地熱はなぜ発生するのでしょうか？地熱の働きは何ですか？

なぜ青海チベット高原は地熱資源が豊富なのか？地熱はどこから来るのか？地熱はなぜ発生するのか？『Interesting History』編集者は、以下の文章で上記の疑問に対する答えを一つずつ明らかにしていきます。

雄大なガンディセ山脈とニャインチェンタンラ山脈の麓では、雪をかぶった山頂や山麓から立ち上る蒸気を頻繁に見ることができます。青い空と雪をかぶった山頂の背景と、立ち上る白い蒸気の柱が互いに引き立て合い、壮観です。青海チベット高原には1,000以上の地熱地帯があります。最も強い地熱地帯はチベット南部にあります。青海チベット高原は、地熱資源が豊富で、タイプが複雑で、熱水活動が活発なことで世界でも珍しい地域です。

この強力な地熱地帯の形成は、南はヒマラヤ山脈から始まり、北はガンディセ山脈とニャインチェンタンラ山脈に達し、西はアリから東はチベット南部を通って横断山脈まで広がり、南に曲がって雲南省西部で終わり、若いヒマラヤ造山運動と密接に関係しています。我が国の科学者たちはそれをヒマラヤ地熱地帯と呼んでいます。この地熱地帯には、熱水湖、熱水沼、温泉、沸騰泉、蒸気泉など様々な種類の泉があり、世界でも珍しい熱水爆発や断続噴水も見られます。これらの現象は何が原因で起こるのでしょうか？

ヒマラヤの地熱地帯では合計 11 か所の熱水爆発帯が発見されており、その中でもマナサロヴァルの熱水地帯が最も典型的です。目撃者によると、1975年11月にチベット自治区プラーン県のクプ地区で熱水爆発が発生した。耳をつんざくような騒音に牛や羊がびっくりして四方八方に逃げていった。巨大な黒と灰色の煙の柱が空に吹き上がり、高さ約800〜900メートルまで上昇し、漂って行く黒い雲を形成しました。爆発で飛び散った岩石は直径30センチほどの大きさで、爆発から9カ月が経った今も穴は蒸気に包まれていた。直径約25メートルの大きな穴が残っており、円形爆裂穴と呼ばれています。穴には水が溜まり、熱湯池が形成されていました。中央には2つの沸騰する泉があり、沸騰した水が渦巻いてうねる乱流地帯を形成していました。源泉口の温度は測定できませんが、温泉池岸の水温は78℃にも達します。

熱水爆発は、極めて激しい熱水活動現象です。爆発後、表面に漏斗状の爆発穴が残ります。穴の周りの環状の壁堆積物は徐々に分散し、泉口から湧出する水の量は徐々に減少し、水質は徐々に透明になり、水温は低下します。熱水爆発は通常、決まった時間や場所がなく、明らかな前兆もなく、非常に短いプロセスで、10分程度かそれ以下しか続きません。そのため、この不思議な地熱現象を偶然目撃した人はごくわずかです。

熱水爆発は火山活動の範疇に入ると考える人もいます。これは、熱水爆発は米国、日本、ニュージーランド、イタリアなど、ごく一部の国でしか発見されていないものの、そのほとんどが現代の火山地域で発生しているためです。しかし、青海・チベット高原の熱水爆発活動と現代の火山との間には関連がないようです。マグマ熱源を背景に浅い熱水層で起こる爆発で、高温の熱水の温度が圧力に応じた沸点を超えて急激に気化すると、体積膨張により数百倍に膨れ上がる巨大な圧力で上層の覆いが持ち上がる。高原での熱水爆発の規模は小さいが、同じ場所での熱水爆発の頻度は高い。

例えば、球磨は年に4、5回上演され、年によっては20回以上上演されることもあります。この稀な高頻度熱水爆発活動は、下にある熱源の熱エネルギー伝達率が高く、爆発地点での熱蓄積が速いことを示しています。地熱地帯内の他のさまざまな兆候から判断すると、この熱源は非常に新しいマグマ貫入である可能性があります。 19世紀後半以降、この台地に足を踏み入れた外国人探検家は、ここでの熱水爆発を報告していない。発見された熱水爆発のほとんどは1950年代以降に発生し、それによって形成された壁から火山の破片は発見されていない。これは、これらの熱水地帯が比較的新しい時代に形成されたことを示しているだけでなく、ここで熱源となっている地殻内マグマ体が非常に若く、初期段階にあることを示唆している。

チベット自治区は、わが国で唯一間欠泉が発見された地域で、間欠泉地帯は全部で3つあります。高温間欠噴水は、自然界で特異かつ珍しいソーダ水二相現象です。特定の条件下では、地下の高温の熱水が周期的に水蒸気二相変化を起こし、泉から大量のソーダ水混合物が間欠的に噴出します。 2 つの隣接する噴火の間には比較的静かな間隔があります。

ガンディセ山脈の南麓、アンレン県の大格家間欠泉エリアは、海抜約5,000メートルのドシオン・ザンボ川の源流に位置し、合計4つの間欠泉があり、すべて高さ15〜30メートルの大きな間欠泉テラスにあります。一番大きな湧出口の直径はわずか30センチ。湧出口の東側には直径2メートルの温泉池があり、亀裂でつながっている。この間欠泉は非常に活発で、噴火の高さは1～2メートルから10メートル以上にも及びます。噴火の継続時間も非常に不安定で、短時間のものから 10 分を超える長時間のものまでさまざまです。

大きな噴火が起こる前には、まず湧水口とその隣にある温泉池の水位がゆっくりと上昇し、その後、湧水口が噴火を始め、水柱が低い位置から高い位置まで上昇し、その後、下降します。時には、突然の噴火に至るまでに数回の繰り返しが必要で、ソーダ柱は一度に約10メートルまで上昇し、しばらく続いた後、徐々に下降し、時には引き返し、止まるまで数回繰り返します。噴火の際、特に大規模な噴火が発生しました。爆発音とともに、高温の蒸気と水が突然、噴出口から噴き出し、瞬時に直径2メートル以上、高さ約20メートルの蒸気と水の柱に広がりました。柱の頂上にある蒸気の球は、跳ねたり転がったりしながら、青空まで達しました。

この特異な、交互に繰り返される噴火と休止は、その驚くべき地下構造と熱活動プロセスによって決定されます。間欠泉は通常、固いテラスの上にあり、その下には巨大な「水室」があり、その周囲に給水システムがあります。底部は高温のお湯または天然の蒸気で加熱され、細いパイプが地面に直接伸びるポンプシステムがあり、完全な天然の「地下ボイラー」に似ています。水室が加熱されると、気化は上下に広がります。水室が完全に沸騰する条件になると、突然の気化によって発生した膨張圧力によって、蒸気と水の混合物がすべてポンプ システムから放出され、飛沫が形成されます。水室が空になった後、水が満たされ、再び加熱され、次の噴火に備えます。

ラサの北西90キロ、標高約4,200メートルに位置する楊巴井盆地も、典型的な熱水爆発型地熱地帯の一つである。ここにあるいくつかの巨大な温泉と温泉湖からは、高さ10メートルを超える白い蒸気の柱がいくつも立ち上っており、とても壮観です。楊巴井地熱地帯の発電能力は17万9000キロワットで、完全に開発されればラサとその周辺地域の電力需要を十分満たすことができる。