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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


火山についていろいろ(1)フンガトンガの噴火

2022年10月11日

 「地震、カミナリ、火事、おやじ」、身近にある怖いものの例として昔から伝わることわざです。この最後の「おやじ」について、昔の家父長制度下では本当に父親は怖かった、と言われますが、いくら昔でも自然災害に匹敵するほどではなかったでしょう。語呂合わせ(7・5音にするため)にちょうど良かったのではないでしょうか。「地震、カミナリ、洪水、津波」では本当に怖くて面白みがないですよね。

 自然災害には、地震や雷(による火事も含め)、豪雨による氾濫、土砂崩れ、土石流、風雪災害、津波などの他に火山災害があります。日本の自然災害の被害者数を年度別にグラフにしたものを見ると、火山災害はあまり多くありません。

        内閣府発表による戦後の災害による死亡者数

 戦後では2014年の御岳山噴火で、山頂付近の登山者63名が死亡、行方不明になったのが最大であり、20世紀以降で見ると1902年(明治35年)に伊豆鳥島で全島民125人が死亡した噴火が最も大きい火山災害でした。同時期の豪雨災害や地震・津波による災害に比べると、頻度も被害者数も桁が違っています。

 桜島や伊豆大島など、繰り返す起きる噴火に苦しんでいる地域もありますが、いつどこで発生するかわからない洪水や土砂災害と違って、どこで発生するかわかっている場合も少なくありません。したがって1986年(昭和61年)の伊豆大島のように事前に全島避難ということも可能です。また、火山の噴火予知の成功例として平成12年の有珠山噴火が有名です。

     平成12年3月の有珠山噴火(北海道開発局)

 平成12年3月31日に、有珠山西山山麓から大規模なマグマ水蒸気爆発が起き、噴煙は火口上3,500mに達しました。この噴火の前、3月27日から火山性地震が発生し、3月29日には室蘭地方気象台から、近日中に噴火する可能性が高いと緊急火山情報が発令され、壮瞥町、虻田町(当時)、伊達市の周辺3市町では、危険地域に住む住民1万人余りが避難を開始しました。これにより、この噴火による死傷者をゼロにすることができました。

 有珠山が有史以来何度も噴火を繰り返し、被害地域住民に前回、前々回の噴火を経験した人、あるいは年長者から経験を伝聞した人が多かったこと、またハザードマップの作製や、避難訓練が実感を持って行なわれていたことが被害の軽減につながっていました。

 それでは火山災害は相対的に大したことがないかといえば、決してそうではありません。大被害を起こす噴火は他の自然災害に比べて再来期間が長いのです。

 今年1月15日、南太平洋トンガの海底火山「フンガトンガ・フンガハアパイ火山」が噴火し、その様子を撮影した衛星写真が世界を驚かせました。こうした火山噴火の様子が上空から撮影されたのはおそらく初めてであり、私もその巨大さにショックを受けました。噴煙の高さは高度30kmに達し、直径600kmとトンガの全島を覆いました。

         衛星撮影によるトンガフンガ火山の噴火

 さらに世界を驚かせたのは、噴火の衝撃波による津波です。日本の太平洋岸では潮位が最大1m上昇し、人的被害はありませんでしたが、四国で船舶が転覆しました。

 この噴火の火山爆発指数(VEI:これについてはあとで詳しく説明します)は、当初5~6の大規模噴火と推定されていましたが、人的な被害は意外なほど少なかったのです。津波を含めた直接の死者は4名、負傷者は10名ですが、被災者はトンガの全人口の84%にあたる約87,000人となっています。死傷者の少なさは、噴火したのが海底火山であり、付近の島が無人島であったこと、一番近い有人の島まで40Km離れていたことがあげられています。 

 フンガトンガ火山はトンガ海溝で太平洋プレートがインド・オーストラリアプレートの下に沈み込むプレート収束帯にある火山で、日本周辺の火山と同様に形成されています。1月15日の噴火では、噴火の早い段階でカルデラが崩壊し、大量の海水がマグマのある深部に流れ込んだことによる、大型のマグマ水蒸気爆発であったと考えられているようです。

 そのため、爆発の規模からすると発生したはずの火砕流がなく、噴出物が非常に少なく、細粒の火山灰がほとんどを占めるという珍しい噴火だったと言われています。

 とはいえ、本島のトンガタプ島の近くでこれだけの噴火があれば、大変な被害があったでしょう。また、トンガフンガ火山が噴火を起こしたのは約1,000年ぶりと考えられています。住民の記憶も当然なかったでしょう。あらためて、火山噴火には一筋縄ではいかない難しさがあることを示した噴火でもありました。