Volcanological oloanologioal Society Sooiety of Japan 火山第 2 集第 20 巻 (1975 ) 特別号 頁 噴火現象の分類とメカニ ズム 東京大学地震研究所荒牧重雄 Classification alld Mechanism o

火 山 　 第 2 集 　第 20 巻 （1975） 特別 号 205

−

221 頁

噴火 現 象

の

分 類

と

メ

カ

ニ

ズ

ム

東 京 大学地震 研究所

_荒



牧

　

重



雄

Classification

　_alld　

Mechanism

　_of　

Volcanic

　

Eruptions

Shigeo

　

ARAMAKI

（Earthquake 　

Research

　Institute

，

　

University

　of　Tokyo ）

　　　

Volcanic

　_{eruption 　may} 　

be

　

defined

　as　a　kind　of　volcanic 　

phenomena

　

in

　which

　

vo 【canic

materials 　are 　ejected 　_{from 　the}　earth

’

s　interior　to　the　earth

’

s 　surface 　

in

　a 　relative 工y　rapid 　fashion

．

One

　school 　of　classifying 　the　kind　of　eruptions 　

is

　to　name 　each 　

type

　after 　the　name 　of　a

volcano 　

in

　 wh 正ch 　 such 　a　type　 of 　eruptive 　activity 　occurs 　characteristically

．

　 Examples 　are

Strombolian

，　

Vulcanian，

　Hawaiian ，　etc

。

　 Such　nomenc ［ature 　is　not 　satisfactory 　

due

　to　

inade・

quate　and 　conflicting 　definitions

，

　and 　the　

baslc

　 scheme 　of　classification 　should 　be　

fo

藍

lowed

by

　_p・ ・all・l　descripti… fv ・ ・i…

fact

・ ・s 　whi ・

h

　g・vern 　th・ nat ・ ・e 。

f

_er ・pti・n・

・

A

・cent ・f magma 　 may 　

be

　caused 　

by

　bouyancy

，

　tectonic 　squeezing

，

　and 　vesiculation

．

　 Migration 　of　

H20

with 　_other 　components 　toward 　the　top　of 　mag 皿a　colu 皿 n 　during　the　peried　of　

hundreds

　 of

years 董s　 apparent 　but　the　 mechanism 　 of 　transport 　

is

　 not 　clear

．

　

Complexity

　of　governing

factors　of 　the　vesiculation 　and 　

fragmentation

　and 　

diMculties

　with 　medels 　of　explosive 　eruptions are 　_pointed　otlt

．



Subaqueous

　 eruptions 　are　characterized 　

by

　rapid 　quenching 　of 　magma 　

by

water

，

　suppression 　of　vesiculation 　

due

　to　high　ambient 　pressure　exerted 　

by

　water 　column

，

generation 　of 　

hydrovolcanic

　explosion 　

in

　shallow 　water ，　and 　characteristic 　mode 　of 　transpor

−

tation　and 　emplacement 　in　water

．

　 Subaqueous 　volcanic 　products　are 　much 　more 　

fragmentary

than 　the　equivalent 　subaerial 　volcanic 　products　and 　grades　

into

　non

・

volcanic 　sediments

．

　

1．

はじめ に

　

噴火現象 （eruptivc 　_{phenomena ）}は， 火山学の中 で _{花 形}の ト ピ ッ ク であり， 古典 時 代か ら現 在に至る ま で ， 人々 の火 山 現 象の解 明へ の科学的 探 究 心 をか きた て る最 大の源 動力 と なっ て来 たこ とは疑い ない

．

そ れ に も拘わ らず

，

噴 火 現 象 その もの に 関 する我々 の理 解 の程 度ば， きわめ て不充 分と言え る

．

以 下に 述べ る よ うに

，

噴 火の 皮 樌 的， 現象論 的な記 述

，

分類で す ら， 火山の 権威といわれる人 々の

1

．

k7

で も 大 きな喰い ち がい が あ り， 術 語の定 義が ま ち ま ち である状態で， まし て や噴火の メ カ ニ ズ ムを説 明す るモ デル は殆ん ど確立し てい ない とい う有 様で ある

．

こ の理 由は お そ ら く，

Verhoogen

（

1946

，

1951

）が くりか えし述べ て い る よ うに， 数 多 くの 因 子 が 同 時に働い てい て， 複 雑 なモ デ ル が要求され る た めで あろ う

．

　本 稿で は， 先 ず 噴 火 現 象の定義を考 察し， の_{噴 火様 式}の分 類 シ ス テ ムを 概 観 して み る

．

様 式を支 配 する種 々 の因子に つ い て考 察し， てい るモ デル を吟味 してみ る よ う努力し た

．

次に_既存 次に 噴 火 提 出され し か し， 紙 数の制 限か ら， 個別的な例 を 記述 する こ と が で き ず， 抽象的に問 題 点 を並べ た に と ど まっ たのは残 念で ある

．

今 後の討 論の_{材 料}に_少しで も 役に立てば幸い で ある と思 う

．

中 村

一

明 氏に は 原稿を読ん で もらい ， 種 々討 論 を していた だい た

．

こ こ に_感謝の意を表 する

．

2

・

噴火と は 噴 火 とい う語は eruption _（英＞1｝ ， 6ruption （仏 ） 2］ ，

1

）

　

eruption

　

（

Random 　House 　Dict

量onary



of

　　　

English

　

Language

_）

　　　　

1．

an 　issuing　

forth

　suddenly 　and　violently _；

　　　outburst ；outbreak

．

　2

．

　

Geot．

　theejection of

　　　molten 　rock

，

　water

，

　etc

り

as　

from

　a　volcano

，

　　　

geyser

，

　etc

．

_3．

　that　which 　is　erupted

　

or

　　　elected ，　as　molten 　rock

，

　volcanic 　ash ，　water ，

　　　etc

．

4

．

_{（略 ）}

　　　eruption （Glossary 　of　

Geology ，

　

Amer ．

　

Geo1．

　　　Inst

．

＞

　　　　

The

　ejection 　of　volcanic 　rnaterials （

lava

， 　　　pyroclastics

，

　and volcanic _gases）onto _the

Volcanological Society of Japan

NII-Electronic Library Service ▽oloanologioal _Sooietyof _Japan

206 _{荒 　 　牧 　 　重　 　雄} Eruption

，

　

Ausburch

（独 ）31 等の和 訳語と し て用い ら れてい る もの と考え ら れ る

．

註に示 し た よ うに， これ らの外国 語の定 義 を 参 考に し て， 「噴火」 とい う術語 の定 義を次の ように試み た

．

　 　噴火 　火 山現 象4， _{（ま た は} 火 山活動4 り　の

一

種で， 　地球 内部か ら， （火 山 ）物 質 が 比 較 的 急 速に地 表に放 　出さ れ る現象を言 う

．

　放 出される 「_{物質」 は}

，

1）ガ ス （例えば 水蒸気 ），

2

_{）液 体 （例 え ば}マ グマ _{， 溶 岩 ），} 3_{） 固 体 （例 え}ば_， 火 山 岩 塊

，

火 山 灰等 ）の いずれ かの状 態に ある

，

その うち， 固 体 物 質に つ い て は， 次 の よ う な 細 分 が便 利 で

，一

般に 受 け 入れ ら れ て い る　 （

Johnston−Lavis，

1885

−

1886；

Wentworth ・

Williams，1932

）

．

　1＞ 本 質 （Essential） その噴 火に 直 接 関 係 し たマ 　 　 　グマ か ら由来 し たもの

．

　 2） 類 質 （Accessory ） 噴火 を 起 し た マ グマ と成 　 　 　閃 的 に近縁 関 係に ある既 成 火 山 岩 に 由 来 す る

　 　phenomenen

，

　 although 　an 　eruption 　along 　 a

　 　

fissure

　may 　

be

　relatively 　calm

．

　 　eruptien （Volcanoes ，　

G ．

　

