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火山(かざん、英語: Volcano)とは、地殻の深部にあったマグマが地表または水中に噴出することによってできる特徴的な地形をいう。

語源 編集

ローマ神話で火と冶金の神ウルカヌス(ギリシャ神話ではヘーパイストス)に由来し,16世紀のイタリア語でvolcanoまたはvulcanoと使われていたものが,ヨーロッパ諸国語に入った。このウルカヌス(英語読みではバルカン)はイタリアのエトナ火山の下に冶金場をもつと信じられていた。シシリー島近くのブルカノ島の名も,これに由来する。volcanoの訳として火山の語が広く用いられるようになったのは明治以降である。

概要 編集

文字通りの山だけでなく、カルデラのような凹地形も火山と呼ぶ。

火山には1回だけの噴火で活動を終了してしまう単成火山と、同じ場所で何度も噴火を繰り返す複成火山がある。前者は秋田県男鹿半島目潟マールという凹んだ火口湖のみで山はない)や兵庫県の神鍋単成火山群があり、後者の代表は富士山桜島

火山の噴火はしばしば人間社会に壊滅的な打撃を与えてきたため、記録や伝承に残されることが多い。

火山の成因 編集

火山のできる場所 編集

火山は地球上のどこにでもできるわけではない。火山ができる場所は大きく分けて3種類ある。

プレート発散型境界(リフトバレー、海嶺)
プレートテクトニクスによれば、地球上で最も火山活動が活発なのは熱いマントルが上昇してきて地殻が新たに生成される場所、すなわち発散型境界である。発散型境界はふつう長く続く谷地形となっているのでリフトバレー (rift valley) とも呼ぶ。
リフトバレーの多くは海底にあり、海嶺とよばれる。海嶺では地下から新しい玄武岩質マグマが次々に供給されて海底で固まり、海洋地殻となって海嶺の両側に移動していく。世界で唯一アイスランドが海嶺を地上で観察できる場所で、アイスランド島は中央部の地溝から東西に拡大しつつある。また陸上のリフトバレーの代表的なものがグレート・リフト・バレー(東アフリカ大地溝帯)で、同様に活発な火山活動を伴って東西に拡大しつつある。
プレート収束型境界(海溝)
プレートテクトニクスによれば、発散型境界で生成したプレートは収束型境界で他のプレートとぶつかり、マントルまで沈み込んで消滅したり、プレートどうしが重なり合ったりする。火山が発生するのは主に前者で、海洋プレートが他のプレートの下に沈み込む海溝に沿って分布する。海溝で沈み込んでいる海洋プレート表面の岩石には多量の水が含まれている。水分を含んだ岩石は融解温度が低下するので、沈み込みにより地下深部に達すると、通常よりも低い温度で融けはじめマグマが発生すると考えられている。マグマの発生条件は水分のほか主に温度と圧力に依存し、温度と圧力はほぼ深さによって決まる。従ってマグマが発生するのは海溝から沈み込んだプレートがある一定の深さに到達した場所であり、それより海溝に近い(沈み込んだプレートが浅い)場所ではマグマは発生しない。
マグマは発生した場所から浮力によってほぼ真上に上昇し火山を形成するので、必然的に火山は海溝から一定の距離だけ離れた位置に、海溝に平行に分布することになる。この火山列を、これより前(海溝側)には火山がないという意味で火山フロント又は火山前線という。また、これよりも海溝から離れた位置にも火山が点在することが多いが、このような場所では沈み込んだプレートがさらに深い場所に達し、別の成分が融解するなどして散発的にマグマが発生すると考えられている。沈み込み帯では、沈み込んだプレートが融解する時にすでに海底堆積物が混入していたり、マグマが上昇する途中で地殻の岩石が混入したりするため、火山から噴出するのは安山岩質から流紋岩質のマグマであることが多い。日本カムチャツカ半島をはじめとする太平洋周辺や地中海の火山はこのタイプである。
ホットスポット
地表の特定箇所に継続的に大量のマグマが供給される場所があり、これをホットスポットという。ホットスポットの位置はプレートの動きとは無関係に一定しており、プレートよりも下のマントルに発生源があると考えられている。
ハワイ火山列島がこのタイプで、固定したホットスポットで噴火が起こり火山島ができる一方で太平洋プレートが北西に動くため、古い火山島が北西にずれていくとともに南東側に新しい火山島ができ、結果として北西ほど古く南東ほど新しい火山列島となっている。他にイエローストーンガラパゴス諸島がホットスポットとして知られており、またアイスランドは大西洋中央海嶺とホットスポットが重なっているため火山活動が特に活発であると考えられている。

