Eruptions にはたくさんの質問が寄せられますが、中でもよくあるテーマは、岩石の性質、特になぜ岩石が溶けてマグマができる場所なのか？ 地球内部については、私たちが住んでいる大陸プレートや海洋プレートが、マントルを構成する「マグマの海」の上に乗っているという誤解が多いのです。 以前にもお話ししましたが、地球のマントルは、深さ10〜70kmから外核の2900kmまで続く珪酸塩岩の層で、地球の大部分を構成していますが、溶けているわけではなく、塑性的な挙動をすることができる固体なのです。 これは、地質学者がプレート運動を起こし、維持する方法の1つである、流動と対流が可能であることを意味する。 しかし、ご存知のように、岩石は地球内で完全に溶けています。では、なぜ地球の多くの部分が固体でありながら、一部が溶けるのでしょうか。 地熱（実線）は、乾燥マントル固相線（マントル岩石を加熱するだけで溶ける点）を越えないので、岩石は溶けないはずであることを示唆しています。 水を加えると、固相線は湿潤マントル固相線（短い破線）へと移動する。 マントルを一定温度で減圧すると、マントルの上昇とともに固相線に交差する（太い実線）。 詳しくは本文を参照。 画像 Erik Klemetti 地球上で岩石が溶ける理由を説明したスケッチです。 地熱（実線）を見ると、岩石は乾燥マントル固相線（マントル岩石を加熱するだけで溶ける点）を越えないので、溶けないはずであることがわかる。 水を加えると、固相線は湿潤マントル固相線（短い破線）へと移動する。 マントルを一定温度で減圧すると、マントルの上昇とともに固相線に交差する（太い実線）。 詳しくは本文を参照。 画像 Erik Klemetti
「岩石を溶かすにはどうしたらよいか」という疑問から始まります。 最もストレートに頭に浮かぶのは「温度を上げる！」という方法ではないでしょうか。 氷は固体の水ですから、温度が0℃を超えると溶けてしまうのです。 しかし、岩石となると問題が出てきます。 海峡やホットスポット、沈み込み帯にある玄武岩のもととなるマントル岩石は、実は地球が溶けるほど熱くないのです。 溶けるマントルがかんらん岩*だとすると、固相線（岩石が溶け始める点）は深さ2o0km（上部マントル）で〜2000℃となります。 しかし、地殻から上部マントルに向かうにつれ、地球上の地熱勾配（深さによって温度が上がること）が変化し、200km地点の温度は1300〜1800℃となり、カンラン石の融点よりかなり低くなります。 では、上に行くほど温度が低くなるのなら、なぜかんらん岩は溶けて玄武岩になるのでしょうか。
さて、ここで、岩をどう加熱して溶かすかを考えるのではなく、岩の融点（固相）をどう変えるかを考える必要があるのです。 氷の例えを考えてみましょう。 冬の間は、それを取り除きたいと思うことがたくさんあります
沈降帯での融解を説明するスケッチ。 沈み込むスラブの水分が深部で放出され、スラブ上部のマントルが部分的に溶けて玄武岩が形成される。 画像はイメージです。 Erik Klemetti
氷ができたが、周囲の温度は気温以下である。 では、どうすればいいのか。 1つの解決策は、H2O分子間の結合を破壊することによって、氷をより低い温度で溶かし、硬い氷の形成を止めることです。 塩を使うと、氷にNaClやKClをかけると、0℃より低い温度で溶けるようになります。 岩石にとって、水は塩と同じ働きをする。 マントルのかんらん岩に水を入れると、岩石を構成する鉱物の結合が水分子によって乱されるため、より低い温度で溶けます（これを「ネットワークモディファイア」と呼んでいます）。 カスケード山脈やアンデス山脈のような沈み込み帯では、海洋プレートが別のプレートの下に滑り落ち、沈み込んだスラブが加熱されると水が放出される。 その水は、その上のマントルへと上昇し、より低い温度で融解を引き起こします。
大洋州中部海嶺の減圧融解を示すスケッチ。 暖かく肥沃なマントルが上昇し、部分的に溶けて玄武岩になり、冷えて海嶺から横方向に移動する。 画像はイメージです。 エリック・クレメッティ
待ってください！地球上で最大の火山システムは海洋嶺システムで、マントルに水を運んで溶融を助ける沈み込みはありません。 では、なぜそこで玄武岩ができるのでしょうか？ 今度は、かんらん岩を溶かすために、別の方法、つまり、一定の温度で減圧する必要があります。 これを断熱上昇といいます。 マントルは対流していて、深部から地表に向かって高温のマントルが運ばれてきますが、その際、マントル物質は周囲の岩石よりも高温のままです。 かんらん岩の融点（固相線）は圧力によって変化するので、200km地点で2000℃の融点が、50km地点では〜1400℃にしかならないのです。 つまり、マントル物質を高温に保ち、減圧すれば、玄武岩を形成する溶融が得られるというわけです ですから、中海嶺の下（やハワイなどのホットスポット）では、マントルが上昇し、減圧融解が起こるのです。
おさらいしましょう。 通常の条件下では、かんらん岩のようなマントル岩石は地球の上部マントルで溶けないはずです–冷えすぎているのです。 しかし、水を加えることで岩石の融点を下げることができます。 あるいは、減圧して融点が低くなる圧力まで持っていくこともできます。 どちらの場合も玄武岩マグマが形成され、周囲の岩石よりも高温で密度が低いことを考えると、地表に向かって浸透していきます…そしてその一部は噴火します！
* マントルは確かに均一ではありませんが、我々の目的では、「肥沃マントル」と呼ぶものに興味を持っています–つまり、以前に溶融したことがないマントル、玄武岩質の液体を生成できるもの、です。