A ．

　

Macdonold ，1972

） 　 　 　

The

　

issuing

　of　

gas

　and 　rock 　material 　onto

　 　the　earth

’

ssurface 

is

volcanic eruption or

　 　extrusion

．

　

Eruptions

　resulting 　from 　 the　

di・

　 　rect　action 　of　magma 　or　magmatic 　gas　are

　 　mag ？natde 　erzaptions

．

2）　

6ruption

（

Grand

　

Larousse

_）

　　　

Emission 　

a

　la　surface 　de　la　

Terre，

　_g6n6rale

−

　 　ment 　 violente

，

　

de

　mati とres 

Cl’

origine _pro

−

　 　

fonde

：

．

．

．

　 　

6ruption

（EncycL 　G6el

．

_）

　 　 　

L ’

6ruption　volcanique 　est　une 　

6mission

　 de

　 　matibres solides _（1aves 　fig6es

，

　 roches 

du

　 　substratum ），　

liquides

（

1aves

　 en 　

fusion

） ou

　　

gaZeUSeS （gaZ　

jUV6nileS

，　gaZ　mt60ritiqUeS ）

．

3

_）

Ausbruch

（Vulkankunde ，　

K ．

　

Sapper

， 1927） 　 　 　 Einen 　“Ausbruch

”

　nennt 　 man 

diejenige

　 　 Bet註tigung　eines 　Vulkalls

，

　bei　der　magma

−

　 　 tische 　

Stoffe

　（

Lava

，　

Lockermassen ，

　

Gase

） 　 　 pldtzlich　und 

in

_gr6sserer

Menge

unter

　 　bedeutender 　

Hitzeentfaltung

　an 　

die

　

Oberflache

　 　der　Erde 　befdrdert　werden

．

4_）　火山 活動 （volcanic 　actMty _） とは ， マ グ マ （＋ 　 　ガス）が地表に 達し， 地 上に放 出される際に生 じ 　 　る動 的作用 をい う

．

例： _{噴火現 象} ， 火 山 性 地 震， 　 　地 殻 変 動， 噴 出 物の堆 積， 噴 気 作 用等

．

　 　 火山 現 象 （volcanic 　phenomenon ） とは ， マ グv

　　

が 地表また は地 表 付 近に達 す る際に伴っ て生 ずる 　 　 種々 _の地学 現 象_を総 称_する

．

_{従 っ て} ， 温 泉 作 用

，

　 　 変 質

・

鉱 化 作 用， 火 成岩 体の貫入， 長 期にわ た る 　 　地殻 変動等の

一

部 ま たは 全 部 が 含まれる

．

　 　 　 もの

．

　3

） 異質 （Accidental ） 噴火 を起し たマ _グマ _と成 　 　 　因 的に無 関 係 な岩石に 由来するもの

．

　

火山ガス_{や， 噴出 す る 水 溶液に}つ い ても同様な 区別 はある程 度できる か も知れぬ が，

一

般に その 由 来 を 明 らか にするこ と は よ り困 難で あろ う

．

　「比 較 的 急 速に 」地 表に放出 さ れるとい う定 義か ら

，

噴火活動は必 然 的に dynamic であり， 当然 地 震， 空 振， 地 殻変動， 地形 変 化， 地 磁 気

・

重 力の変 動， 温度 ・熱 流_量の変_{動 等 を 伴 う}

．

_{実 際に は これ らの} パ _ラメ

ー

タ

ー

が測定され， そ れ に よっ て噴 火が characterize される

．

しか し， 物 質の放 出を伴わずに ， これ らの パ ラ メ

ー

タ

ー

が 変動して _{も， そ れ}は噴 火 とは呼 ば ない

．

こ の定 義で は， 例えば開い た火口 か ら火 山ガスが静か に放 出される現 象や， 温 泉 水 が 定 常 的に流 出する現 象 を噴火現 象とし て認め るか ど うか判 然とせ ず， 問 題に な り得る が

，

これ ら は用 語 法の 必 要に応 じて その_{都 度}

，

定 義を補足 し てもよい よ うな 事 例であろ う

．

　

こ の_{定 義}に 言 う「_{地 表」 と は}

_，

_{岩石圏 （}lithosphere

_，

古典 的な意 味での_{） と大 気 圏または水圏との 境界 面 を} 指す

．

大 気 圏内へ _{噴 火 が 起 れ ば} subaerial 　eruption （陸 上噴火 ）であ り， 水 圏 内へ 噴 火すれば subaqueous eruption _{（水 底 噴 火）}で ある

．

　

Eruption また は Ausbruch を 「_{噴 火 」 と和訳し た} のは

，

あま り適 当でなか っ たか も知 れ ない

，

何 故 なら

，

ヨ

ー

ロ ッ パ 語では

，

物の突然の逸 出 が 主意であ_り ， 高 温 物 質である必 要は ない

．

し か し， 逆に 「噴 火_{」 を} volcanic 　eruption に限っ て使用する の もよい かも知 れない

．

但 し

，

「_{火」 と}い う字で 高 温に限る こ とに す る と， 低 温の水蒸気爆発 （steam 　explosiOn ） など｛

，

±， 「_噴火」 に含ま れ な くな り， 慣用 と相 異 し て 不都 合で ある

．

　3

．

噴 火の現 象 論 的 分 類 　

1

） 分類の方法 論

　

噴 火現 象を 理 解 す る ため に は

，

先 ず噴火その もの を 観察し観 測 し て記 述 するこ とが 必 要で ある

．

多くの 火 山 学の教 科 書は

，

個 々 の _噴火の_事例につ い て相 当の_頁 数を割い て お _り， その著者が 系 統 的に ま と め た， 噴火 の分類 表を載せ てい る

．

そのい くつ かをま とめ て考 察 して み る

．

　先 ず 注 目 さ れるのは， ス トPt ソ ボ リ式と か ブル ヵ ノ 式とい う よ うに

，

特 徴 的な噴 火 型 式を示 す 火 山の個有 名 を 付 し て分 類する方 法 （

Table

　

1

＞がある

．

これが N工 工

一

Eleotronio _Library

噴 火現 象の分 類とメカ ニ ズム

207

Table

　

