撮影

　中国の無人月探査機「嫦娥（じょうが）４号」が３日午前１０時２６分（日本時間同１１時２６分）、世界で初めて月の裏側に着陸した。国営の中国国際テレビ（ＣＧＴＮ）がツイッターで伝えた。月の裏側は地球から直接見えず、地下構造などに未解明な点が多い。中国には将来の資源開発などで優位に立つ思惑があるとされ、宇宙開発でも米国との覇権争いが激化しそうだ。

　着陸した地点は、月の裏側の南極付近。嫦娥４号に搭載されている探査車が周辺を走行し、地形や地下構造、埋蔵されている鉱物などを詳しく調べる予定。

　月の裏側は、表側と比べてクレーターによる起伏が多く、地殻も表側と比べて厚い特徴があるが、詳しくわかっていない。嫦娥４号が実際に着陸して調査することで、月の成り立ちなどについて新たな知見が得られる可能性がある。

ソースはこちら

　月は地球を回る公転速度と自転速度が一致しているために、常に地球に対して同一の面を向けています。そのために地球から見えない方が「裏側」と呼ばれているわけです。月の表面は、白っぽく見える「陸」と黒っぽく見える「海」に分かれています。「海」は玄武岩から成り、「陸」は斜長岩（ほとんど斜長石から成る地球には小規模にしか存在しない岩石）からできています。月の表面は、「陸」と「海」が模様をなし、昔からウサギの餅つきだとか、女性の顔なんかに見立てられてきました。

　裏面になると、ほとんどが「陸」からなり「海」がほとんど見られないという違いがあります。中国の探査船が着陸したところは、マントルまで達していると見られる巨大クレーターの底であり、月の形成史の解明など、学術的な成果が期待されるところではあります。

　今回、中華人民共和国単独の事業ということで、気がかりなのは、軍事拠点化するのでないかという懸念があります。また、軍事拠点化とまでいかなくても、経済的に圧倒的に有利な地点を占拠されてしまうのではないかとも心配されます。

　月面の土地は宇宙条約によって領有することはできないことになっていますが、施設を作ってしまえば事実上占用できます。宇宙条約は、月のある特定の地点が占用されても、そのほかに広大な土地が空いているので後発の国も不利にはならないという思想らしいのですが、特に有利な地点を先に押さえられてしまうことのなると事情は変わってきます。

　今回、探査船が着陸した場所について見てみると、南極近くの巨大クレーターの底ということで、常時太陽光が当たる場所（月面では一部にしかない）が近くにあり（温度調節や発電が容易）、氷の存在が指摘されている（採掘により水を得ることができる可能性がある）場所であり、将来的な基地の候補としては極めて価値が高い位置を狙っている模様です。

　月の裏側ということで、地球とは直接通信ができません。月の裏側と通信するためには、中継局が必要となります。これについては、昨年後半から一部でニュースとなっていましたが、月の裏側の宇宙空間（地球から見て月の裏面の更に向こうにある空間）に中継する施設を作っていました。このような施設は中国だけが持っており、今のところ、月の裏側での行動は中国しかわからない状況となりそうです。

　月の裏側の宇宙空間と言えば、「ガンダム」の世界ではサイド３：ジオン公国がある場所です。このままジオン公国やグラナダ（ガンダムに登場する月の裏面にある都市）が誕生するのでは、なんて危惧も、あながち夢想とは言えないのではないか、なんて思ったりします。

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