これら3種類以外に、過去にスーパープルームと呼ばれる地球コア付近からの大規模なマントル上昇による大噴火もあったと考えられている。洪水玄武岩も参照。 また、21世紀初頭にはプチスポット火山と呼ばれる上記3タイプに該当しない新たな海底火山が発見され、注目を集めている[1]

マグマ溜まりと噴火 編集

火山の地下にはマグマ溜まり (Magma chamber) があり、そこからマグマが上昇して地表に出る現象が噴火である。

地下数十kmの深部で生成されたマグマは高温の液体であるため、周囲の固体岩石より比重が軽く、浮力によって徐々に上昇する。地下5kmから10km程度の場所まで来ると、周囲の固体岩石も深部ほど高圧を受けていないためマグマと同程度の比重となり、マグマは浮力を失って滞留すると考えられている。これがマグマ溜まりである。マグマ溜まりが大きな穴なのか、それとも細かい割れ目にマグマが入り込んだようなものなのか、という点はまだわかっていない。マグマ溜まりの大きさは数km程度と考えられている。

マグマ溜まりからマグマが上昇して噴火を起こす引き金には何種類かあると考えられており、主なものは以下のようなメカニズムである。

  • 深部からマグマが供給され溢れ出る
  • プレートの押し合う力などにより押し出される
  • マグマが少し冷えて一部が結晶化し体積が減ることによりマグマ溜まり全体が減圧し、マグマに溶け込んでいたガス成分が急激に発泡(気化)して爆発的に上昇する

マグマ溜まりの中のマグマは、周辺の岩石に熱を奪われて徐々に冷えてゆくが、その過程で揮発成分の分離や、結晶しやすい成分の結晶化・沈積などが起こっている。その結果、マグマ溜まりの上部と下部では成分がかなり違っている場合がある。1回の噴火の中で、最初に噴出した物質(マグマ溜まりの上部にあった)と最後に出てきた物質(下部にあった)では成分が大きく異なる場合があるのはそのことを示していると考えられている。たとえば、1707年の富士山宝永大噴火では激しい噴火が4日間続き、大量の火山灰が江戸にも降り積もったが、その火山灰の成分が途中で大きく変化した。最初はシリカを多く含んだ白っぽいデイサイト質の火山灰が降ったが、数時間後には黒っぽい玄武岩質の火山灰に変わった。噴火前の富士山マグマ溜まりの上部は、比重の重い成分が結晶化・沈積した残りの液体であったため、デイサイト質になっていたと推定される。

噴火の形 編集

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噴出物の成分による影響 編集

火山の噴火の形は、噴出するマグマの流動性や揮発物成分の量によって大きく変わる。揮発成分の量はマグマの噴出力を左右し、揮発分が多いほど火山灰や溶岩を高く吹き上げる大きな爆発となる。

  • 流動性が高く揮発物成分が少ない場合 - ハワイ火山の噴火のように静かに溶岩流が流れつづける。
  • 流動性が高く揮発物成分が多い場合 - 1986年の三原山(伊豆大島)噴火の初期のように、溶岩がカーテンのように高く幅広く噴出する。
  • 流動性が低く揮発物成分が少ない場合 - 昭和新山の噴火のように、大きな爆発や溶岩流出はなく溶岩円頂丘が形成される。
  • 流動性が低く揮発物成分が多い場合 - 浅間山桜島のような爆発的な噴火になる。