1． Classification

　of　volcanic 　eruptions 　according 　mainly 　to　names 　of 　typica 置volcanoes

・

Mercalli _（1907_）

Strombolian

Mixed

　type

Vulcanian

UltraVUICanian

ー

．

Lacroix

（

1908

）

Hawaiian

Strombolian

Vulcanian

Pel6ean

Macdonald

（

1972

，　p

．

211

）

Baslatic

　

flood

Hawaiian

Strombolian

Vulcanian

Pe16eanPlinian （exceptionally 　strong 　Vulcanian _）

Rhyolitic

　flood

Ultravulcanian

Others

Gas

　eruption

Fumarolic

Icelandic

Vesuvian

Katmaian

Surtseyan

（Walker

，1973

） 広 く用い られ るよ うに な っ た の は

，Mercalli

（

1907

） の_{提 案}を

Lacroix

（

1908

＞が 拡 大 して ま とめ て か らで

ある

．

これは

，

von 　Wolff _（1914_）

，

　

Sapper

（

1927

）， Bullard _（

1962

） 等に ひ きつ が れ，　Macdonald （1972＞ の本で は 更に幾つ か の_追加が な されて　update され てい る

．

こ の分 類 法にっ い て具 合のわ る い こ と は

，

Rittmann

等が強調 し た よ うに

，

噴火形 式の 代 表 とし て名 前をつ _けられた火山その ものが， その型 式にあて は まら ない 様 式の 噴火 を しば しば 行 うこ と で あ る

。

Stromboli 式 噴 火は最 もよ く定義 されてい るもの の

一

つ だが

，Stromboli

火 山では， しばしば

Vulcano

式 の_噴火をする

．

Hawaii 式の墳火 自 身 人に よっ て定義

が まちまち である が，

Kilauea

や

Mauna

　Loa で は

，

Stromboli _式か ら

Ultravulcano

式まで

，

様 々 の_噴火 様 式が時と場 所 を 違 えて観察さ れ る

．

もしこ の分 類 方 法 を 否 定 す る と， Tables　3

，

4 に示 すよ う な分 類 ない し記 述 方 法を とらねばな らない だ ろう

．

Table 　

3

_左側 は， 国 際 火 山 学会 （IAVCEI ）で 出版してい る世界の 活 火 山の カ タ ロ グ に使 用 されてい る噴火の種 類を表示 す る記 号の項 目を列 挙し た もの で， 右側は久野 （

1954

） の本の 中で ， 「火 山活動の形 式 」 の記述の項臼 を まと め た もの で _ある

，

これ らは 噴 火現 象を 基 本的な要 素に 分 解し て記述し よ う と す る試みで あ る と言え よ う

．

Table　4 _{に示 し た}の は，　 Rittmann （

1960

）の独特の 分 類 法で

一

見き わめて複雑である

．

活 火山ヵ タ ロ グ の 記 号 方式は

，

日本火山 学 会で編 集 出版し てい る

Bulle・

tin　of　

Volcanic

　Eruptions _（編 集 者 勝井 義 雄 ）に も

，

他の記 述 項 目 と併用し て採用されてい る

．

これにつ い

Table 　₂

，

　

Von

　

Wolff，

s　classi 丘cation 　of　volcanic 　eruptions （von 　Wolff

，1914，

　p

．

547

）

．

Effusive

　eruption Explosive 　eruption summit

．

．

・

．

．

一・

・

・

・

・

…一．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

　 　 termina1

．

．

．

・

…・

・

・

・

…．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

　 　subtermina1

．

．

．

．

．

．

．．

fiank

　

．

…．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

　　　 の

eccentr1C 　

．

　

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

・

・

．

．

・

・

』

・

・

．

per… ・n・

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

． ．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

・

・

…一 ・

…．

皿

．

．

｛

・ ・鰍

．

・

一

…．

　　 ｛

一 一 一

…

｛

．…

．

驢鑼

『

　

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

・

・

．

lava　outflOW

．

．

．

．

．

．

…』

・

・

・

・

・

・

…『

・

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．．

．

．

．

．

．

_lava

　_outfiow

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．



．

．

．

_．Iava

　outfiow

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．



．

．

．

．

_．from

　new 　vent

　 　 　 　Hawaiian 　 　 　

Strombolian

　 　 　

Mixed

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

…・

…



_Vulcanian

　 　 　 　

Pe16ean

　 　 　 　

P

且

inian

　 　 　 　

Semi

−

volcanic 　 　 　 　

Ultravulca11

董an 　 　 　 　Indirect

Volcanological Society of Japan

NII-Electronic Library Service

VolcanologicalSociety of Japan

208

_fiigdide

Table

3.

Items

to

describe

(Catalogue

of

Activevolcanic

aetivity

Volcanoes)

andasbyadopted

by

Kuno

_{(1954).IAVCEI}

Entries

used

for

description of the kind of

volcanic activity

in

the

Catalogue

of the

Active

Volcanees

of the Werld

(IAVCEI)

central crater parasitic crater radial fissure regional

fissure

lava lake crater

lake

normal explosion nu6e ardente lava

fiow

lava

dome spinesolfatara fields,vapors phreatic explosion mud eruption mud fiow subglacial submarine

islet

tormation

tidal wave

(tsunami)

Types

of

(Kuno,volcanic

1954,

p.activity

28-38)

1

1

i1l

lava plateau aerial eruption

ejection of ash, pumiee, and scoria ejection of bomb and bits of magma

glowing avalanche

lava outflow

Iava

dome

spinefumarole,

solfatara, _geyser, het spring steam explosion

mud flow

destruction

of arable land, casua!ties

1

Table 4.Rittmann's systematic _treatment of volcanic

(Rittmann,

1962,

p.

57-59).

phenomena

I

Persi3tent

diffuse activity

II Persistent central activity

scattered central, open fissure open vent

--

vent-III Paroxysmal eruption

from

central volcanoes

IV Fissure eruption

(linear

eruption)-blocked

initial

vent

-perforation

-!

<

hot

springs, geyser,

(

fumarole, solfatara steam emission

IitCq.Ouliiilek/r8:tieOj"ection

(

slow effusion lava

domes

terminal

IliGlt/xe,'eiti,i.

mixed

scoria, ash ejection

terminal

.

mixed lateral"Plinian" pumice eruption glowing cloud Vulcanian scoria ejection mixed

.

pumlce eJectlon effusive

Imixed

explosive

ignimbrite

Phreatic

eruption

噴 火 現象の分類とメ カニ ズ ム 209

Table　

5，

　

Factors

　

defining

　

kinds

　of　volcanic 　eruptions

．

il

　

Phy

_，ical　_p・。P・rties・f・

ject

・

2，

　

Quantity

　of　ejecta

3

．

　

Explosivity

4

，

Rate　of　ejection _（time　sequence ）

5．

　

Type

　of　vent

6． Mode

　of　transportation　and 　emplacement

7

．

　

Surface

　envirenment

gas

，

　

liquid

，　or　solid temperature

viscosity

size _（and 　shape _）

intensity

_{（gas 　pressure ）} magnitude （kinetic　energy ） §patial　configuration

Centra1 ，　且atera1 ， 0r 　eCCentrlC pipe　or　

fiSSure

projection

−

free　fall

gaS　jetgravity

　

flow

_（turbulent

，1aminar

_）

subaerial

subaqueous _（water 　

depth

_）

　 　sub

・

_glacial

て， 世 界の火 山 研 究 者から特に 反 対はなかっ た と聞い てい るの で

，

噴 火の記 述の こ の ような 項 目的ア プロ

ー

チ は

一

般に認め られて い る と考え て よい だ ろ う

．

　

