深海掘削船「ちきゅう」の掘削がマントルまで達したら？

Question

深海掘削船「ちきゅう」の掘削がマントルまで達したら？
「ちきゅう」はマントルまで掘削することが可能とのことですが、溶岩が噴出する心配はないのでしょうか？

kv2007 · Accepted Answer

マントルは固体で基本的には溶けていません。岩石が溶けてマグマになっているのは、地球上の限られた部分で、「ちきゅう」がマントルまで掘削しようとしている海洋地殻とその下部マントルはホットスポットなどを除くとまずマグマはありません。通常の地温勾配ですと、10km掘っても温度は300度程度でとてもマグマの温度には達しないのです。

万が一マグマがあるとしても、ボーリングは温度を監視しながら、泥水を循環させて掘り進みます。泥水で岩石は冷却されますし、また岩石の温度が500～600度を超えるとボーリングビットが使えなくなりますので、マグマの温度になる前に掘り進むことはできなくなります。またボーリングの穴の大きさも水よりずっと粘り気が大きなマグマが大量に噴出するには小さすぎます。なので、実際にマグマが出てくる可能性はほとんどないと言えます。
ただガスや石油、熱水などの粘性が小さな流体が吹き出す可能性はあります。これを防ぐために通常の石油探査ボーリングなどでも必ず暴噴対策をおこなっていて、その技術を「ちきゅう」でも当然使っています。

ちなみに世界で最も高温環境で行ったボーリングは岩手県葛根田地区の地熱ボーリングで、深度3729m，固結した花崗岩体を869m掘り抜いて、温度は500度に達しています。しかし、これ以上高温を掘削する技術はまだないのが現状です。

なお、ボーリング孔からマグマが噴出した事件はアイスランドで実際にありました。地下で伸びた岩脈が地熱蒸気井をたまたま通過したときに、握りこぶし大のスコリアが2個だけ飛び出してきたそうです。火山の近くだとこういうことが起きる可能性はありますが、「ちきゅう」が狙っている海域には火山はありませんので、心配することはないでしょう。

kagakusuki · Answer

回答番号:ANo.4でも述べました様に、ホットスポット以外でも、海洋と大陸の境界付近には地下にマグマが存在している場所があります。
　尤も、ホットスポットにせよ、海洋と大陸の境界付近にせよ、マグマが存在している可能性がありそうな場所は、おおまかに判っていますし、地震や音を使って地下深くの地質構造を調べる方法もありますから、マグマが存在していない場所を選んで掘削すれば良い訳です。

kagakusuki · Answer

マントルと溶岩は同じものではありません。
　マントルの大部分は高温ですが、圧力が高いため、液体ではなく、全て固体として存在しています。
　それに、マントルの最上層は、例え、地上に通じる穴が開いて圧力が減ったとしても、岩石が融ける程の温度になってはいない様です。
　地下の温度は100m深くなる毎に、約3℃ずつ上昇すると言われています。

【参考URL】
　地温勾配 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E6%B8%A9%E5%8B%BE%E9%85%8D

　海洋地殻の厚さは5～10kmと言われていますから、単純計算すると、海洋地殻が厚い所でも、地殻とマントルの境界付近の温度は、海底の温度よりも300℃高いだけという事になります。
　無論、地下深くになれば単純計算では地下の温度を求める事は出来なくなる筈ですが、以下の参考URLのページに掲載されている〔図1〕の深さと温度の関係を表した図に拠りますと、海洋における地下の温度は、深さ50kmでも600～700℃にしか過ぎず、岩石が融けるには温度が低過ぎます。

【参考URL】
　地学教室 > 第３章　熱い岩石の星・地球 > マグマの発生
　　http://georoom.hp.infoseek.co.jp/7old/3litho/21magma.htm

　ですから、掘削孔がマントルの最上部に到達しても、溶岩が噴出する心配は無いと思います。

　しかし、実際に火山から噴出される溶岩の温度は850℃～1200℃にもなります。
　これは何故かと言いますと、大きく分けて2つのパターンがあります。
　１つ目は、大陸から離れた所に生まれる火山島や海嶺とよばれる海底の大山脈における火山活動です。
　マントルは固体ですが長い時間をかけて液体の様に流動し、高温の地下深くと、比較的温度の低い浅い所との間で対流しています。
　そして、対流によってマントルの上昇流が存在している所では、約1300℃もの高温の流れが、比較的浅い所にまで到達しています。
　それでもマントル物質は固体なのですが、マントル物質には色々な成分が混ざっていて、中には融けやすい成分もありますから、マントルに含まれている成分の一部は、高温のために液化し、マントルの中から染み出して来ます。
　染み出した液体は、周囲のマントル物質よりも軽い（密度が低い）ため、マントルの浮力によって上昇します。
　マントルや地殻には、この液体に溶けやすい成分も含まれていますから、液体は途中にある岩石層の一部を溶かして上昇し、地殻の表面に噴出します。
　つまり、マントルの対流によって、地下の高温部から、運ばれて来た物質の一部が噴出するため、高温なのです。

