火山噴火の科学：火山の予測不能な性質を理解する

要約

本記事では、火山噴火の科学とその引き金となる様々な要因について探究します。マグマがどのように形成されるか、地質的要因の微妙なバランスがそれを地球の表面下に保つ方法、噴火を引き起こすマグマ静水圧と浮力の役割、そして火山活動に対するアンローディング、熱水変質、テクトニック活動の影響も検討します。噴火を予測することは依然として課題ですが、科学者たちは、これらの爆発的な火口をより良く理解するための新しい技術を常に開発しています。

マグマの形成

どの火山の物語も、しばしば海水が地球のマントルに入り込み、その層の融点を下げる場所で形成される溶融岩であるマグマから始まります。マグマは、地球の地殻が下に押し付ける重力、すなわちリトスタティック圧力、マグマが下にあることによって押し返すマグマ静水圧、そしてこれらの力が地球の地殻の岩石強度を引き伸ばす戦いによって、通常、地球の表面下に留まります。通常、岩石はマグマを保持するのに十分強く、重く、十分なのです。

地質的要因の微妙なバランス

この均衡が崩れると、その結果は爆発的になる場合があります。噴火の最も一般的な原因の1つは、マグマ静水圧の増加です。マグマには、多くの元素や化合物が含まれており、その多くは溶融岩に溶解しています。十分な濃度になると、水や硫黄などの化合物は溶解しなくなり、高圧ガスバブルを形成します。これらのバブルが表面に達すると、銃声のような力で破裂することができます。そして、何百万ものバブルが同時に爆発すると、エネルギーは成層圏に灰の柱を送り出すことができます。

マグマ静水圧と浮力の役割

これらのバブルが破裂する前に、それらは振られた炭酸ソーダのCO2の泡のように振る舞います。その存在はマグマの密度を下げ、地殻を通じて上向きに押し上げる浮力を増加させます。多くの地質学者は、このプロセスがメキシコのパラクティン噴火の背後にあると考えています。浮力バブルは、より深い地下から新しいマグマがさらに多くのガス化合物を混ぜ込むときに形成されることがあります。マグマが冷却し始めると、溶融状態のマグマは、溶解した気体と溶融した鉱物の混合物です。溶融岩が固まるにつれて、それらの鉱物の一部は結晶化します。このプロセスは、爆発的なバブルを形成する化合物の濃度が高くなるため、溶解したガスの多くを含まないことになります。

アンローディングとその他の噴火の引き金

すべての噴火がマグマ静水圧の上昇に起因するわけではありません。時には、上にある岩石の重さが危険に低くなることがあります。山崩れは、マグマチャンバーの上にある大量の岩石を取り除き、リトスタティック圧力を下げ、瞬時に噴火を引き起こすことがあります。このプロセスはアンローディングと呼ばれ、1980年のセントヘレンズ山の突然の爆発を含め、数多くの噴火の原因となってきました。アンローディングは、侵食や溶ける氷河によって長期間にわたって発生することもあります。実際、多くの地質学者は、気候変動によって引き起こされる氷河の融解が火山活動を増加させる可能性があると懸念しています。

岩層がマグマを押し留めるのに十分強くなくなると、噴火が