こ の ような噴 火 現象の_{要 素}も実は様々 な 属 性を 持 ち

，

要 素 自身の _整理分 類が 必 要で あろ う （

Table

　

5

）

・

Tab 且e　5 は未 熟な試 案である が， 論 理 的 な 不 完 全 さを 避け よ う と す る と， 火 山 学とし て の実用 性を殆 ど失っ てし ま う く らい_複雑 な 体系を作らざるを 得 ない の か も 知 れない

．

　 2）　火 山 の個有 名 をっ け た 噴 火様 式の分 類 　

一

方， 特 定の 火 山の名 前 をっ けた噴火様式の分 類 法 は ， 実 用 的 な 長 所 が あ り， おそ らく今後も何 等か の形 で生 ぎ残 るの で は な い か と 思 わ れ る

．MacdOnald

（1972）の分 類 （p

．

211

，

Table　10

−

1_）は最 近の 知 識 を無 難に ま と め てい る が， 特 定 火 山 名 以外に， 玄 武 岩 質 溶岩 台地 と珪 長質の_火砕 流 台地 を 形 成 す る噴 火 様 式 をつ け 加 えてい る

．

こ の二種の_噴火 様 式は共に， 歴 史 時代に は好 適 な 例 が ない の で ， 個有 名詞がつ い てい な い と考えればよい

．

　こ の種の分 類で は ， 古 典 的な

3

種の 様式

，

即 ち

Hawaiian ・

Strolnbolian

・

Vulcanian が最 も単純な系列

を なし てい る

．

これ らはも と も と 「_{爆 発 的」な噴火現}

象に _限り， V グマ か らの ガス の分 離の 容 易さの程 度に

よっ て区別されると 理 解 さ れ た （Lacroix

，1908

）

．

Macdonald

（

1972，

　

Table

　

10−1

）は そ れ に effusive

activity _{（溶 岩}の爆 発 的で ない 流 出 ） をつ _けた し て， すべ て の分類を

2

本建てに し た

．

こ の点は古 典 的 分 類 を 必要 以上に伸 長し たと非難されて も 仕 方が ない かも 知 れ ない

．

Hawaiian 　eruptien は本 質 的に溶岩 噴 泉 （lava　fountain_）で 特 徴づけら れ， それに必 然 的に 伴 な う溶 岩 流下も従っ て本 質的 で あ ろ う が，

Strom −

bolian

や

Vulcanian

に っ い て そ れは本質 的で ない

．

これは

Plinian，

　

Pe16ean

　eruption に つ い ても 同 じで

あ る

．Walker

（

1973

） が 言 うよ うに，　

Macdonald

（1972）が与え た区別

　　Hawaiian

　activity で 1よ噴 出物は大 部分 液 体で着 地 するが， Strombolian で は・ 噴 出物は火口を出る ときは液 体だが着地 するまで に冷 却 して固 体と な っ てい る

一

は 実用的で あろう

．

同 様 に

Vulcanian

　activity _で

1

_{よ本質噴 出 物}は 火口を出る 瞬間に すで に SQIid で _あっ た事に重点 が 置かれる

．

勿 論 liquid か solid か はあい まい な 表 現で ある が， 粘 性 係 数 等に よっ て定 量 的に定義す るこ と は困難で はな い だ ろ う

．

　

最 近の 日本に おける噴火 活 動 の 多 くは，

Strombo −

lian か Vulcanian で ある の で

，

両者 間の 区別が

，

し ばしば 問 題に な る

．

例 え ば，

1970−

1971 年の秋田駒 ケ 岳の噴 火で は， マ グマ の粘性が

Strombolian

　activity の限 界に近かっ た た め， 爆 発の際に投出 され る岩 片に は

，

明瞭なパ ソ_{皮 火 山弾}の_{構 造}を 示すものが あっ た

．

パ ソ_{皮 火}山弾は

Vulcanian

　activity に 特 徴 的 と され て お り， こ の 点で も噴 火は

Vulcanian

に近か っ た と 言 える

．

　

3

）

Walker

の分 類 　 Walker （1973）は

一

連の_{降 下 火砕 堆 積 物}の 調 査を 基に して ，堆 積 物か ら見た噴火様 式の定 義を提 唱し た

．

その概 要を

Fig・

1 に 示 す

．

横軸 は _{噴 出 物} の _{拡 散}

Volcanological Society of Japan

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210 _{荒　 　牧 　 　重　 　雄} dOO F％ 50 　 　 　 　0050 ［ 1　 　 　 5　匸O　 　 　 　 Ioc　 500 ［o｛」 　 　 　 D　 　Km2

Fig．1．

　

Plot

　showing 　relations 　between 　

degree

　of　

dispersal

_（

D

_）and 　

fragmen ・

　 　tation 　（

F

）　

for

　various _typesof_{pyrodastic 　fall}as _defined　

by

　

different

　　

types　of　eruptive 　activity

．

　 D　is　the　area　

km2

　enclosed 　

by

　the　O

．

01　

Tmax

　　

isopach （equivalent 　to　

O．

010f

　the　maximum 　thickness　of　the　

doposit

_＞

．

　

F

　　

is　the　percentage 　of　particles 　finer　than　l　mm 　on 　the　axis　of　dispersal

　　

where 　

it

　is　crossed 　

by

　

O．

1

　

T

皿ax　

isopach．

　Closed

　circles ：

basaltic

　ejecta

_，

　　

open circles ：

felsic

　types

．

　 After　

Walker

（

1973

，　

Figs．

5and 　6）

．

（dispersal ）の度合を 示 し， 縦 軸は粉砕 （fragmenta

・

tion_）の度 合を示 す

．

　

Walker

の考え で は， 噴 出 物 が 爆 発 的噴 火に よっ て広い 範囲 に ま き 散 ら さ れ る か （sheet

−forming

_） また は 火口 の ま わ りに堆積し て 丘 を つ くる か （cone

−building

_）の_差は

，

噴 出物の_噴き上げ られる高度 （噴 煙 柱の_高さ）に よ る

．

但し， 噴 火の 規 模の大小に よ る噴煙 柱の高低は標 準 化 す る必 要 が ある し

，一

方 向に 風 が 吹 くと堆 積 物が か た よ る た めの 補正 も必要である

．

そこで堆積物の仮 想 的 な 最 大 厚さの ユ

1100

の等 厚 線 が 囲 む 面 積 （km2 ＞ を 以て堆 積 物の分 散 度

D

とする

．

仮 想 的な最大厚さは， 火口か らの距 離と堆積 物の厚 さの関 係 をプロ ッ トした 図 上で

，

厚 さ を火口 ま で内挿し てその _{値を最 大 厚さ}とす る

．

粉 砕の 度合は， 堆積 物の厚さが 最 大 厚 さの 1flO であ る よ う な 地 点で 測 定し た粒 度 分 布か ら

，1mm

径 以 下の 粒 子 の_重量％を求め， その値を

F

で表す

．Fig・

1 か らわ

か る よ うに

，

通 常の

Stro

皿

bolian

　activity _{（黒 丸}で Nos

．

1

〜

8，　カナ リ

ー

諸 島の trachytic な cinder

cones ）の堆 積 物 と

Plinian

　activity のそ れ （白丸で

Nos ．

2e

〜

29；_浅間 火山

1783

年の_降下軽石堆 積 物は

Nos ．26

） とは別々 の グル

ー

プをつ くる

．

　