　2つ目は、海洋と大陸の境界付近における火山活動です。
　地殻とその直ぐ下にあるマントルの一部は、マントルの対流によって生じる流れによって、ゆっくりと移動しています。
　地殻が動いて出来る隙間は、海嶺から噴出した溶岩が冷えて固まり、新しい地殻となって海洋地殻に継ぎ足される事で埋められます。
　移動する地殻とその直ぐ下のマントルの一部は、何枚かのピース（断片）に分かれていて、このピースの事をプレートと呼びます。
　大陸プレートと海洋プレートが衝突している所では、大陸プレートよりも海洋プレートの方が密度が高いため、大陸プレートの下に海洋プレートが潜り込んで行きます。
　大陸プレートの下に潜り込んだ海洋プレートは、マントルの上層にまで沈み込みます。
　海洋プレートには海水が染み込んでいますから、沈み込んだ海洋プレートの周囲のマントルにも、水分が染み出します。
　水分を含んだ岩石は融ける温度が低くなるため、地下深くの高温に曝された海洋プレートの一部と、海洋プレートから染み出した水が染み込んだマントルの一部は、液化して混ざり合い、溶岩となります。
　この様にして出来た溶岩は、液体である事と、水分を含んでいるために、密度が低く、マントルの浮力によって上昇します。
　そして、上昇した溶岩が地上に噴出すると火山となります。
　つまり、海洋プレートの沈み込みによって、地下に水が供給される事で、地下の高温部で生まれた溶岩が、地上に噴出するため、高温なのです。

kabo-cha · Answer

マントルは地殻よりも硬い岩石で出来ています。海嶺と呼ばれる、マントルがはるか深部から沸きあがってくる場所ではマグマ溜りがありますが、日本近海ではその心配もありません。つまり、小さな穴を空けた程度で溶岩が噴出することはありません。

なおNo.1の方がいろいろ仰っていますが、かなりデタラメです。
海洋地殻の厚さは40kmもありません。だいたい厚さ5～8kmです。
地震波が曲がるのは、地球内部が流体だからでなく、マントルの上のほうと下のほうで密度差があるからです。（そもそも液体だから曲がるというのは理屈としておかしい）
地球内部の空洞説はほぼありえません。それこそ地震波が届かなくなってしまいますし、天文学、惑星科学、岩石学、地球電磁気学、等々どの学問からも支持する理由が見当たりません。
穴を掘るのは難しい作業ですが、数十年もかかる話ではありません。人が通れるサイズの穴を掘るのと、岩石のサンプルを採取するための穴を掘るのを同一視すべきではありません。
ご参考まで。

ultraCS · Answer

マントルは固体ですから、マグマ溜まりを堀抜かない限りは大丈夫でしょう。

なお、7500メートル掘れると行っても、ボーリングのシャフトの剛性を考えれば、まっすぐ掘るのは至難の業です。大深度ボーリングではぐにゃっと曲がってビットが地上に出てきたという例もあります。

halcyon626 · Answer

マントルが溶岩だったのなら、もしかしたら噴出するかもしれませんね。
でも、地殻は４０キロメートル以上ありますから、ちょっと漏れる程度でしょうか？
地球が風船のようなものだとして、マントルに穴を開けたら、そこから溶岩が噴出するんでしょうが、地球は核を中心に引力が働いているので、漏れる程度なのかもしれないのです。
それに今の技術をもってしても、世界一深い日本海溝を攻略出来ずにいます。
なので、深海掘削船が深度１０キロメートル以上掘り進むことは出来ないのです。
先に、水圧で潰されてしまいます。
聞いた話ですが、ロシアでは地面を掘り進んで、マントルを調べる作業をしているのですが、それでも未だ４キロメートルくらいです。
今の、チリの落盤事故で、救出作業に数ヶ月を要しているのを見れば、まだまだ数十年以上かかるのは想像に難くありません。
そしてマントルのことですが、マントルが溶岩だとは言い切れないのです。
何故かというと、それは誰も確認していないからです。
もしかしたら、地球内大空洞説も十分にありうるのです。
そして溶岩ですが、
溶岩が観測されてるのも、地表数キロメートルのところまですし、
プレートがこすれて溶岩が発生する折に、地震が発生しますが、震源は数キロ下、つまり、そのあたりでも地殻変動で溶岩が発生することが可能なのです。
少し難しい話ですが、地球の核に向けて振動波を送った実験があります。
その時に振動波は、実験個所の地球の真裏側ではなく、屈折して他の個所に届きました。
これが、地球の中身は液体であるとする証拠です。
光が水の中を進んだ時に、光は屈折します。
これは、光が波の性質を持っているからなのです。
故に、地球の岩盤の下は液体であるとするのが、今の有力な説です。
しかしながら、地球内大空洞説にしても、液体説にしても、すべてが辻褄合わせ、論理の集大成でしかありません。
実際に確認しないことには、どうとでも言えてしますのです。
参考までに、

深海掘削船「ちきゅう」の掘削がマントルまで達したら？

マントルは固体で基本的には溶けていません。

回答番号:ANo.4でも述べました様に、ホットスポット以外でも、海洋と大陸の境界付近には地下にマグマが存在している場所があります。

マントルと溶岩は同じものではありません。

マントルは地殻よりも硬い岩石で出来ています。

マントルは固体ですから、マグマ溜まりを堀抜かない限りは大丈夫でしょう。

マントルが溶岩だったのなら、もしかしたら噴出するかもしれませんね。

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　回答番号:ANo.4でも述べました様に、ホットスポット以外でも、海洋と大陸の境界付近には地下にマグマが存在している場所があります。

　マントルと溶岩は同じものではありません。