2019年度 渋谷教育学園渋谷中学入試問題【理科】大問3解説

次の父と娘の会話文を読み、問いに答えなさい。

娘:昨年1年を振り返ってみると、都心で大雪がふったり、局地的な豪雨による土砂災害や
  住宅被害が起こったり、夏は猛暑で熱中症の患者が出たり、震度7の地震が起こったり、
  日本中で様々な自然災害が発生したね。
父:そうだね。色んな災害が各地で発生したね。
  あとは、活火山が噴火してしまうとほぼ全ての自然災害を経験してしまうことになるね。
娘:この前テレビを見ていたら、ニュースで富士山が噴火したらどのような被害が出るかを
  やっていたよ。ここ渋谷でも何かしら被害があるみたいだね。
父:火山噴火が起こったらどのような被害が起こるのか。
  活火山を持つ各自自体は「ハザードマップ」とよばれているものを作っているんだよ。
娘:知ってる。火山がどんなものかは知らないけど、この前、渋谷区の風水害マップが
  送られてきたから見てみたよ。色んな事が詳しく書かれていたね。
父:火山についてもそれぞれの火山ごとに詳しい災害の情報がのっているよ。
  火山にはどんな災害があるか知ってる?
娘:うーん。溶岩とか火山灰とかかなぁ。
父:うん、それもあるね。まずは火口に近い所から話していこう。まず、噴火した瞬間は「大きな噴石」に注意が必要だね。火口から4kmぐらいまでは、直径50cm以上の石が秒速200mで飛んできたりするんだ。次に、火山灰や岩塊(がんかい)、水蒸気、火山ガス等が時速100kmで山の斜面を下ってくる「火砕流」という現象があるんだ。火砕流の中は600℃を越える温度になる場合もあるから、これにのみこまれると助かることは難しいね。また、噴出した時期が冬で、山に雪が積もっていた場合は、この火砕流や溶岩等により、起こってしまう災害があるんだ。ただ、これらの災害は山の側にいない限りは襲われることが無い災害だから、富士山が噴出したとしても渋谷にいる限りは大丈夫なんだ。渋谷にいても襲われてしまうであろう災害が火山灰による災害なんだ。

問1
下線部①について、この災害が起こると山のふもとにどのような被害が及ぶと考えられますか。
簡潔に答えなさい。

娘:富士山からの火山灰が渋谷まで届くの
父:この前、富士山が噴火したのは1707年なんだけど、その時は冬だったこともあり、
  季節風の影響で江戸に火山灰が積もったと記録があるんだ。
娘:へーそうなんだ。実際どれくらい積もるの?
父:富士山のハザードマップでは渋谷近辺だと2cm~10cmぐらい積もると想定されているよ。

問2
下線部②について、富士山から渋谷までは80kmあります。
富士山の噴火が起こると3時間で火山灰が到達すると予想されています。
火山灰は秒速何mの風に乗っていると考えられますか。
割り切れない場合は小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

娘:火山灰が積もるとどんな被害が出るの?
父:それについては、次の表にまとめてみたよ(表1)。

娘:1cm以下でも電車が止まってしまうの?
父:火山灰は細かいため、コンピューターなどの機械の隙間に入って故障の原因となったり、電気を通る性質から、回路をショートさせてしまったりするんだよ。また、火山灰は水に溶けることはなく、逆に固まってしまうので、火山灰を除去しようと大量の水を使用し、流そうとしてしまうと排水溝が詰まってしまうから除去する時も注意が必要なんだ。
娘:そうなんだ。東京で広範囲に火山灰が降ったら、都市の機能はマヒしてしまうね。
父:そうだね。火山から離れた地域に住む人の「火山灰被害」に備えて
  準備が必要なものを表にまとめてみたよ(表2)。

娘:ゴーグルが必要なの?
父:火山灰は細かいガラス状の物質で鋭くとがっているため、目に入ると非常に痛く、
  こすると結膜炎や角膜剥離を起こす可能性が高くなるんだ。
  また、吸い込むと気管を傷つけ呼吸器系の病気になる可能性が高くなるんだ。