Hawaiian

activity の堆 積物は更に 小範囲に し か分布 し ない

．

こ れ らは互に_{移 化}する であろ うが， い ずれ も細粒部が少 く， 比較 的粗粒で ある （

F

が小さい）

．

これに対 し， 細 粒 部 が 圧 倒 的に多い のが

，

浅い 水 中噴火に よ る降 下 火 山 灰堆 積 物で，

Walker ・Croasdale

（

1971，

1972） の定 義し た Surtseyan 　activity の産 物で ある

．

　日本に おい て テフ ロ ク卩 ノ ロ ジ

ー

の対 象と な る よ_う な降下 火 山 灰

・

軽 石 堆 積 物は

，

その 殆ど全 部が

Fig．

1

の Plinian （

〜

sub

−

_{plinian）墅墜に属 する}

_．

_{その 多 くは}

細 粒で あるが， そ れは火 口 か らの距 離 が 遠い ため であ

り，

Fig・1

の F の値は必 ず し も大 ぎ くはない と 考 え

られる

．

Strombolian や

Hawaiian

　activity の堆 積

物は， その 規 模が小さい の で ， 地 層 と して生 き残る チ

ャ ンスが 小 さ く， その よう な古い堆 積 物を判定するの

は困 難で ある

．

　 4）　 個有 名 型 分 類 法 の 欠 点

　 Pel6ean　activity の本 質ば nu6e 　ardente （熱 雲）

の_{発 生}にある が， タイ プの

Pe16e

火 山 1902 年 （そ し て

1929−1937

年 ）の 噴火で は山 頂に生成し た 1ava dome の存 在 が 特 徴 的で あ り，これ を採る か どうか で

，

こ の語の _適用 範 囲 が 大 幅にち がっ て くる

．

更に 最 近 火 砕 流に つ い ての知識が増え る と， Pe16e の もの は 小 型 の ，あ ま り重要で ない形 式である こ とが判 明し て来て

，

Pe16ean 　eruptien とい う語を使 う魅 力は失われた

．

Plinian　activity _も 79 _年の Versuvio 火 山の噴 火 そ

の ものが

，

大 量の gas　

blast

を伴っ た点で 通常の造 山

帯の_安山岩 質火 山の_噴火と は異 な る点があ り， 何 処に

力点を 置 くか が 問 題 と して残 さ れてい る

．

や は り大 量

の降 下 軽石 ・ ス コ リア

・

火 山灰 を発生_する 「爆 発_的」

噴 火 活動と定 義す るのが よい だろ う （Walker ， 1973）

．

こ の点

，Imbo

が提唱 し た

Vesuvian

　activity が， 1

日

〜

数日間つ づ く， 火 口か らの強 大 な 9aS　Strea 皿 ing の _phase に限 定 さ れるとすれ ば

，

その イメ

ー

ジ は，

は っ ぎり し てい る　 （

Perret，

1924）

．

　Ultravulcanian eruption は現在では phreatic 　ま たは steam 　 ex

。

喧 火 現 象の_分類とメ カ ニ ズム 211

plosion とい う語に置換え られ てい る場 合 が 多い

．

む

し ろ， gas　eruption （

Macdonald ，1972，

　

Table

　

10−

1）

との_{差 異}が 不 明瞭で _あり，混 乱 を 起 す 可 能 性が 大きい

．

　 Vulcanian 　activity の タイ プ である， 地 中海エ オ リ ア 諸島の

Vulcano

火山の火ロ床に は， 特 徴 ある水 冷 割れ 目 や 破 砕 構造を 表 面に もつ パ ソ皮火山弾が多量に 散 在し て お り， 噴火の様式は hydrovolcanic （

Surtse−

yan ） に近い _もの で は な か っ た か とい う疑い を抱か せ る （中村

一

明， 個 人 談 話 ）

．

Hawaiian 　activity は溶 岩 湖の生 成が本質 的である とする 人 も ある　（Rittmann

，

1962）

．

Mixed

　eruption は ふつ う， 爆 発 的 活動と平 行し て

，

あるい は殆 ど同時に 溶岩の流 出が行われるよ うな噴火活 動を 指 す が （Rittmann ，

1960

他 ），　

Mer −

calli _（

1907

_）の分類で は，　

Strombolian

と Vulcanian の 中 間 的 な 爆 発 的 噴 火 を

‘

‘

mixed 　type” _{と呼ん だの}

で注意を要する

．

　 Von 　Wolff （1914 ）の_{分 類}は （

Table

　

2

_{）， 溶 岩流出}

と爆発 的 噴 火 をは っ き り分けた例であり

，

火山の個有 名の つ いた 噴 火の タ イ プ はすべ て爆発的 噴 火の カテ ゴ リ

ー

に入 れ られてい る

．

　以 上の ように

，

火 山の個有名をつ _けた噴 火 様 式の分 類 法は， 現 在で は定 義があま りに も あい まい で誤 解 を 招くお そ れ が き わめ て大 きい と言わざる を得ない

．

と い _うよ り は， 研究 者 毎に 定 義が 異っ て い て， し か もそ れ が厳 密に 表 現 され ずに使 用 されるので， 最初か ら喰 い ち がっ て い ると言っ た方が よい だ ろ う

．

私の個 人 的

な考え で は，

Strombolian

，　

Vulcanian

，　

Plinian

以外

の名 称はなるべ く使わ ぬ よ う にすべ きである

．

例 え ば

Hawaiian

の かわ りに溶 岩 噴 泉ま た は更に

lava

　out

・

flow

　

from

　

fissure

_とか formation 　of　spatter 　cone

とか必 要 な現 象 を 追 加して記 述 する よ うに し

，

Pe16ean

と呼ばずに， 火 砕 流の噴出と記 述し， 更に火 砕 流の種 類 を 細述する よ う にすべ _きである

．

　

5

）　噴 火の要素に分 解 する分 類 法 　

Tables

　

3，5

に示 し た ような， 「要素分解型」の分 類

・

記述 方 式は， 要素を 独 立に い く らで も 増やす こ と が でぎるので， 際限 な く複雑 化する おそれ がある

．

問 題はどの パ ラ メ

ー

タ

ー

を重視 し て系 統 的に まとめ るか で あろうが， 例 えば Rittmann （1960）の分 類 をみ る と， そ れ が如 何に 困 難で ある か

一

少 くとも他 人にそ の趣 旨 を 伝 達 し理 解 させ るこ とが 如 何に難 しい かわか る と思 う

．Rittmann

が重 くみ た要 素の

一

つ は長 期 間 に わたっ て の事件の時 間 的 配 列で あり， 個 々 の火 山 体 やマ グマ 体の 生成

・

発展

・

消滅の プロ セ ス に おける噴 火の位 置 を 重 視し てい る点で あろ う

．Rittmann

はマ グマ _が地表に_達し て最 初に ひき起す爆 発 的 噴 火を， そ れ 以 後の ， 定常化 し た噴 火と区 別して，

Initiale

　

