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六章　噴火はどうしておこる？

　1　マグマ　top

　これまでに、性質の異なる三つの火山についてお話しましたが、このような火山活動は、どうしておこるのでしょうか。
　火山現象のおおもとをたどると、それはマグマに原因があります。
　マグマは岩漿（がんしょう）ともいいますが、熱いどろどろにとけた流動体です。
　これが地下深いところで固まると深成岩ができます。
　そのマグマが、地表近くまで昇ってきて、地表や地表のごく近くで固まれば火山岩となります。
　この時のマグマの活動が、そのまま火山現象となるのです。
　マグマは、地下数十キロメートルから十数キロメートルの深さ、あるいはさらに深いところで、そこにある岩石のある部分がとけてできるものと考えられています。
　そこでは、なにかの原因で温度があがったり、圧力がさがっかりして、マグマができるのです。
　マグマの温度はとても熱く、摂氏二一〇〇度から一〇〇〇度ほどもあります。
　地下のマグマの温度は測定することができません。
　しかし、マグマが地表に噴きだしたばかりの温度は測ることができます。
　たとえば、大島三原山の玄武岩溶岩が流れたときの温度は、一九三七（昭和二一）年の時、一〇六〇度、一九五一　（昭和二六）年の時、三一〇〇度から一〇五〇度ありました。
　桜島の安山岩溶岩は、一九四六（昭和二一）年の時、一〇〇〇度から九五〇度でした。
　そのほか、三宅島、秋田駒ヶ岳、昭和新山などでも一一〇〇度から九〇〇度ほどありました。
　これらのことから、玄武岩マグマは三一〇〇度から一〇〇〇度、安山岩マグマは一〇〇〇度前後、流紋岩のマグマは、九〇〇度前後から八〇〇度ほどの温度であることがわかっています。

　2　マグマの分化と火山岩　top

　火山岩とそれに対応する深成岩には、多くの種類があります。
　これは、とりもなおさずマグマの種類が多いということを意味しています。
　しかし、初めから、それだけ多くの種類のマグマがあったとは考えられないのです。
　もちろん初めにできたマグマの種類はいくつがあるでしょう。
　しかし、初めにできたマグマが、いろいろな作用で、性質の異なったマグマになることもあるのです。
　これをマグマの分化といいます。マグマの分化でもっとも大切なのは、いろいろな鉱物ができてゆくことです。
　初めにできるマグマは苦鉄質（塩基性ともいい、マグネシウムや鉄に富むもの）の玄武岩質マグマが多いと考えられます。
　この苦鉄質マグマは、カルシウムにも富んでいます。
　そのような溶融体（液体）の温度がだんだん冷えていくにしたがって、その中に固体の鉱物、つまり結晶ができてきます。
　これを結晶作用といいます。
　結晶作用はいろいろな鉱物が一緒にできるのではなくて、その時の条件にしたがって、きまった順番にできてきます。
　苦鉄質マグマから、いちばん初めに結晶してくる鉱物は、マグネシウムに富んだかんらん石という鉱物と、カルシウムに富んだ斜長石です。
　かんらん石は、すきとおっだ緑色からあめ色の美しい鉱物です。
　大きくきれいなものは、宝石や貴石になります。
　ハワイでは、これをお土産（みやげ）として売っているくらいです。
　ついで、鉄の成分は、かんらん石や輝石に取り込まれるようになります。
　このような結晶ができることによって、液体のマグマのなかのマグネシウム、鉄、カルシウムなどは急に少なくなってゆきます。
　一方、初めにできる鉱物の中には、カルシウムやナトリウムなどのアルカリ成分や、水分などは、よく含まれていないか、かりに含まれていてもわずかです。
　そのため、結晶作用がすすむと、マグマの中には、これらの成分が多くなってきます。
　また、かんらん石は、酸化マグネシウムの粒子二つと珪酸の粒子一つが組み合わさってできているので、マグマのなかの珪酸もどんどんふえてきます。
　このようにして、マグマの成分は、苦鉄質から中間的な中性に、さらに珪長質にかわってくるのです。
　珪長質のことを酸性ともいいますが、これは、珪酸や、ナトリウムとカリウムの長石成分に富んでいるからです。
　中性のマグマからは、輝石や角閃石と、斜長石が結晶してきます。
　輝石は酸化マグネシウムの粒子一つと、珪酸の粒子一つが組み合わさった鉱物ですが、酸化マグネシウムの一部分を、酸化鉄や酸化カルシウムがおきかえているのが普通です。
　角閃石はカルシウム、マグネシウム、鉄のほかに、少しばかりのナトリウムと水分が入った、複雑な成分の鉱物です。
　また、この時にできる斜長石には十トリウムがはいってきます。
　珪長質のマグマからは、黒雲母、斜長石、カリ長石、石英などが結晶してきます。
　黒雲母は、角閃石と同じように複雑な成分ですが、カリウムや水分をたくさん含んでいます。
　この時の斜長石は、ナトリウムに富んだものです。カリ長石というのは、カリウムの多い長石です。
　石英は、二酸化珪素すなわち珪酸の鉱物で、結晶面がきれいにでていれば水晶とよばれます。
　水晶はみなさんもよく知っていますね。
　このように、苦鉄質マグマから、次々に鉱物が結晶すると同時に、マグマは中性から珪長質にかわってゆきます。
　そして、その成分にしたがって、玄武岩質マグマ、安山岩質マグマ、デイサイト質マグマ、流紋岩質マグマが、次々にできることになるわけです。
　これらのマグマが、地表にでて固まれば、それぞれ玄武岩、安山岩、デイサイト、流紋岩という岩石になるのです。
　このようにしてできる火山岩の化学成分は、連続して変化します。
　玄武岩、安山岩、デイサイト、流紋岩のそれぞれの境は、珪酸の成分が、およそ五二、六五、七〇八−セントほどのところです。
　マグマは、その化学成分のちがいによって、物理的な性質がちがってきます。
　もっとも重要なことは、マグマの粘性、つまり粘りっこさのちがいです。
　粘性が大きいということは流れにくいことになり、粘性が小さいということは流れやすいということになるわけです。
　流れやすさは、流動性で示します。ですから流動性に富むということは、粘性が小さい（または低い）ということと同じになり、流動性に乏しいということは、粘性が大きい（または高い）ことと同じ意味になります。
　この粘性は、普通苦鉄質マグマほど小さく、珪長質マグマほど大きいのです。ですから玄武岩質マグマは流れやすく、流紋岩質マグマは流れにくいということになります。
　マグマの種類によって、噴火のようすや火山のかたちにちがいができるのは、粘性の大小によるのです。
　さて、火山岩は、深成岩とは異なった見かけをしています。普通に見られるのは、斑状組織といわれるものです。
　これは、図18に示しましたが、粒のやや大きな結晶の斑晶とよばれるものと、これをうめている基地の部分の石基（せっき）とよばれるものからできています。
　また、マグマが急に冷えたために、結晶をつくる時間がないとさかあります。
　このようなときには、石基の部分だけでできたような、無斑晶質組織になることがあります。
　あるいは、ほとんど結晶がなく、ガラスだけからできている黒よう岩やパーライトなどもあります。
　黒よう岩は、古代人が矢じりなどの石器としてよく使ったものです。
　また、マダマのなかの水分などの揮発成分などが急にぬけて、そのぬけ穴がたくさんできることがあります。
　このような岩石で、色の白っぽいのは軽石、色の黒っぽいのはスコリアとよばれる岩石です。
　阿蘇火山や九重火山の火砕流堆積物には、軽石や黒よう岩がたくさん含まれていることは、二章と三章ですでにお話しました。