なお1回の噴火は、短時間で終わる場合もあれば数ヶ月以上続く場合もある。長期間の噴火では、時間の経過と共に噴火の様式が変わることがある。始めのうちは揮発成分が多く溶岩や火山灰を高く吹き上げていても、途中から揮発成分が減り火山灰を吹き上げることができなくなり、ガスと溶岩の破片の混合物が火口から斜面を流れ下る(火砕流)。噴火の後半には揮発成分が抜けてしまい溶岩を流出させて終わる。浅間山の天明の大噴火の例を示す。

  1. 大量の火山灰を空高く噴出
  2. 揮発成分が減り地上を火砕流が襲う(鎌原火砕流)
  3. 溶岩を流出(鬼押し出し)

噴出物の量による影響 編集

成分の影響以外に噴出物の量や噴出速度によって、噴火の形体や被害の大きさが激しく異なる。極端な例を2例挙げる。

ラカギガル割れ目噴火
2の条件で1回の噴出量が桁違いに大きい場合、噴出されたガスが地球を覆い、異常気象による不作などを引き起こす。1783年アイスランドラキ火山の噴火(ラカギガル割れ目噴火)の場合、噴火した約130個の火口列は25kmの長さに及び大量の溶岩を噴出したが、人里から離れていたので溶岩による被害は軽微。しかし、おびただしい量の有毒な火山ガス(1億tの亜硫酸ガスと800万tのフッ化水素)が放出され、アイスランドの家畜の50%、人口の20%が失われた。また成層圏まで上昇した霧は北半球全体を覆い、地上に達する日射量を減少させ低温化を生起した。日本では東北地方で膨大な数の餓死者を出した天明の大飢饉を引き起こしたという説がある。
阿蘇カルデラや姶良カルデラの噴火
4の条件で1回の噴出量が桁違いに大きい場合、巨大カルデラ噴火となる。9万年前の阿蘇カルデラの噴火では、火砕流が熊本県大分県の大半と宮崎県北部を覆った。姶良カルデラ桜島北側の錦江湾全体)の噴火では火砕流シラス台地を形成した。これらの噴火で噴出した火山灰は日本全土に降り積もり、大量のマグマが抜けた跡には巨大なカルデラが形成された。

火山噴火のタイプ 編集

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上記のように噴火は様々な条件下で種々の形をとる。火山学者はこれを代表的なタイプに分類し、命名している(詳細は噴火の項を参照)。

  • 洪水玄武岩
  • ハワイ式噴火
  • ストロンボリ式噴火
  • ブルカノ式噴火
  • プリニー式噴火
  • ウルトラブルカノ式噴火

噴火の場所 編集

火山は噴出する場所、特に水の存在によって噴火の形が大きく変わる。

  • 海底深くで火山が噴火した場合 - 高い水圧で爆発は起こらず、水で急冷された溶岩は特徴的な枕状溶岩となる。
  • 水面近くの噴火や、マグマが地下の浅い所で地下水と出あった場合 - 水が瞬時に沸騰し爆発的なマグマ水蒸気爆発を起こす。
  • 巨大な氷河の下で火山が噴火した場合 - 海底深くで火山が噴火した場合と同様な形態となるが、噴火の規模が大きく氷床を解かしてしまった場合、氷河の下に巨大な湖ができ、氷河の壁は大量の水の重さを支えきれずに決壊し、家や橋まで流してしまう大規模な洪水が発生する。この大洪水をアイスランド語でJoekulhlaups(ヨークルハウプス)と呼ぶ(アイスランドの火山)。

