学べる地学

地学基礎教室「火山」

日本は数多くの火山が存在している火山大国です。なぜ日本に火山が多いかというと、地震と同様でプレートの運動が関係しています。
このページではそんな火山について説明していきます。

うさぎさん
うさぎさん
そもそも火山って何?
アンモナイト先生
アンモナイト先生
マグマが噴出してできた地形を火山というよ

火山噴火とマグマ

火山が発生するためにはマグマが必要です。

うさぎさん
うさぎさん
マグマってなんなの?
アンモナイト先生
アンモナイト先生
マグマは岩石が溶けたもののことだよ
図「マグマとは」
マグマが地表に噴出して噴火するメカニズム
  1. 岩石が融解してマグマができる。(マグマの密度は岩石よりも小さいので浮力により上昇する)
  2. マグマは浮力と重力が釣り合うところまで上昇してマグマだまりを形成する。
  3. マグマだまりの中でマグマの揮発性成分が気体に変化してマグマだまり内の圧力が上昇する。
  4. 上昇した圧力によってマグマが岩盤を突き破りマグマが地表に噴出する。(噴火)
GIF「噴火のメカニズム」

メカニズムをみると、マグマさえできれば自動的に浮力で上昇し、マグマだまりを形成して噴火することがわかります。
そのことをまとめると次のように考えることができます。

まとめ

マグマができると自動的に火山ができる条件が整う。
つまり、マグマができる場所が火山の分布になる。

火山の分布

図「世界の火山分布」

出典:内閣府 防災情報のページ 世界の火山

マグマができると火山が形成されます。つまり火山の分布は、その場所の地下で、岩石がマグマに変化する条件が満たされている場所と考えることができます。

空気塊くん
空気塊くん
マグマが発生する条件って?
アンモナイト先生
アンモナイト先生
岩石が溶けてマグマが発生する条件は主に次の3つだよ
マグマ発生の3つの条件
  1. 温度上昇
  2. 圧力低下
  3. 水分の供給
アンモナイト先生
アンモナイト先生
3つの条件全てが必要ということではなく、どれか1つでも条件を満たしてもマグマが発生できるよ

ちなみに、地下は深い場所ほど温度が高くなりますが、その分圧力も高くなるため、特徴がない一般的な場所の地下では基本的にマグマは形成されません。

※ どんな場所でも地面を掘ればマグマがあると思っている人は意外と多いですが、それは誤りです。基本的に火山がある場所の地下にしかマグマは存在しません。

以上のことを踏まえて火山の分布を確認してみると、地球の火山は次の3ヶ所に分布していることがわかります。

アンモナイト先生
アンモナイト先生
今から火山が分布する3箇所について説明するよ。何が原因でマグマが発生しているのかを理解しよう

火山の分布その1 沈み込み帯

海溝で沈み込んだ海洋プレートが一定の深さまで沈み込むと、プレートから水分が放出されます。その水分によってマグマが発生し、火山が形成されます。日本列島の火山はこのパターンで形成されます。

図「沈み込み帯で形成される火山」
アンモナイト先生
アンモナイト先生
海洋プレートの水分は約150kmほど深くまで沈み込んだ時に放出されるよ
マグマの発生条件:水分の供給
形成されるマグマの種類:安産岩質マグマ
火山の場所:日本列島・アンデス地方など
沈み込み帯の火山と火山前線

沈み込み帯の火山はプレートが深く沈み込んだ場所でしか形成されないため、海溝から火山ができ始める場所までは距離があります。火山ができ始める海溝から近い場所を繋いだ線を火山前線と言います。

図「火山前線」

火山の分布その2 海嶺

海嶺ではプレートが外側に向かって広がっていくことで、マントル物質が上昇しています。そのため岩石にかかる圧力が低下してマグマできるので、火山が形成されます。

図「海嶺で形成される火山」
アンモナイト先生
アンモナイト先生
海嶺のマグマが冷えて固まることで新しいプレートが形成されるよ
マグマの発生条件:圧力低下
形成されるマグマの種類:玄武岩質マグマ
火山の場所:ハワイ諸島・大西洋中央海嶺など

火山の分布その3 ホットスポット

ホットスポットでは地球内部からマントル対流によってマントルの物質が上昇しています。そのため、岩石にかかる圧力が低下してマグマができるので、火山が形成されます。

図「ホットスポットで形成される火山」
マグマの発生条件:圧力低下
形成されるマグマの種類:玄武岩質マグマ
火山の場所:ハワイ諸島・イエローストーンなど

火山噴出物

火山噴出物はその名の通り、火山が噴火する際に噴出されたもののことを言います。

アンモナイト先生
アンモナイト先生
火山噴出物は大きく3種類に分類できるよ
うさぎさん
うさぎさん
火山ガス(気体)・溶岩(液体)・火山砕屑物(固体)だね
火山ガス 気体 水蒸気二酸化炭素・二酸化硫黄・硫化水素
溶岩 液体
火山砕屑物 固体 火山灰・火山礫・火山岩塊・火山弾・軽石
図「火山噴出物」
うさぎさん
うさぎさん
火砕流って何?
アンモナイト先生
アンモナイト先生
溶岩が高温の火山ガスや火山灰と混ざり合って、火山の斜面を高速で流れ降りる現象だよ。
マグマの粘性が大きな火山でよく発生するよ。
うさぎさん
うさぎさん
めっちゃ危険だね
アンモナイト先生
アンモナイト先生
めっちゃ危険だよ

