今回は火山について解説していきます。

日本に住んでいると定期的に噴火のニュースを聞く。日本に多数の火山があるのは、地球のダイナミックな活動にその原因がある。噴火によって災害をもたらすこともある火山について学んでみよう。

今回は物理学科出身のライター・トオルさんと解説していきます。

ライター/トオル

物理学科出身のライター。広く科学一般に興味を持つ。初学者でも理解できる記事を目指している。

火山について

image by iStockphoto

日本人にとって火山は、いい意味でも悪い意味でも身近な存在といえると思います。火山と言えば、噴火による災害というイメージが強い人が多いかもしれませんが、豊かな土壌や多様な地形、温泉、多くの地下資源をもたらしてくれるのも、また火山です。火山とは簡単に言えば、地下からマグマが上がってくる場所のことであり、マグマとは溶けてどろどろになった岩石になります。

地下深部よりなんらかの原因でマントルが上昇することにより、圧力低下等の影響によって岩石が溶けてできたものがマグマです。そのため火山ができる原因は地下深くにあり、主にプレートテクトニクスの影響になります。マグマが地表面から激しく噴出すのが噴火と呼ばれる現象です。噴火はしばしば災害となり、日本は非常に火山が多い地域であるために、大規模な防災体制が敷かれています。

プレートテクトニクスについて

Plates tect2 ja.svg
USGS, Washiucho - 投稿者自身による作品, translation of File:Plates_tect2_en.svg, パブリック・ドメイン, リンクによる

火山を理解する前に、まずは火山と密接に関係するプレートテクトニクスについて説明しましょう。プレートテクトニクスとは地球の地殻と、その下のマントルの上部を合わせたリンソスフェアという部分が、上記のようにいくつかのプレートに別れていて、それが移動しているために火山などの地質学的現象がおこるという理論です。

プレート同士の境界には、発散境界と収束境界とトランスフォーム断層境界があります。発散境界はプレート同士が離れていっている場所で、プレートが生まれている場所です。収束境界とはプレート同士が接触している場所で、大抵は海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込んでいる場所になります。トランスフォーム断層境界はすれ違うプレート同士の場所で、横ずれ断層が発生している所のことです。

大陸プレートとは大陸の下にあるプレート、海洋プレートは海の下にあるプレートになります。

火山の場所について

Spreading ridges volcanoes map-en.svg
Eric Gaba (Sting - fr:Sting) - Background map: NGDC World Coast Line data Data: UCLA map, CC 表示-継承 2.5, リンクによる

続いて世界中の火山の場所を見てみましょう。上記の赤い場所が火山の場所です。先ほどの画像と比べると、ほとんどの火山がプレートの境界上に存在することが分かるかと思います。事実、プレートの発散境界である中央海嶺プレートの収束境界である沈み込み帯上に多く存在するのが火山です。日本の火山は主に収束境界型の火山になります。中央海嶺とは海洋プレート同士の発散境界のことです。

一方、プレート内にも火山が点在しており、これらはホットスポット火山と呼ばれています。ホットスポットとは、プレートの動きと関係なく継続的にマグマが供給されている場所のことで、プレートの下のマントル部分に原因が存在すると考えられている場所のことです。この三つの場所の中で中央海嶺がマグマの噴出量が最も多く、その量は他の場所の倍以上になります。

火山の地下の様子

Tectonic plate boundaries.png
Jose F. Vigil. USGS - [1], パブリック・ドメイン, リンクによる

では具体的にそれぞれの火山の地下の様子を見てみましょう。上記の画像の一番左は海洋プレートが海洋プレートの下に沈み込んでいる収束境界の様子で、その右がホットスポットです。その右が海洋プレート同士の発散境界の中央海嶺の様子で、その右が海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込んでいる様子になります。最後が大陸プレート同士の発散境界で、現在の地球ではアフリカ大陸の東にあるのがそれです。

中央海嶺では海洋プレートが別れていき、そこを埋めるように深部から高温のマントルが上昇しマグマが発生します。ホットスポットではマントル深部より上昇流が存在し、それに乗ってマグマが発生するようです。沈み込み部分ではプレートが沈み込み、その反流によってマントルが上昇しマグマが発生すると考えられています。また沈み込み帯では海水も大きく影響しているようです。

\次のページで「火山の地形による分類」を解説!/

火山の地形による分類

Mt fuji summit.jpg
gae, CC 表示 3.0, リンクによる

火山は地形による分類も存在します。同じ火口から何度も噴火を繰り返して、大きな火山体を成長させる火山が複成火山です。それには、円錐形に近い形である成層火山、流動性の高い溶岩が積み重なった傾斜の緩い火山体である楯状火山、大規模な溶岩流が多数積み重なって台地となった溶岩台地、火山活動によって形成された大規模な凹地であるカルデラなどがあります。

複成火山に対して一回の噴火だけで形成された火山体が単成火山です。爆発的な噴火によってできた火口のことである爆発火口、マグマの水蒸気爆発によって円形の火口となったマール、火口周辺に火山粉砕物が積もって小さい山になった火砕丘、マグマの粘性が高く火口からマグマが固まりとなって押し出されてできた溶岩ドームなどがあります。上記の画像の富士山は成層火山です。

噴火について

MountRedoubtEruption.jpg
R. Clucas - https://web.archive.org/web/20051111095409/http://wrgis.wr.usgs.gov/dds/dds-39/album.html, パブリック・ドメイン, リンクによる

火山からマグマや火山灰などが比較的急速に噴出するのが噴火です。マグマに含まれるガスが急激に分離するとマグマはばらばらに粉砕され、膨張するガスとともに高速度で地表に到達し爆発的噴火となります。一方、マグマからガスが何らかの原因でゆっくり分離し、液体状のままマグマが火口から流出するのが非爆発的噴火です。