地形による分類 編集

過去の分類 編集

1911年ドイツカール・シュナイダーは火山地形を次のように分類した。

  • トロイデ - 鐘状火山(しょうじょうかざん)
  • コニーデ - 成層火山(せいそうかざん)
  • アスピーテ - 楯状火山(たてじょうかざん)
  • ホマーテ - 臼状火山(きゅうじょうかざん)
  • ベロニーテ - 火山岩尖(かざんがんせん)
  • マール
  • カルデラ
  • ペジオニーテ - 溶岩台地(ようがんだいち)
  • ラピリ台地 - 火砕岩台地(かさいがんだいち)

ただし、この分類は日本では特に地理分野で広く使われたが、海外では過去においてもほとんど使われていない。 この分類は成因をまったく考慮せずに現在の地形だけで定義したものであった。火山の研究が進むにつれて、形成過程がまったく違うのに侵食などによって同じような地形になってしまう例(たとえば成層火山であるのに侵食で平坦になった偽アスピーテ)が次々発見され、シュナイダーの分類では不都合であることが明らかとなった。このことは1950年代にはすでに認識され[2]、マールを除き日本の火山学、地質学においては1970年ごろからほとんど使用されないようになった。ただし、地理の分野では現在でも使用例があり、観光地の看板などにこれらの名称が残っている場合があるので、完全には死語となっていない。多くの火山研究者はシュナイダーの分類用語を使わないことを推奨している。

現在の分類 編集

現在では、火山地形は形成過程や内部構造も考慮して分類されている。

複成火山
ほぼ同一箇所で繰り返し噴火が起こって形成されたもの。
成層火山
主に同一箇所の火口から噴火を繰り返して、その周囲に溶岩火山砕屑岩が積み重なった、円錐形に近い形の火山体。日本の火山のほとんどは成層火山である。
例 - 富士山岩手山開聞岳伊豆大島
楯状火山
流動性の高い玄武岩質の溶岩が積み重なった、傾斜のゆるい火山体。そのため通常は面積が広い。日本でこれまで「アスピーテ」とされてきた火山は成層火山が侵食によって平坦になったり、もともと平坦であった場所に小規模な溶岩流が重なったりしたものであり、楯状火山ではない。また伊豆大島や三宅島は玄武岩を主に噴出する火山だが火砕物の量が多く、盾状火山ではなく成層火山である。
例 - マウナ・ロア山ハワイ島)、キラウエア火山ハワイ島)、スキャルドブレイダー山(アイスランド
溶岩台地
大規模な溶岩流が多数積み重なって広大な台地となっているもの。通常は玄武岩質の溶岩からなる。
例 - デカン高原、コロンビア台地
火砕流台地
大規模な火砕流によって運ばれた大量の火山灰軽石などが厚く堆積して、上面が平坦な台地となったもの。
例 - シラス台地
カルデラ
火山活動によって形成された大規模な凹地。通常直径が1.6kmから2km以上のものを指す。
例 - 阿蘇山十和田湖屈斜路湖摩周湖洞爺湖
単成火山
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1回だけの噴火で形成されたもの。複成火山の一部である場合も多い。また単成火山が多数集まっていて全体が一連のマグマ活動と考えられる場合、単成火山群として複成火山扱いとすることがある。
例 - 伊豆東部火山群阿武火山群山口県
爆裂火口
爆発的な噴火によって火口(穴)だけができ、噴出物はほとんど積もっていないもの。
マール
水が大量にある場所でマグマ水蒸気爆発が起こり、円形の火口となったもので、水が溜まっていることが多い。噴出物は火口の周囲にわずかに積もっている程度で、主にベースサージ堆積物である。
例 - 目潟秋田県男鹿半島)、波浮港伊豆大島)、米丸
火山砕屑丘(火砕丘)
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火口の周囲に火山砕屑物が積もって、円錐形に近い形の小さい山(丘)になったもの。主な構成物質によってさらに細分し、火山灰丘軽石丘スコリア丘という。
例 - 大室山(静岡県伊東市)、米塚(阿蘇カルデラ)、ダイヤモンドヘッド(オアフ島
溶岩ドーム(溶岩円頂丘)
マグマの粘性が高く(流動性が小さく)かつガスが少ないために爆発的な噴火を起こさず、火口から塊となって押し出されたもの。形は多様であるが高さには限界があり、噴出量が多い時は平坦になる傾向がある。溶岩ドームをさらに細分して、上面が平坦になったものを溶岩平頂丘、火道内で固化したまま押し出されてきたものを火山岩尖、また地表を隆起させたが溶岩自体は噴出しないで終わった(溶岩ドームになりそこなった)ものを潜在円頂丘(潜在ドーム)という。
例 - 昭和新山アトサヌプリ茶臼岳那須岳)、妙高山雲仙平成新山

