そもそも火山は、なぜ噴火するのか?

火山活動が活発化している様子を見せるこの頃は、ニュースでも度々話題となっています。火山大国である日本は噴火による被害も多数体験してきました。さて、その火山ですが、なぜ噴火するのか?というメカニズムを知っていますか?

赤く燃え上がるマグマが、ドロドロとした上たで山の中から噴出すのが噴火だというのはなんとなくわかります。しかし、メカニズムというと難しいですよね。

そこで、なぜ噴火が起こるのか?メカニズムを調べてみました。

マグマの元は海水が溶かした物質だった!

陸のプレートの下に沈み込んだ海のプレートからの水の働きによって上部マントルの一部が融けて上昇していき、マグマが形成される。

出典 http://www.jma.go.jp

マントルの一部を海水が冷やしてマグマを作っていたんですね!あれだけ噴火をしていれば、いつかマグマは尽きるものだと勝手に勘違いしていました。火山活動が周期で起こっているというのは、そういう意味だったのか!と納得しました。

半永久的にマントルの一部を冷やしマグマを作っているのだとしたら、火山活動というのは終わりがない話なのかもしれませんね・・・。

マグマとは海水が溶かしたマントルの一部

太平洋などの海底には、溶けたマントルを含むマグマがわき出す「海嶺かいれい」という部分があり、わき出たものは冷やされて「プレート」という厚さ70〜140?ほどの巨大な岩の板(地殻とマントルの上部を合わせたもの)になる。

プレートはゆっくりと移動し、大陸とぶつかるところで再び地球の内部へ潜り込む。マグマは、海でできたプレートが大陸の下に沈み込むときに、絞り出される水によって、マントルの一部が溶けてできるのではないかと考えられている。

出典 https://sciencewindow.jst.go.jp

ところで、マントルってなに?と感じますが、地球を輪切りにしてみると図のようになっているそうです。地球の中身ですね。その地球の中身には、マントルと呼ばれる層があります。

その部分(マントル)を水が溶かして(冷やして)マグマを作っているのだそうです。水がマントルを溶かしているということでしたが、その水というのは「搾り出された水」ではないか?という説もあるそうです。

溜まりすぎたマグマを噴出する=噴火!

マグマは高温高圧の状態にあって、たくさんのガスが溶け込んでいる。そのガスの90%以上は水蒸気だ。マグマが地表の近くへ移動してたまったものをマグマだまりと言う。マグマだまりからマグマが上昇すると全体の圧力が下がり、溶けていたガスが気体になって泡立ち始める。そうなるとマグマの体積が増え、地表に出ようとする力が働く。

するとさらに圧力が下がるため、この現象は加速度的に進む。さらに、マグマが地表近くに来ると一気に火道を上昇し、火口を押し開いて噴火する。

出典 https://sciencewindow.jst.go.jp

水がマントルを溶かしマグマの元が発生、出来上がったマグマは「待機する場所」に溜まっていきます。その溜まり場が「マグマだまり」というそうです。そのマグマだまりにも容量の限界があり限界地を越えてしまうと溜めていられないため噴火になるそうです。

マグマだまりの限界地を見極めるような研究が進んでくれると、うれしい気がしますね。

炭酸を振ってふたを開けた状態=噴火のメカニズムと同じ!

マグマに溶けていた水が水蒸気に変化するとき、体積は約1000倍に増える。これが膨大な噴火のエネルギーを生み出す。火山の噴火は、よく炭酸飲料のボトルを振ってから開けた状態に例えられる。

出典 https://sciencewindow.jst.go.jp

簡単にいうとペットボトルに入った炭酸飲料を振って、ふたを開けたら「ブシャーーーー!」と中身が飛び出しますよね?

噴火の原理は「炭酸の噴出し」と同じなのだそうです。

マグマは永遠と?作られるようですが、地球の歴史単位ですから非常に長い年月を要することもあると思います。マグマが作られて溜まっていくという過程をし続けているのであれば、「火山は噴火するもの」ということがわかります。そういったことがわかってきたために、昔習った「休火山・死火山」という分類分けがなくなったそうです。

自然現象ですので、まだまだ未知の部分があると思いますが、火山の噴火というのはこういったメカニズムで起きているのでした。

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