　3 噴火と爆発　top

　火山の噴火や爆発は、マグマができて、マグマが存在するからおこるのです。
　このマグマが上昇して、地表に噴出するか、地表の近くにきて様々な振る舞いをすることが火山現象となって、火山ができるわけです。
　では、マグマは、マグマができたところから、いきなり地表まで、どこにも止まらずに上昇してくるのでしょうか。
　そのようなこともあるでしょう。みなさんの中には、切り傷などから血がふきだしたのを見た人もいるでしょう。
　同じように、地球の表面にも大きな割れ目ができて、地下深いところにあるマグマ（玄武岩質マグマ）が、その割れ目をつたわってあふれでることがあります。
　たとえば、インドのデカン高原に、このような玄武岩の溶岩流の重なりがあります。
　ここでは、インド半島の三分の一をおおっており、その厚さは二〇〇〇メートルから三〇〇〇メートル、面積五〇万平方キロメートル、体積は一〇〇万立方キロメートルをこすという大変な量です。
　同じようなものは、スコットランドのムル島や、北アメリカのコロンビア台地、中華人民共和国東北地方や四川・雲南省などに、大きな溶岩台地として知られています。
　これらは、地下深いところでマグマができてから、ほとんどそのまま地表にあふれだしたものと考えられます。
　これだけ大量の玄武岩溶岩が流れだす火山現象は、直線的な長い割れ目から、つづけざまにマグマが次々に流れ出してくる活動です。
　そこで、このタイプの噴火を、割れ目噴火とよんでいます。
　このように大きな規模の割れ目噴火は、有史時代にはありません。
　ずっと古い二〇〇〇万年も数千万年も前、あるいはもっと古い時代のことです。
　これよりずっと規模の小さい割れ目噴火は、アイスランドでおこったことがあります。
　一七八三年、およそ二五キロメートルにおよぶ割れ目からの噴火がおこりました。
　この時の噴出物の量は、溶岩が二一立方キロメートル、火砕岩三立方キロメートル、合計一五立方キロメートルです。
　一〇〇万立方キロメートルにくらべて、なんと小さいことでしょう。
　一方、普通の火山では、マグマができたところと地表との中間に、マグマが溜まると考えられ、これをマグマ溜（た）まりとよんでいることは、前にお話しましたね。
　ここからさらにマグマが上昇して、地表にたっしたのち、地表の出口である火口を中心にマグマが噴き出せば、これが中心噴火となります。
　ところでマグマの結晶作用が進み、鉱物がどんどんできると、マブマの中には相対的にますます水分が多くなります。
　マグマの温度は高いわけですから、水分は蒸気となって、その圧力がさらに高くなります。
　そのうち、蒸気圧が、それを押さえつける圧力よりも強くなると、それまでに固まった岩石や、その近くにある岩石をふきとばして、火山爆発がおこるのです。
　この時、まだ固まっていないマグマをふきとばすと噴火現象になります。
　このような噴火がなくて、ただの爆発現象だけのこともあります。これは、地下のマグマの熱で水分が熱せられて蒸気となり、その蒸気圧が高くなって爆発をおこすのです。
　この水分は、マグマからの水分だけでなく、地表の雨水がしみこんだものでもよいわけです。
　このような爆発は、阿蘇火山でしばしばおこっています。
　阿蘇中岳の火口で、活動を休んでいるときに、火口の底に水がたまっていることがあります。
　このようなときには、火口はつまっているわけです。
　火口よりも深いところの水分がだんだん熱くなって、エネルギーをため、やがて爆発するということがよくあるのです。
　このタイプの爆発は、ある休止期間をおいて爆発するという繰り返しが多いのです。