Aus ・

bruch

_（

initial

　perforation ） と呼ぴ， 噴 火の メ カニ

ズム や 噴 出 物の性質が 特 徴 的に 異る事を強 調し た

．

ま た彼の定 義する

Plinian

嘖火は，

一

般の定義と異 な り， 噴 出するマ グマ の組成 が 分 化 作 用に よっ て異っ て い る_事を必 要条件 として い る

．

これは

79

年の

Vesu ・

vio の_{噴 火}の_際， き わめ て 明 瞭に観 察された

．

こ の よ うに

，Rittlnann

は火山の_{噴 火 活動}を， もっ と広 範 囲

Table　

6．



Types

　of　volcanic 　eruption 　as 　

de

丘ned 　

by

　the　

kind

　of　ejecta

．

1．

Gas　emission 　

from

_：

　 　 　 　

A ．

　

fUmarOIe，

　SOIfatara _，　etC

，

　 　 　 　B

。

Open 　vent

，

　crater

2

．

Emisslon

　of　aqueous 　so 畏utions 　from ：

　 　 　 　

A ．hot

　and 　cold　springs

　 　 　 　B

。

temporary 　vent

，

　crater

3・ Emission

　of　gas十 solid （including　semi

−liquid

_）particles：

　 　 　 　

A ．

gas 十 accessory 　and 　accidental 　fragments

B ・

_gas十essential _（土accessory ）

fragments

　 　 　 　C

．

　gas十liquid　particles

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

．

4

．

Emission

　of　liquid　magma _（艮ittle　_{gas ）}：

　 　 　 　

A ，lava

　lake

　 　 　 　B

．

且ava 　

flow

　 　 　 　

C ．

endogenous 　

lava

　dome

　 　 　 　D

．

plug　dome ，　spine phreatic

Pel6ean

．

｝

　Vulcanian 　

PlinianStrombolian

｛

，＿ ，。、。、。g

Volcanological Society of Japan

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212 _{荒 　 　牧 　 　重}雄

Table

　

7．

　

MQde

　of　transportation　and 　emplacement 　of　eruption 　products

。

1

．

　

Gas

：

　 　 　

A ．

streaming 　

一

→ free　atmospheric 　

dispersa1

2．



Gas

十solid _（

〜liquid

_）particles：

　 　 　A

．

streaming _（

jet

_）

　 　 　 　

一

一

→

free

　

fall

_（± wind ）

　 　 　

一

→ turbulent _，　

fragmental

　gravity　

flow

（pUreclastic　

yZow

）

　 　 　

B ．

propulsion　by　gas　explosion

　 　 　

− 一

→

free

　

fall

_（±wind ）

　 　 　

一

→ turbulent

，

　

fragmental

　gravity　

flow

_（pyroetastic　

jlow

_）

3． Liquid

（

−

semi

・

solid）：

　 　 　 A

．

viscous 　

gravity

　flow _（

tava

　

flow

，1

αva　

dome

）

　　　 B ，

gravity　slope 　movement _（

tatus，

　stope 　

aeposit

_）

4

．

Water 十 solid 　_particles：

　 　 　

A ．

gravity　flow _（mud _ガoω

，

　

flood

，

　sub αqueous　se（

limentatien

）

な 地 学的 環 境の 中に 位置づ け よ う と し た ため

，

Table 4 に 示 すよ うな， ある意 味で特異な分 類を提 案し たの で あろ う

，

　 Table　5 に _掲げた墳 火を炭 定 する因 了の う ち で _噴 出 物の性 質 を 中 心に 噴 火の形 式を分類し て み た の が Table　6 で ある

．

斜字で 示 し たの は前に述べ た， 個 有の火 山 名 をつ けた噴 火 形式で _ある

．

最初に述べ た よ

うに

，

_噴気孔 （

fumarole

）や溶 岩 湖 （lava　lake ）の

活 動は， あ ま り急 激 な 変化を示 さず 噴 火の定義に含め て よい か ど う か確かで ない が， こ こ で は 比較の た め含 め た

，

噴 火 現 象の _{多 様}性を規 定 する他の 有 力 な 因 子 は， 噴出 物 が 火口を 離 れてか ら どの ように移 動し， 堆 積す る かの過 程で ある （Tab 置e　

5

の 6）

．

実は こ の因 子ば ，

Table

　

5

の

7

の 因 子 と共に ， 他の 因子と や や 属 性を異にする

．

何 故な らこれ ら

2

つ は

，

地 学で 言 う 外 因 的 （exogenic _）なプロ セ ス に関係す る もの であり

，

こ の面 を 深 く追 うと

一

種の堆 積 論 （sedimentology ） を構 築するこ と になる

．

しか し

，

内 因的 （endogenic ） な 因 子は_{噴 火現 象}の原 動 力 を 追 及 する際に 重要である の に対 し， 噴 出物が， どの よ うに して運 搬

・

堆積さ れ るか とい う プロ セ ス は， そ れに よっ て生ずる火山 体 や 堆積 物の性 質 を 規 定 する の に 主要な役 割 を 果 し， 現 象 論 的に ， そ し て実用面でぎ わめ て重 要である

．

Table 7 に

，

その分 類 試案を 示す

．

火口を 出 発 する ときの_噴 出物の種 類 （状態 ）に よっ て 4つ に分けて あるが

，

移 動の様 式は ， 1）ガX の 大気 中へ の拡 散， 2）粒 子の空 中 落 下，

3

）粉 体の乱 流， 4） 流体の流れ （層 流ま たは 乱 流 ）， 5） 固体破 片の転動等に分 け られる

．

こ の うち 1_）をの ぞき， すべ て は重力に よ り運動の エ _ネル ギ

ー

を 与え られ るのである （爆 発の初 速はガ ス圧に ょっ て与 え られる）

．Pel6ean

　P

．

lei

_{火 な ど}

，

_{火 砕 流を}発_{生 する}噴 火は

3

）の粉 体の乱 流に よ る移 動に よっ て特 徴づけ ら れ る

．

火砕 流は

，

_前に_述べ た別 種の 分 類 方式で は， 種 々 の噴 火 形 式に よ っ て生 じ得る が， 噴出物の 運 動

・

堆 積 様 式に おい て共 通の 特 徴をもつ のである

．

4．

噴火の メ力ニ _ズ厶 　1） 噴 火の原動 力

　

噴火の直 接の原 因はマ _グマ _{が 地}表_{近 く}に 上昇するこ とで ある

．

マ _グマ _が地下 深 所_{か ら}上昇す_る原 因に は次 の よ うなものが考え られて い る

，

　 　

i

） 岩 石の部 分溶融に よっ て生じ たY グマ は 周 囲 　 　の岩 石より軽い の で 浮 力に よ り 上昇 する

．

充 分に 　 　大 量の珪 長 質 （花 崗 岩質）マ _グマ _の団塊_に つい て

　　

