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火山についていろいろ(5)富士山

2023年02月13日

 だいぶ前の話になりますが、仕事で会津若松に泊まった時、旅館のおじいさんが「磐梯山は(1888年の)噴火で崩壊する前は、富士山より高かったんだ」と自慢していました。「そんなアホな・・」と思ったのですが、「そうですか・・」と話を合わせました。老人の郷土愛は尊重すべきですからね。

 磐梯山は会津富士、鳥海山は出羽富士、岩木山は津軽富士と各地に○○富士と呼ばれる山があります。なんだかお相撲さんのしこ名みたいでもあります。(照ノ富士は膝を治して頑張ってほしいです)それはともかく、共通しているのは地元の周囲からよく見え、長い裾野をひいた円錐状の山体を持った独立峰です。

 こうした山の代表格で、日本を代表する山といえばやっぱり富士山です。高さといい、大きさといいNo.1です。昔、海外の留学から帰ってきた人たちが、船から富士山が見えると、「ようやく日本に帰ってきた・・」と涙を流した気持ちもわかります。

 一方でまた、大規模噴火が最も危険視されている山も富士山です。特に遠からず発生すると予想される南海トラフ地震に連動して噴火するのではないかと心配されています。これは1707年に起きた宝永地震(東海―南海地震)の49日後に噴火しているからです。

 2011年の東日本大震災後の3月15日に富士山直下でマグニチュード6.4の地震が起きています。マグマだまりが活動し、噴火するのではないかと心配されましたが、幸いこの時は噴火に至りませんでした。

 記録に残る富士山の噴火では、宝永噴火は直近の最大の噴火でVEI(火山爆発指数)5に相当しています。富士山の噴火が危険視されているのは、爆発の規模に加え、東京、横浜から東海道沿岸の都市部に近接し、人的、経済的被害が日本の他の火山と比較にならないからです。

 下の図は富士山周辺の陰影起伏図です。これを見ると富士山は、中央の山体がとんがっている以外は、周囲に比べ非常に起伏が少なく、すべすべしていることがわかります。近くにある愛鷹山や箱根山に比べるとその差がはっきりしています。富士山、愛鷹山、箱根山はいずれも60万年前~40万年前から活動しています。愛鷹山は10万年前に活動を停止しているので、浸食により開析されているのは当然ですが、箱根山は現在でも活発に火山活動を続けています。富士山がこれだけ均整の取れた円錐状の山体を維持しているのは、浸食されてもそれを被覆してしまうだけの噴火活動を行っていることを示しています。

       富士山周辺の陰影起伏図(国土地理院地図を編集)

 富士山の噴火の特徴は、多様な噴火活動を行っていることです。日本の火山はデイサイトから安山岩質のマグマからできていることが多いです。富士山は、宝永噴火ではデイサイト質の爆発的噴火をしましたが、貞観噴火(864年~866年)では流動性の高い玄武岩質の溶岩を噴出し、青木ヶ原を作っています。また、約2,900年前には大規模な山体崩壊を起こし、「御殿場岩砕なだれ」と呼ばれています。さらに火砕流の発生も確認されています。このように富士山は「噴火のデパート」と呼ばれるように、多様な噴火形態を繰り返しています。このことも、富士山を大きくした要因と考えられています。

 噴火の様式は、マグマに含まれるSiO2(二酸化ケイ素)の含有率によって決まります。SiO2が少ない(概ね50%)のマグマは粘性が低く、サラサラ流れる玄武岩質の溶岩になります。ハワイの火山がその代表例ですが、1981年の伊豆大島の割れ目噴火も同様です。SiO2が多いマグマは粘性が高く流れにくい流紋岩質からデイサイト質の溶岩なります。非常に粘性が高い流紋岩質の溶岩は、流れずに溶岩ドームを作ります。昭和新山、有珠山、樽前山など支笏湖周辺の火山が代表例ですが、雲仙普賢岳もその一例です。その中間が安山岩質の溶岩となります。

 島弧の火山は、一般的には初期に玄武岩質の溶岩を噴出して成層火山になり、その後安山岩質溶岩からデイサイト、流紋岩質の溶岩に変わっていくと言われています。そういう点からいうと富士山は活動的な青年期の火山といえます。隣にある箱根山が中央火口丘にデイサイト質の溶岩ドームを作っているのとは対照的です。同じころに活動を始めた火山なのになぜ違うのか?富士山は日本を代表する火山であると同時に、まだ分からないことの多い不思議な火山でもあります。