活動度による分類 編集

かつては活火山休火山死火山に分類されてきたが、実状に合わないとして段階的に見直しがされ、現在では「活火山」と「それ以外の火山」に分けられている。活動度による分類に関する詳細は活火山を参照のこと。

火山の恵み 編集

火山は人類の生活に密接につながり、さまざまな恩恵を与えてくれている。火山から得た恩恵のうち重要と思われるものは火山がもたらす地形とその環境から得られる、肥沃な大地、湧水、火と温泉、黒曜石を代表とする鉱物や美しい風景があげられる。

地球外の火山 編集

ファイル:Olympus Mons.jpeg

火山の噴火が確認されている天体は、地球木星の衛星イオ土星の衛星エンケラドゥス海王星の衛星トリトンである。

金星火星タイタンにも、噴火は確認されていないが火山が存在する。火星の最も新しい噴火としては、240万年前にオリンポス山が噴火した痕跡が発見されている。地球の基準に照らせば死火山となるが、火星の火山は長い休止時期を挟んで間歇的に活動するとの説もあり、実際のところ死火山か活火山かは不明である。なお、オリンポス山は太陽系最高峰でもある。金星の火山の活動状況は不明な点が多いが、5億年前に大規模な地質活動は終わったと見られている。

には、と呼ばれる広大な玄武岩平原が存在し、地質時代(最も新しいモスクワの海東領域で25億年前)には活発な火山活動が見られた。ただし、火山と言えるような地形はない。

岩石天体の火山噴出物は地球と同様のケイ酸塩化合物だが、氷天体の火山噴出物はまったく異なる。タイタンやエンケラドゥスの火山は、トリトンの火山は窒素を主に噴出する。それぞれの天体の常温では固体であり、地殻の構成物質である。

火山に関連する作品 編集

ノンフィクション
『クラカトアの大噴火』(サイモン・ウィンチェスター)早川書房 - クラカタウ
『火山に魅せられた男たち』(ディック・トンプソン地人書館 - セント・ヘレンズ、ネバド・デル・ルイス、ピナトゥボ
小説
『21の気球』(ウィリアム・ペン・デュボア)講談社少年少女世界文学全集 - クラカタウ
『ポンペイの四日間』(ロバート・ハリス2003年 - 79年ヴェスヴィオ火山噴火によるポンペイ滅亡
死都日本』(石黒耀。漫画版『カグツチ』) - 九州の加久藤(かくとう)火山
『複合大噴火 1783年夏』(上前淳一郎)文藝春秋、1989年 - ラキ、浅間
『富士山大噴火』(鯨統一郎)講談社、2004年 - 富士山
『昼は雲の柱』(石黒耀)講談社、2004年 - 富士山
日本沈没』(小松左京)光文社、1973年 - 日本各地の火山
グスコーブドリの伝記』(宮沢賢治『童話集 風の又三郎」)岩波文庫、岩波書店 - カルボナード火山(架空)
映画
ポンペイ最後の日
『日本沈没』
ボルケーノ
ダンテズ・ピーク
2012

脚注 編集

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  1. 日本火山の会・火山学最前線レポート 特別解説
  2. 「火山および火山岩」(久野久、岩波全書、1954年発行)

参考文献 編集

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関連項目 編集

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外部リンク 編集

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