地球科学

レッスンの目的

• 火山がどのように噴火するかを説明します。
• 火山噴火の種類を説明し、比較する。
• 異なる種類の溶岩を区別し、マグマと溶岩の違いを理解する。
• 火山噴火を予測するための方法を記述する。

火山の噴火の様子

すべての火山は同じ基本的な特徴を共有しています。 マグマは、表面の下に160キロメートル（100マイル）であることができるマグマ室に収集されます。 岩が加熱されると、それは拡大し、さらに多くの圧力を作り出します。 その結果、マグマは表面に向かって押し出す方法を模索し、マグマは通気孔と呼ばれる地球の地殻の亀裂を通って浸透する。 最終的には、マグマが表面に到達し、それが出てくるとき、私たちはそれを噴火と呼んでいます。 噴火という言葉は、他の文脈でも使用されています。 噴火は、群衆が怒りで噴火するときのように、爆発または爆発、暴力的で突然の発生である可能性があります。 しかし、噴火はまた、徐々に、比較的穏やかなお肌に発疹のようなものの広がりすることができます。 これらの2つの定義は、私たちが火山で見る2種類の噴火に似ています。

噴火の種類

すべての地層はユニークです。 彼らの構成と構造は非常に多くの要因に依存しているため、2つの地層がまったく同じであることは不可能です。 同じように、各火山とその噴火はユニークです。 しかし、私たちは2つの主要な種類の噴火を見る傾向があります。 私たちは噴火について、暴力的な爆発または一種の静かな広がりの両方を意味すると話しました。 これらは、私たちが見る火山噴火の2つのタイプです–爆発的な噴火と非爆発的な噴火。 私たちが火山噴火を考えるとき、私たちはしばしば火山灰の巨大な雲が大気中に高く噴出し、赤い溶岩の厚い川が山腹を蛇行していると思います。 実際には、これら二つの現象はめったに同じ火山で発生しません。 火山噴火はどちらか一方になる傾向があります。

爆発的な噴火

40,000人以上が死亡した第二次世界大戦の終わりに長崎に投下された原子爆弾によって引き起こされた荒廃と力を想像してみてくださ 今10,000倍の強力な爆発を想像してみてください。 爆発的な火山噴火はそれほど強力である可能性があります（図8.9）。 表面の下の熱いマグマが水と相互作用すると、ガスが蓄積し、マグマの圧力が蓄積します。 この圧力は、これらの溶解したガスが巨大な爆発で破裂するまで成長し、成長する。

この大きな爆発は、マグマと火山ガスを空に何キロも撃ち、核爆発によって形成されたものと同様のキノコ雲を形成することができます（図8.10）。 破片は非常に高速で空気中に移動し、大気中で冷却されて火砕流と呼ばれる固体粒子を形成します。 これらの粒子のいくつかは、気象パターンを混乱させ、地球の温度に影響を与える可能性があり、何年も大気中にとどまることができます。 破片の残りの部分は、それが周りキロとキロのためにダウン雨が降る地球に戻って落下してきます。

時には、最初の爆発よりもさらに大きい二次爆発が起こることがあります。 さらに、水蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄、硫化水素、塩化水素などの火山ガスは、大気中を歩き回る有毒で目に見えない雲を形成する可能性があります。 これらのガスは、酸性雨やオゾン破壊などの環境問題に貢献し、実際に地球の大気を冷却することができます。

カスケード山脈では、セントヘレンズ山の爆発的な噴火の前に、北カリフォルニアの3つのカスケード火山の1つであるラッセンピークの噴火があった。 1915年5月22日、爆発的な噴火が3万フィートの灰とガスの柱を空気中に送り、高速火砕流を引き起こし、雪が溶けてラハールを作り出した。 ラッセンは地熱活動を続けており、再び爆発的に噴火する可能性があります。 山号は山上山。 シャスタは600年から800年ごとに噴火する。 噴火は大規模な火砕流、そしておそらくラハールを作成する可能性が最も高いでしょう。 しかし、火山は富士山のように爆発する可能性があります。 マザマは、クレーター湖を作成するために、セントヘレンズ山よりも約42倍強力な噴火で1980年に自分自身を吹いた。