火山についていろいろ(4)カルデラ火山と「利息でござる」

2023年01月24日

 2016年5月に公開された「殿、利息でござる」は、地元宮城県大和町を舞台にした映画で、全国的に興行成績がどうだったのかは知りませんが、宮城県内では多くの観客を集めたようです。もちろん私も見ました。

 長々とした説明は省きますが、江戸時代、仙台藩吉岡宿(現在の大和町吉岡)で、町人たちが頭をひねって宿場町の窮状を救った史実をもとにした映画でした。お殿様役で羽生結弦君が出演していたのが愛嬌でした。

 映画の中で、自称吉岡宿一の知恵者、菅原屋篤平治(瑛太)が「七ツ森」を背景に、京都のお茶を持って帰ってくる場面がありました。原作「無私の日本人」(磯田道史作)の表紙にも描かれている風景です。吉岡の西方にある「七ツ森」と呼ばれる七つの小山は、この地域を代表する風景であり、この山々を見ると、あー、帰ってきたなと感じます。

         七ツ森と背後の泉ヶ岳―船形山連山

 吉岡から見ると、泉ヶ岳―北泉ヶ岳―船形山と続く奥羽山脈を背景にこの七つの山があります。七つ森の近くには、笹倉山(これも離れていますが、七つ森のひとつに数えられます)、長倉山、達子森、赤崩山、蘭山(あららぎやま)、大畑山と標高200m~700m程度のデイサイトから流紋岩質の山がほぼ円形状に並び、その中に吉田川とこれをせき止めた南川ダムがあります。

 この山々の周辺には、地質図で薄緑色に着色された宮床凝灰岩と呼ばれる火砕流堆積物が広く分布し、そのほぼ中心部にクリーム色の若畑層があります。若畑層は湖沼堆積物で形成されています。

      七ツ森周辺の地質図(5万分の一地質図「吉岡」を編集)

            大和町に見られる若畑層の露頭

 実はここは、七ツ森カルデラと呼ばれる火山が約350万年前に大噴火を起こした跡です。この噴火による火砕流は、大和町から加美郡色麻町、富谷市、仙台市泉区北部まで広く覆っています。また、広瀬川河畔に見られる広瀬川凝灰岩もこの火砕流堆積物といわれています。(白沢カルデラの噴出物という説もあります)

 このカルデラ火山の噴火後、陥没した場所は湖となり、そこに長い時間をかけて堆積した土砂が若畑層となりました。その後、後カルデラ期の火山活動で、カルデラ周辺に噴出したのが七ツ森の山々で、溶岩円頂丘群と呼ばれています。その後赤崩山、大畑山が活動し、安山岩質の溶岩を噴出しながら成長したと考えられています。これらの山々の活動期は約160万年~230万年前といわれています。

 もちろん人がいない頃ですから災害にはならないのですが、こんな身近なところで巨大な火山活動が起きていたことは驚きです。

 映画を見てこんな話をしたら、妻に七ツ森はまた噴火する可能性があるのか?と聞かれました。

 七ツ森は奥羽山脈中軸部にある現在の火山フロントからだいぶ東に離れた位置にあります。同じような位置にある古い火山の跡は、青麻山や薬莱山が宮城県内にあります。これらの山は火山フロントが現在より東にあった時代の火山であり、今後活動することはないでしょう。

 ところで、巨大噴火を起こし、山体を持たないカルデラ火山と富士山のような円錐形の山体を持った火山の違いは何なのでしょうか?阿蘇や阿寒などの巨大なカルデラは、噴火と噴火の間の期間が長く、マグマを大量にため込むため大噴火を起こす。比較的短い期間で噴火する火山は繰り返し溶岩や火山灰を(比較的)少量ずつ出すため、円錐形の火山らしい形になる、ということのようです。では、その期間の違いの原因は何か、ということをいろいろ調べたのですが、結局まだよく分かっていないようです。

 日本大学の高橋正樹先生によると「大型カルデラは概ね平坦な場所にあって、高く隆起した山脈の山などにはみられません。活断層の変位などから、これらの地域の長期間にわたる平均的な地殻の変形速度を見積もってやると、その値が小さいことがわかります。変形速度が小さいということは、その場所が比較的静穏な環境に置かれているわけで、そのためマグマが溜まりやすいのかもしれません。」(火山学会ホームページ「火山学者に聞いてみよう」より)

 七ツ森火山も時間をかけてマグマをため、利息を付けて大噴火したのかもしれません。


令和5年 新年を迎えて

2023年01月06日

 あけましておめでとうございます。令和5年が始まりました。

 昨年の年始のブログを読み返すと「新型コロナ感染症は第6波を迎えたが、幸い社員、協力会社に感染者はまだ出ていない」と書いていました。昨年末から第8波の流行となり、発表されている全国の感染者数は、1月3日付で2,957万人となっています。概ね国民の1/4が感染した勘定です。実際の感染者はもっと多いでしょうね。