は浮 力に よっ て周 囲の岩 石 を 押 し のけて 地殻上部 　 　へ _{ゆっ く り上}昇し て行 くモ デル が

，

広 く受 け 入 れ 　 　ら れ てい る （

diapir

　intrusion_）

．

マ _グマ の密 度か

　　

ら推 し て， 地下 数 km 位に存 在 する と考え られ

　 　てい る

，

マ グマ 溜 _り　（magma 「ese「voi 「）は・ 周

　　

囲の岩石 とマ グマ _{が浮 力的}｝こ_{釣 合}っ た た め に生じ 　 　る と考え る 人が多い

．

　　

深所か ら地 表まで 通 路 が保持 され て い る 場 合 に

　　

は， マ グマ の発 生源 が 充 分 深 け れば， 密 度の差の

　　

積 分に 見 合 う高さ だけマ _グマ の柱 が 平 均の地表面

　　

より突 出 する こ と も 可能である（Eaton

・Murata

， 　 　

1960

他 ）

．

火 山 体の山頂 火口す れすれまで マ グマ

　　

柱の頂 部が達 して い て， 月 や年 単 位の長さ で み る 　 　と 静 水圧的に 釣り合い の状態に ある例は ， 日 本の 　 　活 火LLI　

IC

_もしば_しば_{み られ る}

．

　　

ii）こ の よう な状 態に _，

一

_時的に周 囲か ら圧縮応 N工 工

一

Eleotronio _Library

噴 火 現 象の分 類 とメ カニ ズム

213

　　　

力を受 けれ ば 火 道 中の マ グマ _{は， 地表}に_押し出 さ 　 　 れて噴火 が起る であろ う

．

昔か らポ ピ

ュ

ラ

ー

な 考 　 　 えで ある が

，

最 近では 中 村 （1971， 1975） が 言龠 じ 　 　 　 てい る

．

　 　 iii）マ グ マ 中_に溶解_{して い る ガ} ス _{成 分 が 分 離 し} ， 　 　 独 立 し た ガ ス相 をつ くる と， 液 体の マ グマ と気 泡

　　

の集 合体の体 積が増 加 し その

一

_部は 地表に_盗れ出 　 　 て噴 火 が 起 きる

．

溶 岩流 出 （effusive _） の噴 火 形 式に は上 記いずれの 原 因 も考え ら れ るが， 水 蒸 気 爆発以外の爆 発的 （explo

・

sive _{）な噴 火は iii）がその直接の原 動力で ある}

_．

　

2

）　マ グマ 中の ガズ成 分の挙 動 　 マ _グマ _中の ガ ス成 分の_大部 分は， H・

O

で あるとい うのが

一

般の定 説で ある

，

そ して他の揮 発 成 分に比べ て ， 溶質と し ての

H20

は珪 酸塩溶 液で あ るマ グマ の 物理 化 学 的 性 質に最 も著 しい 影響を与え る成 分である と言え る

．

種々の マ グマ _中の H20 の溶 解 度は Ha

−

milton 　et　aL （

1964

）や

Burnham

　et　aL _（1962_{） 等} に よっ て測 定 さ れ た

．

玄 武 岩 質マ グマ は 500bar で L6 _％， 2000　bar で 4

．

5％， 流 紋岩質v グマ は

500

　

bar

で

3

％

，2000bar

で

6．

5％ wt の H20 を 含み 得る

．

しか し， 地 下に垂 直にのびるV グマ 柱の中で は， 深 く な れば全 圧が増 大し

，

そ れに 伴っ て H・

O

の量が増 大 す る か と 言 うと

，

実 際は そ うで は ない ら しい

．

Goran ・

son _（

1937

_）の

NaAISi308−

H20 _{系の詳 細 な 実 験 を 基} に し て

，

マ _グv _中の H20 の

‘

‘

Osmotic

　

pressure

”

_を 重 力 場にお い て考 察し た結 果 （Verhoogen ， 1949） をま と め たのが

Fig，

2 で あ る　（Kennedy

，

1955； Burnham ， 1967 ）

．

図の負の勾 配をもつ 曲 線は NaAl

・

Si30s

の_溶融 体 （珪 長 質マ グマ に 近 似 され る） 中の H20 の飽 和 （溶解）曲線で_ある　（T

＝

945CC _）

．

_正の 勾 配 を持つ 曲 線_群はそれぞ れの示 された H20 の分 圧 に 相 当する H20 の含 量を示 す

．

破線は

Goranson

（1937）の 値に_基い て

Kennedy

（1955） が 与 えた もの

だ が

，Burnham

（1967＞ は NaAISi30s の melt _中の

有 効 分 子 量は分 子 式の ユ

14

_（fti　65

．

591mole _{）が よ}い と 考えて_{実 線}の よ うに し た

．

い ずれ の場合 もマ グマ _住の 下 部に 行 くに _従っ て H20 の量は減 少 する

，

即ち H・O に不 飽 和 リマ グマ _{柱 を 長時間放 置し て平衡に 近づか せ} る と

，H20

は上 部に濃 集 する ようになる

．

マ _グ マ _柱 の最 上 部 が 常に 最 初に 飽和点に 達し

，

外圧に 打ち勝っ て火口が開 き

，

H20 が ガス と して_{分 離す}る と爆 発 的 噴 火 が起る

．一

旦外圧が減少 す るとマ _グマ _柱の頂 部は 更に過 飽 和に な り， 発泡し， 上昇する と更に減 圧され o 1

．

o 02 岳 ρ 乂

_、

冨

曽

2 3

，

0 4

．

0 、 、 　 、 　 　 丶 　 　 、

　　　 し

Pe　H20

！

．

　O

．

5Kbar

．

＼

， 、 ノ 〆 ノ

”

　 ’ 　 　 ， ’ 「 ’

！

／

　 　 ’ 　 　 　 ， ’ 　 　 　 　 ， ’

”

， 「 ー ー 「 「 ’ ー 1 ノ 　 　 　 　

ノ

！ 　 ，

11

　 　 　 　 ’ 　 　 　 　 ， ’ ， f 「

”

ご 重 」 1 「 PeH20

＝

＝

譬

．

O　Kbar Pe　H20Pt2

．

O　Kbar 　 　 ノ 　 　 ノ 　 ！ 　 ノ ！ PcH30Kbar 　 　 　 〆 　 　 ！ 　 　 ！ 　 ！ 　 ！ 　 ノ 〆 1 0　 　1　 　2　 　3　 4　 　5　 　5　 　7　 　8

　 　 　 　 XH20

，

　weight 　per：ent

o 2 4 6 ∈ 琶 ご 己 oO8 10

＼

：

：

9　 　10

Fig．

2

．

　 Equilibrium 　

distribution

　of　water 　in

　 　amelt 　of　a　composition 　NaAISi30s 　in　the

　 　gravitational　

field

　of　the　earth

．

　

Curves

　 　with 　positive　slopes 　are 　the　equipotentia 夏 　 　curves 　

for

　

d

三fferent　partial　pressure 　of

　 　water

．

　

Dashed

　curves 　are　those　derived

　 　

by

　