非爆発性噴火

第二のタイプの火山噴火は、非爆発性または噴出性の噴火である（図8.11）。 マグマの組成は火山によって異なるため、溶岩の性質は異なります。 噴出噴火では、溶岩流は比較的穏やかであり、火山から爆発することはありません。 その結果、人々は一般的に溶岩がそれらに到達する前に大量の警告を持っているので、非爆発的な噴火ははるかに致命的ではありません。 それはしかし、破壊的であることからそれらを維持しません。 溶岩流が近づいていることを知っていても、溶岩の膨大な量と温度を考えると、それを止める方法はほとんどありません。

マグマと溶岩

火山は、彼らが作り出す大きな爆発と溶岩の輝く赤い川なしでは、それほど興味深いものではありません。 すべての火成岩は、マグマや溶岩から来ています。 次に火山帯の近くでハイキングに行くときは、見つけた火成岩の種類に基づいて、火山が噴火した溶岩の種類を特定しようとするかもしれません。

マグマ

地球の深部では、マグマが火山を作る最初の段階として形成されます。 これは表面の下の石が重力からの多量の圧力に服従するので起こります。 放射性物質の崩壊は、追加の熱を生成します。 実質的な熱と圧力は、表面の下の岩を溶かして、タフィーのような物質を形成する。 あなたはあまりにも長い暑い太陽の下で取り残されているろうそくを見ている可能性があります。 それはより柔らかく、液体のようになります。 分子が熱を吸収すると同時に、流動になっている互いを過ぎて滑らせ始めます。 同様のプロセスは、マグマで発生します。 しかし、異なる物質は異なる温度で溶融する。 そのため、岩石が溶ける温度は、特定の岩石の種類によって異なります。 地球の地殻とマントルは多くの物質で作られているので、マグマを作るのに必要な温度は異なります。 ほとんどのマグマは600°Cから1300°Cの間で形成されています(図8.13)。

溶けた岩やマグマは、地球の下のマグマ室で見つけることができます。 マグマ室はこれまでのところ地球の表面の下にあるので、科学者がそれらを研究することは困難です。 科学者たちは、熱と圧力が最も大きい場所にマグマ室が作られていることを知っています。 地殻プレートが衝突して互いに摩擦すると、そこにマグマが形成される。 それが太平洋の火の輪がどのように作られたかです。 私達はまた、プレート境界から遠く離れた火山があることを知っているので、私達は、これらの地域にもマグマ室があることを知っています。 マグマ室は、マントルの噴煙またはホットスポットがある場所で見つけることができます。

これらのホットスポットがどのように、なぜ作られているのかは正確には分かっていません。 しかし、異なる物質が異なる温度で溶融するので、マグマの生成は、それを構成する物質、すなわちその組成に依存する。 ケーキの味があなたがそれに入れた成分に依存するのと同じように、マグマと溶岩の挙動はその組成に依存します。 特定の溶融岩は、特定の方法で行動します。 したがって、マグマが溶岩になると、すべての溶岩が同じように作用するわけではありません。

マグマが表面に到達すると、それは溶岩になります。 たとえば、蜂蜜やコーラのボトルなど、あなたの家で見るかもしれないさまざまな液体を考えてみましょう。 あなたは2つの液体が多くの点で異なっていることに同意するかもしれません。 彼らは味が異なり、色が異なり、ガスが異なり、流れが異なります。 実際、蜂蜜は流れるのに抵抗する液体ですが、コーラは簡単に流れます。 蜂蜜はコーラよりも高い粘度を有し、それは流れるのに抵抗する（図8.14）。 コーラに容易に流れるので低い粘着性があります。 溶岩の異なるタイプの主な違いの一つは、その粘度です。