 当社でも3月ごろから感染者が出始め、一時鎮静化したものの、8月~11月にはバタバタと感染者数が増え、各現場で休工が相次ぎました。しかしみな比較的軽症であり、12月には対面式の安全大会、忘年会も行いました。忘年会は3年ぶりです。これからは「with コロナ」でやっていくしかないのでしょう。

 2月に始まったウクライナ戦争は終結の兆しも見えません。これをきっかけとした世界的な物価上昇、保険料の値上げ、さらに増税も議論されています。厳しい社会情勢が予想されます。

 とはいえ悲観的になってばかりでも仕方ありません。将来に目を向け会社の発展を図っていきたいものです。今年も新入社員の入社が予定されており、また若手社員が定着し、成長してきているのも心強いものがあります。

 例年どおり二柱神社の神職を迎えての安全祈願祭も1月5日に行いました。とにかく無事故無災害で新たな年を乗り切っていきたいと思います。


火山についていろいろ(3)ホットスポットとプルームテクトニクス仮説

2022年12月19日

 ハワイ―天皇海山列は、現在のハワイ島の位置で中生代末期から火山活動が続き、プレートの運動によって、古い火山島跡が移動し、海山列になったと考えられています。この海山列はプレートの移動の証拠の一つになっています。また、海山列の屈曲は、約4,000万年前にプレートの移動方向が変化したためと説明されています。

              ハワイ島と海山列の発生の仕組み

 このようにプレート(リソスフェア)より下にマグマの生成源があり、非常に長期にわたって同じ場所でマグマが供給される場所をホットスポットと呼びます。太平洋にはハワイ以外にもタヒチ、ガラパゴス、イースター諸島に、インド洋のレユニオン島などの同様の海山列が見られます。これらの火山は、マントル起源のマグマを噴出しているため、いずれもハワイのキラウェア火山で見られるような、玄武岩質で粘性の低い流れるような溶岩が特徴です。

 プレートテクトニクスは、地球表面のプレートの運動をマントルの対流によるものと説明していますが、そのマントル内部の動きを具体的には説明していません。このマントルの対流を、地震波の解析によって明らかにしようというものがプルームテクトニクス仮説です。このプルームテクトニクス仮説は、マントルの対流を次のように説明しています。

 海溝から地球内部に沈み込んでいった冷たく重い海洋プレートは、上部マントルと下部マントルの境にあたる地下約670kmのところで滞留します。これをコールドプルームと呼びます。この滞留したコールドプルームが成長し、何らかのきっかけで下部マントルに落下すると、その反動でマントル深部からの熱い上昇流(スーパープルーム)が発生し、地球規模での対流が起きます。このスーパープルームは常時起きているわけではなく、数千万年から数億年に一度発生し、その大きな対流の残滓が現在のホットスポットとして活動を続けていると考えられます。

            プルームテクトニクスの概念図

 過去の地球では現在では考えられないほど大きく、長い火山活動がありました。それが洪水玄武岩の噴出で、Large Igneous Provience(大規模火成区)と呼ばれています。地上では大陸洪水玄武岩、海洋底で噴出したものが巨大海台です。大陸洪水玄武岩はシベリアにあるシベリアトラップ、インドのデカン高原、アメリカのコロンビア高原が有名です。巨大海台は、太平洋のシャッキー海台、オントンジャワ海台、マニヒキ海台、インド洋のケルゲレン海台がよく知られています。

 シベリアトラップは約2億5千万年前に、200万年にわたって続いた火山活動で、面積は200万km2で西ヨーロッパの面積に匹敵すると言われます。また、この火山活動による地球環境の大変化により、古生代から中生代の境界での大規模絶滅(PT境界事件)が起こったとという説があります。海洋で最も大きなオントンジャワ海台は、面積150万km2、体積500万km3と言われますが、あまりに大きくてピンときません。

 こうした巨大火成区は、実は昔々に大陸が分裂するとき、例えばパンゲア大陸が六つの大陸に分かれるときに発生したと考えられています。というよりも、巨大なホットプルームが上昇し、洪水玄武岩が噴出することで大陸が分かれた、という方が正確でしょう。現在のアフリカ地溝帯も、ここにホットプルームが上昇し、今まさに大陸が分かれようとしている地点です。

 このようにスーパープルームに由来する巨大火成区=洪水玄武岩の噴出とホットスポット火山の活動は結び付いているようです。このストーリーは概ね次のようにまとめられます。

