サブノーティカというゲーム実況を見ていてふと思ったのですが、 深海に洞窟があり、またその洞窟には海水

サブノーティカというゲーム実況を見ていてふと思ったのですが、
深海に洞窟があり、またその洞窟には海水は入っておらず、陸地になっている。
何が言いたいかと言うと深海の中に陸地がある可能性はあるのでしょうか。

No.1 回答者： yos1912 回答日時： 2021/07/07 10:01

洞窟の陸地というのがぴんときませんが、空気の詰まった洞窟ということで回答させていただきます。

　この場合、２つにわけて考える必要があります。一つは洞窟が存在するかということ、２つ目は中に空気が入ることがあるかということです。順番に回答します。

　まず、洞窟が存在するかという問題です。ご存じのように、海洋底は中央海嶺付近で玄武岩質マグマが噴出する事によってできます。
溶岩は川のように表面程速い速度で流れるのではありません。表面は急速に冷やされるのでかたまり、動くことができなくなります。中の方は、まだかたまっていないので重力に引っ張られて流れていきます。言い換えれば、溶岩はトンネルの中を流れていきます。
　溶岩の流出が終わるとトンネルの中の溶岩は流れていって、空洞が形成されます。このようなものを溶岩トンネルといいます。富士山周辺に見られる氷穴や風穴という洞窟はこのようにして作られたものの一部です。
　海洋底が形成される場合も同じようなことが起こりますから、溶岩トンネルが作られていると考えるのが普通でしょう。
　その後、海洋底(プレート)の移動に伴って海溝まで運ばれていきます。海底は、温度変化はほとんどありませんから風化作用で壊されるということはないでしょう。上から、泥やプランクトンの死骸などがゆっくり降り積もっていきますが、流れもないことから、洞窟の中に入っていって埋めてしまうということもなさそうです。
　以上を判断すると深海底に洞窟は存在するという結論になります。

　とすると２番目の問題を考える必要がでてきます。
　基本的には溶岩トンネルはすきまだらけです。たとえば富士山の氷穴は、溶岩トンネルの天井が崩れて中に入れるようになった場所です。もし空気が詰まっていたとしたら海洋底が深海まで移動する間に、ここから逃げていってしまうでしょう。
　それでは、空気が深海まで運ばれることはないかという問題です。空気にかかる浮力に逆らって、空気を深海まで運んでいくという手段は自然ではできないでしょう。
　深海底で空気が作られることはないでしょうか。深海底では火山活動はなく、窒素などを含む気体が放出することはなさそうです。
　ここまで考えてから、でもあったとすると別の問題を考えないといけないことに気がつきました。

　空気を深海まで押し込めるとどうなるのでしょうか。空気に圧力がかかると体積が小さくなります。その分密度が大きくなっていきます。
　地表付近で、２２.４リットルの空気が２８立方センチまで圧縮されたらどうなるでしょう。この空気の重さは２８グラムなので、密度は１になり水と同じになります。さらに圧縮すると水よりも密度が大きくなります。そうなると、水の中に空気が沈んでいくという奇妙なことが起こりそうです。このようなことになりそうな深さを計算すると約７９００ｍになります。
　つまり、７９００ｍよりも深いところでは、空気は底の方に沈んでいくということになります。海淵と呼ばれるような深海底には洞窟みたいのものがなくても、空気がたまっている可能性がでてきました。
　深海で空気はできないと書きましたが、絶対にかというとそうでもありません。岩石中に含まれる放射性カリウムは自然崩壊してアルゴンガスを放出します。放出されたアルゴンガスはほとんどが岩石中に閉じ込められますが、岩石中から放出されることがあります。たとえば地震が起こったとき等です。
　この時にできるアルゴンガスの質量数は４０なので、もっと浅いところで密度が１になります。より広い範囲で放出されたガスが深海底にたくさんたまっているかも。
　密度が１よりも大きな空気と水が混ざったときにどのようなことが起こるのかわかりません。少なくとも水(液体)と水蒸気は混ざってしまうという現象が起こります。このようになるのかどうか。
　圧力が大きくなると、水中の空気の溶解度が大きくなります。炭酸水の栓を開けると炭酸が吹き出すことから確認できます。空気が水に溶け込み、空気層がすぐ無くなっていくことは想像できます。アルゴンガスでは、この効果で、たまることはないでしょう。

　結論としては、洞窟はあるが、空気がたまっていることはないだろうということになります。

　ところで洞窟というのはどれくらいのサイズまでをいうのでしょうか。たぶんそのサイズには入らないと思うのですが、岩石中には顕微鏡サイズの空洞はたくさんあります。
　水と水蒸気が混ざると書きましたが、この条件になっている時にマグマが固結すると、鉱物の結晶の中に、水と水蒸気の混じったもの(気水といいます)が閉じ込められます。鉱物が冷却すると水と水蒸気が分離しますが、場合によっては水蒸気だけになるものもあります。深海底の岩石の中には、小さな気泡がたくさん閉じ込められています。

No.2 回答者： yoreyore 回答日時： 2021/07/11 08:55

結論で言えば、No.1さんと同じで、気体が詰まった空間の底に岩盤や土があるようなところが、長期に存在し続けることはないと思います。

https://amanaimages.com/info/infoRM.aspx?SearchK …
海底では気体の噴出してくるところ、火山のような爆発をしてくるとこと、メタンなどが噴出してくるところがあります。　そこの上部に覆い被さるような岩体があると、気体が詰まった空間の底に岩盤や土があるようなところができます。　｢上部に覆い被さるとうな岩体がある｣というのは、屋根やオーバーハングの崖、溶岩洞のようなもの、いろいろ考えられます。
で、気体が溜まったとして、海水と接していると、微量に気体が海水に溶け込んでしまいます。微量でも、数千年、数万年と経てば、全部気体は海水に溶けてしまいます。　
海底や側面などから次々気体が噴出してきても、最大容量は｢そこの上部に覆い被さるような岩体が構成する空間｣になります。　一般に、同じ場所からの気体噴出が数百年間継続し続けることはないので、やがては海水に満たされることになります。
潜水夫や探査機が調べたときには、空洞状態だったということならば、あると思います。