　4 噴火のタイプ　top

　マグマには成分の異なったいろいろな種類があることや、噴火や爆発の原因もわかりましたね。
　ところで、マグマの種類によって噴火のようすもちかってくるのです。
　みなさんの中には、おとなしい人もあれば、活発な人もいるでしょう。
　同じように、静かな噴火もあれば、はげしい噴火もあるのです。
　苦鉄質のマグマであれば静かな噴火で、珪長質のマグマであればはげしい噴火になることが普通です。
　苦鉄質のマグマが火口に上昇してきて、静かな爆発噴火を、かなり規則的に繰り返すタイプを、ストロンボリ式噴火とよびます。
　火口内は、灼熱したマグマで埋められ溶岩湖となっています。
　この溶岩が上昇し、それに続いて短時間の小爆発があると、火口内の溶岩面は下降します。
　このような噴火が数分から数十分ごとに、爆発を繰り返します。
　吹き上げられる溶岩の破片は、紡錘状（ぼうすいじょう）やパン皮状の火山弾と、スコリアが主で火山灰は少ないのです。
　そのため、吹き上げられる煙は、水蒸気がおもで白煙のことが多いわけです。
　この噴火は、図15のように、夜空に放物線（ほうぶつせん）の花火のようなシャワーをえがいてとても美しいものです。
　この時の噴出物は自然に落下して、そこには噴石丘ができるのが普通です。
　初めにお話しましたように、イタリアのリパリ諸島の一つにストロンボリ島があります。
　この島の火山がこのような噴火を今でも続けていることから、この名がつけられたのです。
　周期的な噴火は火柱となって、遠くからでもよく見えるので、地中海の燈台とまでいかれています。
　ストロンボリ式噴火は、日本の火山でしばしばおこっています。
　阿蘇火山の一九三二・一九三三（昭和七・八）年、大島三原山の一九五〇・一九五一（昭和二五・二六）年と一九八六（昭和六一）年、三宅島の一九四〇（昭和一五）年と一九六二（昭和三七）年の噴火などが、このタイプでした。
　ストロンボリ式噴火よりもさらにはげしい噴火を、ヅオルカノ式噴火といいます。
　ストロンボリ式噴火をもたらすマグマよりやや珪長質で、安山岩質マグマの場合おこるのが普通です。
　だから粘性がやや大きくなり、揮発成分の気泡は、すぐには空中に逃げだすことができません。
　圧力が低くなると、気泡がふくれて、マグマの体積が大きくなります。
　そのうち気泡が一度に破裂するとともに、その上面にある半固結のマグマ、つまり溶岩を粉砕し、これが一団となって、爆発的に噴出します。
　爆発にともなって、火山岩塊、火山礫、パン皮状火山弾、軽石とともに、大量の火山灰を噴出します。
　そのため、これを遠くからみると、図16のように黒煙がもくもくと上空に向かって昇ります。

　休止期間中の火口は固まった溶岩や火山碎屑岩でふさがれていますが、珪長質のマグマに、だんだんエネルギーがたまってきて、上から押さえつけている力と、下方のマグマの圧力の釣合いが破れたとき、きわめてはげしい噴火になるのです。

　この時、ローマ帝国海軍の艦隊司令官は、プリニウスという博物学者（大プリニウス）でした。
　プリニウス司令官は、すぐに火山爆発による被災者の救援活動をおこなったのですが、その活動中に司令官は殉死しました。
　この艦隊にいた司令官の甥（おい）のプリニウス（小プリニウス）は、このベスビオ火山の噴火のようすを記録に残しました。　これが世界でもっとも古い火山噴火の記録です。
　そこで、この人の名をとってダルニー式噴火とよぶようになったわけです。