爆発的噴火では火口からマグマ片やガスが急速に噴射され、周囲の大気を取り込んで噴煙を形成します。噴煙が熱膨張により軽くなり上昇してできるのが噴煙柱です。噴煙柱は上空で浮力を失い火山灰となったり、何らかの原因で崩壊、落下し火砕流となったりします。非爆発的噴火で火口からあふれでたマグマが流れるのが溶岩流です。溶岩流の分厚ものを溶岩ドームといいます。

ちなみに、マグマの噴出量が一番多いのは中央海嶺ですので、地球で噴火が一番多い場所は実は海底です。海底火山が地球上では最も活発なのですが、海の底であるため日常生活において気づくことはほとんどありません。

噴火警報について

日本には100以上の活火山あり、火山の近くに人が住んでいることも多いため、火山に対する防災に力を入れています。その一つが気象庁が2007年12月より開始した噴火警報です。国内の全ての活火山を対象にレベル1から5までの5段階の警報が準備されています。レベル1は噴火予報で火口に対する注意、レベル2は火口周辺警報で火口周辺の立入規制等がなされ、同じく火口周辺警報であるレベル3は火口周辺部、場合によって入山も規制される警報です。

レベル4は噴火警報で付近の居住地域の住民には避難準備が、災害時世援護者には避難が要請されます。レベル5は最大の警報で付近の居住地域の住民は避難しなければなりません。活火山周辺の住民には常時よりハザードマップ等で災害時の対応の情報を事前に知っておくことが必要とされています。

火山は地球のダイナミックな活動の証拠

実は火山は地球以外の惑星や衛星にも見つかっています。一方、プレートは地球以外には見つかっていないため、他の惑星では地球とことなる仕組みで火山ができているのかもしれません。いずれにしろ、その星で火山が見つかるということは、ダイナミックな地質学的活動が存在している証拠になり、ある意味でその星は生きていると言えます。

地球も古代より延々と火山活動が続いており、プレートテクトニクスを含め地球は活発に活動し続けていると言えるでしょう。当面、地球の地質学的活動が停止することはないと思われますので、これからも人類は火山とうまく付き合っていかなければなりません。

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地学地球理科

地球の息吹?「火山」を理系ライターが丁寧にわかりやすく解説

火山の地形による分類

火山は地形による分類も存在します。同じ火口から何度も噴火を繰り返して、大きな火山体を成長させる火山が複成火山です。それには、円錐形に近い形である成層火山、流動性の高い溶岩が積み重なった傾斜の緩い火山体である楯状火山、大規模な溶岩流が多数積み重なって台地となった溶岩台地、火山活動によって形成された大規模な凹地であるカルデラなどがあります。

複成火山に対して一回の噴火だけで形成された火山体が単成火山です。爆発的な噴火によってできた火口のことである爆発火口、マグマの水蒸気爆発によって円形の火口となったマール、火口周辺に火山粉砕物が積もって小さい山になった火砕丘、マグマの粘性が高く火口からマグマが固まりとなって押し出されてできた溶岩ドームなどがあります。上記の画像の富士山は成層火山です。

噴火について

火山からマグマや火山灰などが比較的急速に噴出するのが噴火です。マグマに含まれるガスが急激に分離するとマグマはばらばらに粉砕され、膨張するガスとともに高速度で地表に到達し爆発的噴火となります。一方、マグマからガスが何らかの原因でゆっくり分離し、液体状のままマグマが火口から流出するのが非爆発的噴火です。

爆発的噴火では火口からマグマ片やガスが急速に噴射され、周囲の大気を取り込んで噴煙を形成します。噴煙が熱膨張により軽くなり上昇してできるのが噴煙柱です。噴煙柱は上空で浮力を失い火山灰となったり、何らかの原因で崩壊、落下し火砕流となったりします。非爆発的噴火で火口からあふれでたマグマが流れるのが溶岩流です。溶岩流の分厚ものを溶岩ドームといいます。

ちなみに、マグマの噴出量が一番多いのは中央海嶺ですので、地球で噴火が一番多い場所は実は海底です。海底火山が地球上では最も活発なのですが、海の底であるため日常生活において気づくことはほとんどありません。

噴火警報について

日本には100以上の活火山あり、火山の近くに人が住んでいることも多いため、火山に対する防災に力を入れています。その一つが気象庁が2007年12月より開始した噴火警報です。国内の全ての活火山を対象にレベル1から5までの5段階の警報が準備されています。レベル1は噴火予報で火口に対する注意、レベル2は火口周辺警報で火口周辺の立入規制等がなされ、同じく火口周辺警報であるレベル3は火口周辺部、場合によって入山も規制される警報です。

レベル4は噴火警報で付近の居住地域の住民には避難準備が、災害時世援護者には避難が要請されます。レベル5は最大の警報で付近の居住地域の住民は避難しなければなりません。活火山周辺の住民には常時よりハザードマップ等で災害時の対応の情報を事前に知っておくことが必要とされています。

火山は地球のダイナミックな活動の証拠

実は火山は地球以外の惑星や衛星にも見つかっています。一方、プレートは地球以外には見つかっていないため、他の惑星では地球とことなる仕組みで火山ができているのかもしれません。いずれにしろ、その星で火山が見つかるということは、ダイナミックな地質学的活動が存在している証拠になり、ある意味でその星は生きていると言えます。

地球も古代より延々と火山活動が続いており、プレートテクトニクスを含め地球は活発に活動し続けていると言えるでしょう。当面、地球の地質学的活動が停止することはないと思われますので、これからも人類は火山とうまく付き合っていかなければなりません。

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