問3
下線部③について、あなたの家の前の道路の火山灰をどのようにして除去したらよいですか。
簡潔に答えなさい。

娘:火山噴火が起こると遠くに離れていても様々な事が起こるんだね。
  ところで、今すぐにでも噴火するの?
父:いやいや。火山の噴火はある程度は予測できるんだ。
  ただ、まだ予測不能で起こる噴火もあるから日々の観察と研究が必要なんだ。
娘:どんなことを研究するの?
父:初歩的なところでは、まず火山を形成している岩石を調べる所から始めるんだ。
  小学校でも勉強しているよね。
娘:うん。火山岩とか深成岩とかその中に含まれる鉱物などを勉強したよ。
父:そうそう。火山が何からできているか知る事が火山防災の第一歩かな。
  まずは、花こう岩についてちょっと考えてみようか。
  花こう岩を拡大してみると(図)、中には、黒雲母・斜長石・カリ長石・石英と
  よばれる鉱物が含まれていて、それぞれの鉱物の融点(固体から液体になる温度)は
  表にまとめたよ(表3)。

父:日本にある火山の石はそれぞれ含まれる鉱物が異なるんだ。
  そのためそれぞれの噴火の仕方が違うんだ。なので、含まれる鉱物を特定し、
  どんな火成岩か調べることで火山それぞれの噴火様式の共通点を見つけ、
  対策を考えている状況なんだ。
娘:景色が綺麗で温泉もあって様々な恵みを与えてくれているけど、
  いつか噴火をした時に対策できるように日々研究しているんだね。
  家に帰ったら、風水害だけど地元のハザードマップをよーく見て勉強しよっと。

問4
マグマが冷えて花こう岩になるとき、最初にできる鉱物名を答えなさい。


@解説@
他の大問と比べ、問題がやや易しめですが、リード文が丁寧だったので取り上げました(*’ω’*)
1cm程度でも結構なダメージなんですね。。
(1)雪解け水が土砂や火砕流とともに流れ出る。
噴火の熱で雪が溶けて水になる。
雪解け水が土砂や火砕流を巻き込みながら、雪崩(だれ)のように麓(ふもと)へ押し寄せる。
これは融雪型火山泥流というそうで、水分を含むことから土石流よりもスピードが速く、
通常の火砕流よりも被害が広範囲に及ぶそうです。

国土交通省のツイッターより。
大人の男性の腰が浸かるほどの泥が町全体を襲った。

(2)秒速7.4m
80kmを3時間⇒時速80/3km
時速km→秒速mに変換するには、×10/36をすればいい。
80/3×10/36=200/27=7.40… →秒速7.4m

(3)ゴーグルとマスクを着用して、火山灰に水をかけてスコップで取り除く。
知らないと書きにくい(; ̄Д ̄)
火山灰は『細かいガラス状の物質で鋭くとがっている』ので、
表のとおり、目や気管を守るためにゴーグルやマスクを着用する。

火山灰は軽くて小さいので、ほうきで掃くと空気中に舞ってしまうので×。
高圧洗浄機のように流水の力に頼ると、粘土質に変わり、排水溝が詰まる。
そこで、火山灰に水をかけて固まらせたうえで、スコップやシャベルで地道に取り除く。
・・面倒くさそう(;´Д`)

火山灰は1つ1つは細かいが、積もると雪より重くなる。
ちょっとした量であれば掃除機で吸えなくもないが、
一面に積もった灰の除去は業務用の大きな掃除機でないと厳しいらしい(汗)

鹿児島サンルーム.jpより。
鹿児島では洗濯物がゴワゴワにならないように、サンルームを設置するお宅があるんだとか。

(4)斜長石
融点は、固体が融解して(溶けて)液体になる温度。
換言すれば、液体が冷えて固体になる温度。
マグマが冷えると融点が最も高い斜長石から固体になる。
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