粘性の高い溶岩は流れにくい溶岩です。 それは所定の位置に滞在する傾向があります。 高い無水ケイ酸の内容が付いているLavasは粘性がちでありがちである。 それは移動に非常に耐性があるので、火山の通気孔を詰まらせます。 火山が最終的に爆発するまで、圧力はますます大きくなります。 このタイプの溶岩は爆発的な噴火に見られます。 また、多くのガスをトラップする傾向があります。 ガスが放出されると、噴火がより爆発的になります。 この溶岩のほとんどは、それが硬化し、固体の岩になる空気中に撃たれます。 空気中で凝固するこの溶融岩は、火砕流材料として知られています。 軽石のような火成岩では、固体の岩の小さな穴は、岩がまだ液体の溶岩であったときに気泡がどこにあったかを示しています。

低粘度の溶岩が山腹を滑り落ちるか、流れ落ちる。 低粘度の溶岩には複数のタイプがあります。 それらの違いは、lavasの異なる組成と、それらが表面に来る異なるスポットから来ています。 形成される火成岩の種類は、それがどのタイプの溶岩であるかに依存する。 三つの主要なカテゴリは、a’a、pahoehoe、および枕溶岩です。

A’A Lava

a’a lavaは非爆発性のlavaの方が粘性です（図8.15）。 この溶岩は粗く、ギザギザの部分に引き裂かれる厚く、壊れやすい皮を形作る。 凝固した表面はギザギザと鋭いです。 溶岩が下に流れ続けるにつれて、それは広い領域に広がることができます。

Pāhoehoe Lava

Pāhoehoe lavaはa’a lavaよりも粘性が低く、より容易に流れます。 その表面はギザギザのa’a溶岩よりもしわと滑らかに見えます。 Pāhoehoe溶岩は、奇妙なねじれた形や自然の岩の彫刻を形成する一連のローブまたは丸みを帯びた領域に流れます（図8.16）。 Pāhoehoe溶岩はまた、地面の下に溶岩管を形成することができます（図8.17）。

ピローラヴァ

ピローラヴァは、水中の火山噴出孔から出てくる溶岩です（図8.18）。 それは水中に出てくると、それは非常に迅速に冷却し、より多くの溶岩が漏れ、より多くの枕を作成し、そこから枕に似ているほぼ球形の岩を形成します。 枕溶岩は水中広がりの中心に沿って特に共通である。

火山噴火を予測する

火山噴火は、特に火山に近い人々にとって壊滅的なものになる可能性があります。 気象学者がハリケーンや竜巻を予測しようとすると、火山噴火を予測しようとするvulcanologistもそうです。 火山噴火を予測することは完璧ではありませんが、多くの証拠が火山が噴火しようとしていることを示すことができます。 これらの要因のいくつかは測定が困難であり、噴火を予測することの難しさに貢献しています。

火山活動の歴史

噴火を予測する上で重要な要素の一つは火山の歴史である。 つまり、それが噴火してからどれくらいの時間が経過したか、以前の噴火の間の時間を考慮します。 火山は、活動的、休眠的、および絶滅的な3つの下位区分に分類されます。 活火山は、現在噴火しているか、近い将来に噴火の兆候を示しているものです。 休火山はもはや活動の兆候を示していませんが、最近の歴史の中で噴火しています（図8.19）。 最後に、絶滅した火山は、最近の歴史の中で噴火していないと、おそらく将来的に再び噴火しないものです。 休火山でさえ突然活動の兆候を示す可能性があるので、活発な火山と休火山の両方が厳重に監視されています。

地震

火山の下のマグマが上に押し上げると、それは地面を揺らして地震を引き起こします。 地震はおそらく火山の近くで毎日発生しますが、噴火の前に地震の量と大きさが増加します。 実のところ、噴火しようとしている火山は、地下を移動するマグマが近隣の岩にストレスを生じるので、連続した一連の地震を生じるかもしれません。 これらの地震を測定するために、科学者は各地震の長さと強さを記録する地震計を使用します。

斜面の変形

マグマとガスが上向きに押すと、地面や火山の斜面が膨らみ始める可能性があります。 時には、地面の腫れは、火山の形状の巨大な変化を明らかにする。 しかし、地面の変形のほとんどの場合は微妙であり、火山の斜面の角度を測定する計器である傾斜計によってのみ検出することができます。 さらに、地面の腫れは、岩の落下や地すべりの増加を引き起こす可能性があります。