・スーパープルームによって大量の洪水玄武岩が噴出するが、大規模な活動は数百万年で終了する。

・その後も規模の小さい噴火が長期間にわたって続く。

・活動の位置は地球内部から見ると同じ場所だが、プレートの動きにつれて地球表面では少しずつ移動し、ホットスポット火山列を作る。

・ホットスポットの活動は続き、火山列の先端には活火山が存在する。

 このストーリーの例がデカン高原からレユニオン島まで続く海山-海台列です。

     デカン高原からレユニオン島までのホットスポットの移動

 プルームテクトニクス仮説は、ホットスポット火山の驚くべき歴史を説明したのです。

(※まだ仮説です。)


火山についていろいろ(2)火山の分布

2022年11月18日

 「世界で一番高い火山は?」という質問への答えは、チリとアルゼンチンの国境にある「オホス・デル・サルート山」で、標高6,893mだそうです。この山の名前を聞いても、ほとんどの人は「?」となると思います。私も「?」です。標高の高い火山の多くはアンデス山脈にありますが、そもそも高い基盤の上に噴出しているので、高いのは当然です。

 世界で最も大きな火山といわれるのがハワイ島で、マウナケア(4,205m)、マウナロア(4,169m)の二つの火山がありますが、太平洋の海底から立ち上がっているので、その高さは10,000m以上にもなる巨大な火山です。

 世界中にはたくさんの火山があるのですが、その分布にはずいぶん偏りがあります。下図は世界の火山の分布を示した図ですが、その多くはプレート境界に存在しています。まず、太平洋を取り囲む環太平洋火山帯といわれる火山列です。これはプレート収束帯と呼ばれる海洋プレート(主に太平洋プレート)が、陸側プレートに沈み込む海溝に沿った地域です。

           世界の主な火山の分布(気象庁より)

 もう一つの火山の連なりが、太平洋からインド洋、大西洋に連なる中央海嶺です。海嶺では上部マントルから直接マグマが噴き出し、プレートが生成されています。ここは火山の連なりというより、海嶺自体がひとつながりの火山ということができます。

 そしてもうひとつは、ハワイ諸島やイースター島などの南太平洋の火山島、アメリカのイエローストーンなどのプレート境界から離れた、プレート内部にあるホットスポットと呼ばれる火山群です。

 それぞれの火山の特徴を見ていきます。

 日本やインドネシア、アンデス山地などのプレート収束帯では、沈み込んでいく海洋プレートの岩石が、一定の深度に到達すると融解し、マグマになります。地中の温度は深くなるにしたがって高温になりますが、同時に高い圧力を受けます。地下の温度は水がない場合は岩石が解け始める温度になりませんが、水があると比較的浅い温度で溶け始めます。この岩石が溶け、マグマができ始める深度は、日本の地下では概ね110km付近であり、海溝軸とほぼ平行になります。これを火山フロントと呼び、多くの火山がこの火山フロント上に分布します。

 中央海嶺は、海洋プレートが生まれ、離れていくところです。これをプレート発散境界と呼びます。離れていくプレートの隙間を埋めるため、上昇してくるマントルの一部が圧力の減少によって融解しマグマになります。マントルはカンラン岩からできており、マグマはすべて初生的マグマである玄武岩質マグマとなります。

 中央海嶺は海底下に延々と数千kmにわたって続く火山の連なりですが、海面上にある火山とはずいぶん違います。私たちが火山といってイメージするのは、まさに「火の山」、真っ赤な火を噴き高々と噴煙を上げる桜島のような山です。

 しかし中央海嶺は、海面下2,000~3,000mの高い水圧下にあるため噴火をしません。ただひたすらゴロゴロとした溶岩を生み出し続けるだけです。ニョロニョロと黒い燃えカスが出てくるへび花火をイメージするといいかもしれません。しかしこの溶岩の量は莫大であり、この溶岩が海洋プレートを作り出しています。

 海溝沿いの火山、海嶺の火山はどちらもプレート境界に沿って(海嶺はプレート境界そのもの)火山列としてありますが、プレートと無関係に存在しているのがホットスポット火山です。

 世界最大の火山といわれるハワイ島は、ハワイ―天皇海山列として有名ですが、中生代から現在の位置で火山活動を続けていると考えられます。最も北のカムチャッカ半島付近にある明治海山は、約8,200万年前に噴出した火山島と言われています。さらに古い海山はカムチャッカ海溝から沈み込みその姿を見ることはできません。

 このホットスポット火山については、次回詳しく説明します。

             ハワイ-天皇海山列