様々な火山

火山には様々な種類があります。形も様々です。

うさぎさん
うさぎさん
激しい噴火とか穏やかな噴火とかね。

火山にバリエーションがあるのは主にマグマが原因です。特にマグマの粘性の違いは火山の様式にとても大きな影響を与えます。

図「マグマの粘性と火山の関係」

この図は上下方向に対応し合っています。つまり、どれかひとつの情報がわかれば、そのほかの様々な情報を得ることができるのです。

うさぎさん
うさぎさん
芋づる式だね
空気塊くん
空気塊くん
そうそう

火山の形

粘性が小さい場合(玄武岩質のマグマ)

図「盾状火山」

主な盾状火山:マウナロア(ハワイ)、キラウエア(ハワイ)

空気塊くん
空気塊くん
マグマの粘性が小さいと溶岩は横方向によく流れるので、横方向に広がった平べったいフォルムの盾状火山が形成されるよ。
空気塊くん
空気塊くん
ハワイの盾状火山は高いもので標高で4000mぐらいだよ。
ちなみにハワイの火山は実際には海底から火山が形成されているから、海がもし無ければ高さは9000mを超える超巨大火山だよ。
うさぎさん
うさぎさん
すげー

粘性が大きい場合(流紋岩質のマグマ)

図「溶岩ドーム」

主な溶岩ドーム:昭和新山(北海道)

空気塊くん
空気塊くん
昭和新山は昭和18年から20年にかけて約2年間で一気に形成されるよ。
うさぎさん
うさぎさん
山ができるってすごいね。
空気塊くん
空気塊くん
昭和新山の形成過程は当時郵便局で働いていた三松正夫さんが克明に記録して、ミマツダイヤグラムとして世界で高い評価を受けたんだよ。
図「カルデラ」

主なカルデラ:阿蘇カルデラ(熊本県)、イエローストーン(アメリカ)

空気塊くん
空気塊くん
カルデラは大規模な噴火によって大量のマグマが噴出して、マグマだまりがあった場所が陥没してできるよ。

多様な粘性のマグマの場合

図「成層火山」

主な成層火山:富士山マヨン火山(フィリピン)

空気塊くん
空気塊くん
日本最高峰の富士山は成層火山だよ。
成層火山は何度も噴火を繰り返して溶岩や火山砕屑物が積み重なって形成されるよ。

コラム

コラム「火山予知と災害」
うさぎさん
うさぎさん
日本では毎年火山が噴火しているね。
空気塊くん
空気塊くん
そうだね。2014年の御嶽山のように火山噴火は大きな災害につながる可能性があるよ。
うさぎさん
うさぎさん
噴火を事前に知ることはできないの?
空気塊くん
空気塊くん
噴火の前に火山が膨らんだり、振動が発生したりすることがあるので、監視していると、予知することも可能だよ。
うさぎさん
うさぎさん
そうなんだ!
空気塊くん
空気塊くん
ただ、予知ができない噴火もあるから、注意が必要だよ。
うさぎさん
うさぎさん
はーい!

コラム「火山の恩恵」

日本は火山大国に位置して、それに伴う災害も今まで数多く発生してきました。「火山は怖いもの」そう正しく認識することは大切ですが、火山による恩恵も理解しておくことも、とても大切なことです。いくつか紹介します。
火山内部には熱が多く含まれているので、水が暖められて温泉ができます。また、熱は地熱発電という形で発電に使うこともできます。火山灰の土壌は柔らかく耕しやすいので、農地への利用が盛んにされています。火山が作る地層は隙間が多いので、水を多く含んで綺麗な湧き水が豊富に生まれます。

空気塊くん
空気塊くん
火山を恐れて日頃から備えることは大切ですが、恐れすぎるのではなく、正しく恐れて自然との距離を適切に保ち、恩恵も享受ながら良いバランスで生活していくことが大切なのだと思います。

火山まとめ

  1. マグマができると、上昇してマグマだまりを作り、火山が形成される。
  2. 火山から噴出するものは、火山ガス(気体)、溶岩(液体)、火山砕屑物(固体)の3種類。
  3. マグマの粘性が違うと、形成される火山の形も変わる。
  4. 火山が分布しているのは3か所。(プレートの沈み込み帯、海嶺、ホットスポット)
  5. 火山は災害も引き起こすが、恵みも、もたらしてくれている。

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