ガス放出

多くの場合、ガスは噴火の際にマグマが表面に到達する前に火山から脱出することができます。 そのため、科学者は火山の周囲または周囲の通気口でガス出力またはガス排出量を測定できます。 二酸化硫黄（SO2）、二酸化炭素（CO2）、塩酸（HCl）、さらには水蒸気などのガスは、サイトで、または場合によっては衛星との距離で測定することができます。 ガスの量とその比率は、噴火を予測するのに役立つように計算されます。

遠隔監視

前述のように、衛星技術を使用して一部のガスを監視することができます（図8.20）。 衛星は、火山サイトや火山表面が変化している地域で特に暖かいスポットの温度測定値のように、あまりにも、他の要因を測定することができます。 私たちの技術が向上し続けるにつれて、科学者は正確かつ安全に変化を検出することができます。

モニタリング方法はますます良くなってきていますが、火山噴火を確実に予測することはまだ困難です。 何の科学者や政府機関は、噴火が発生しようとしているし、それは本当にしないことを発表することにより、警戒とみなされることを望んでいません。 大規模な避難の社会へのコストと混乱は、多くの人々が不快になり、科学者たちは恥ずかしいままになります。 しかし、人命や財産を救う可能性は、最も確かに噴火予測の追求を価値のある原因にしています。

レッスンの概要

• 火山は、周囲の岩よりも密度が低いため、マグマが地球の表面に向かって上昇すると生成されます。
• 火山噴火は、マグマの粘度に応じて非爆発性または爆発性である可能性があります。
• 爆発的な噴火は大陸の端に沿って起こり、大気中に放出される膨大な量の物質を生成します。
• 非爆発型の噴火では、主にa’a、pāhoehoe、pillow lavasなどの様々なタイプの溶岩が生成されます。
• 火山がすぐに噴火する可能性のある兆候には、地震、表面の膨らみ、放出されるガス、および科学者が監視できるその他の変化が含まれます。

レビューの質問

1. 火山噴火の二つの基本的なタイプは何ですか？
2. 数百年前、ポンペイの街の近くで火山が噴火した。 考古学者たちは、すべてを覆っていた灰と岩によって窒息した、お互いを抱きしめている人々の遺体を発見しました。 これはどのようなタイプの噴火であったに違いありませんか？
3. 火砕流とは何ですか？
4. 名称粘度の低い液体と粘度の高い液体の三種類。
5. マグマ室とマントルプルームの違いは何ですか？
6. 水の沸点は100℃です。
7. 非爆発性溶岩の3つの名前は何ですか？
8. 火山噴火を予測する上でどのような要因が考慮されていますか？
9. なぜ火山を予測することが重要なのでしょうか？
10. 天文学者が研究対象から遠く離れていることを考えると、火山が発見された惑星の組成を決定するためにどのような証拠を探すことができますか？

語彙

活火山現在噴火しているか、噴火しようとしている火山。 休火山現在噴火していないが、記録された過去に噴火した火山。 噴出噴火比較的穏やかな、非爆発的な火山噴火。 噴火地球の表面にマグマのリリース。 通常、噴火は同様にガスの放出を伴う。 爆発的噴火マグマが激しく空気中に投げ込まれるように、大量のガスを放出する火山噴火。 絶滅した火山記録された歴史の中で噴火しておらず、再び噴火する可能性は低いと考えられている火山。 マグマの部屋固体石によって囲まれ、マグマを含んでいる地球内の領域。 火砕流火山噴火によって空中に投げ込まれた火山岩の断片で構成された岩。 粘度液体の「厚さ」または「粘り」。 液体がより粘性であるほど、液体が流れることはより困難になる。

考慮すべきポイント

• 古代の火山噴火が爆発的であるか非爆発的であるかを科学者に伝えると思う証拠の種類は何ですか？
• すべての火山は、山頂に火口を持つ背の高い山のような形をしていますか？
• A’aとPāhoehoeの名前の由来は何だと思いますか？
• 地震は、火山が噴火しようとしていることを常に示すとは限りません。 地震についてのどのような要因は、火山噴火との関係を示すかもしれませんか？