Kennedy

　（

1955

） assuming efFective

　 　皿 olecular 　weight 　of　

262

　_g

，

「_mol

．



Molecular

　 　weight 　

is

　65

．

5　

g

_〆mol 　for　the　_{solid　curves}

　 　（after 　Burnham

，

1967

_）

．

て_{発 泡}が加 速され る

．

若し もマ グマ 柱 内の H20 の量 が飽和 曲 線の よ うに なっ てい た ら

，

自 己 励起 的に はげ しい _{爆 発 的噴火}が起

D

， マ グX 柱は自 己の エ ネル ギ

ー

に よっ てその殆 ど 全 部 が 地 表に 噴 出して し ま う だ ろ う

．

こ の ようなモ デル に相 当 する噴火 も実 在する か も 知れ ない

．

しか し， きわめ て多 くの中 心 噴 火 （中性の マ グマ に ょ る　

Plinian

噴火 ） は

， 一

定の パ _タ

ー

ンを と り

，

最 初が最 も爆発 的で軽 石 や 火 山 灰 を 多 量に 放 出 し， 次に中 位の爆 発 度で 火 砕 流の噴 出 が あり

，

最 後は 爆 発 的で ない 溶 岩 流 出で 終 わ る とい _{う順 序}を ふ む （Aramaki

。

Yamasaki ，

1963

）

．

地表に 放出 され るマ グマ _は 明_{らか に時 間 と共に}

HuO

_{含 量が少 な くな る}

，

これは 墳 火 前に地 下に存 在 し てい たマ _グマ 柱_は

Fig・

2 の正の勾配の 曲線に 沿 うよ うな H20 の組 成を持 っ て い た た め であろ う （

KenneCly

， 1955）

．

　 Hekla 火 山 （

Thorarinsson，1954

＞

，

富土火山 1707 年の_噴火 （Tsuya ， 1955），　 Vesuvio 火 山 79 年の噴

Volcanological Society of Japan

NII-Electronic Library Service ▽oloanologioal _Sooietyof _Japan

214

荒 　 　牧 　 　重 　 　雄 火 （

Rittmann ，1960

） 等多 くの

Plinian

噴 火では

，

噴火が進むにつれて， より分 化 作 用の進ん だ 組 成か ら よ り進 ま ない ものへ _と噴_{出 す}る マ _グマ の組成が変化す る

．

大 規 模な Plinian 噴火は ， 102

〜

103 年の間隔を置 い て く りか え され る か ら

，

こ の オ

ー

ダ

ー

の 時 間 内に

O ．

1〜

_数

km3

の _容積の マ _グマ 柱の _{内 部}で

H20

の上部 へ の移動が起

D

， そ れに 伴っ てア ル カ リや Si が 上 部 へ _{濃 集す る と 推論さ れ る}

．

Kennedy _（1955_）は

H20

の移 動は マ グマ 中の拡 散に よ る と 考 えたが_， Matsuo 〔

1961

） が指摘し たよ うに

，

H20 の分子拡散と す る と 拡散 係 数 （

D

） が

10−

11cm2 〆sec 位で 遅 す ぎて全 く問 題に な ら ない

．

マ グマ 中の H20 は

OH 一

と

H 〒

に完 全に分 解し てい ると考 えると D は 少 しは 大 ぎ くな る が （Burnham

，1967

）

，

そ れ で も 上記の よ う な Plinian activity を く りかえ す二 とは 難 しい

．

そ こで考え られ るの は気 泡 を 発 生さ せ てマ _グマ 中_{を 上}昇_{さ せ る}モ デル である （

Matsuo ，

1961 他 ）

．

気 泡 が 小 さ くて もその上 昇 速 度は 充 分 早い の で

，

数百年 間で 次の大 噴 火 を準 備 する こ と は可能に みえる

．

しか し， マ グマ 柱の下 部で 気泡を発 生さ せ る に は

，

その部 分 が

H20

に過 飽 和で ある こ と が必要であり， Fig

．

2 の モ デル とは矛盾す る

．

これは ， か な り致 命 的な困 難さであ り， 現在 流 行 のモ デル に は どこ か根本 的に ょ くない _点がある と考え られ る

．

　 多 くの Plinian 噴 火で は， 最 後のス テ

ー

ジ i二溶 岩 流が 流 出 する

．

その 際マ _グマ _が完全 に 1相であ り

，

発 泡 して い ない と し た ら， その流 出 現 象に は 何 等か の し ぼ り出 しの メ ヵニ ズ ム （例えばテク トニ ッ クな応 力） を考え る必 要が ある

，

もしガス 成 分の過 飽 和 が Plin

−

ian　cycle の原 因で_ある とすれば， 溶 岩 流出の際の マ グマ _{もわずか だ が発泡し てい て} ， その た めに あふ れ 出 た と考えれば よ い だ ろ う

．

こ のモ デル に よると， 自発 的噴出能力のあるマ グマ 柱の_部分の 最 下 部で _もガス成 分に過飽和であっ た事に な る

．

　 Hawai 玉

O

_火山 の_{噴火様 式}に つ い て は

，

パ ラメ

ー

タ

ー

ボ 可 成 定 量 化 されて い る

．

Kilauea 火 山に は， 上 部マ ソ ト ル か ら

0．

5wt 傷 の H20 を 含ん だ ソ レア イ 　ト質 玄武岩マ グマ （

Moore ，

1965 ＞が 107　ms _，rmonth 　の割 合で _{定 常 的}に供給さ れ （

Swanson

，

1972

）

，

比 較 的 小 さ なマ _グマ 溜 _{りお よ び} リ フ トゾ

ー

ソ の_下を走る割 れ 目内に蓄 積され る

，

マ グ マ _{溜 り}の 内圧は 高ま り， 火 山 体は膨脹する

．

山頂 火口 ま た は rift　zone の

一

部 が 開口する と溶 岩 噴 泉 や 溶 岩 流 出が お こる

．

物 質の バ ラ 　ン ス に は ガス 相の存在を考え る 必要は な く， ハ ワ イの 火 山 体の 中で は マ グ マ の 発 泡 度は ゼロ か_， きわめ て小 さい と考え られ る

．

　

3

＞ 発泡と粉 砕 　爆発的噴火の形 式は， ガ ス成 分 が 液 体の マ グマ か ら 分 離 し

，

生 じ た 気泡が如何に 成 長す る かの プロ セ スで 決 定 され る （Verhoogen ，

1951

）

．

これは

dynamic

な 過程で あ り

，

多くの因子 が複 雑に関 係 し合っ てい て， 簡単 なモ _デル で は 歯 がた たない （Verhoogen

，1946

， 1951； McBirney

・Murase ，1971

他 ）

．

　 Verhoogen

（1951）に よ る と， マ グv が お だ や か な　lava　

lake

activity _{を す る か}

_，

_{中程 度}の

，

灰 を殆 ど降らせ ない St「ombolian 　activity _{を する}か ， あ るいは大 量の 火 山 灰を生 産 し爆 発 的 な

Vulcanian

　activity _{を する か} の_差は， 発 生 し成 長 する気 泡 が， 浮 力に よ り上 昇し， 小さい 気泡に 大ぎい ものが追い つ い て， のみ込んで し ま う 速度と， 気 泡の半 径が増 加 し， 隣同志の間の距 離 が 減 少 して 行 く速 度の か ね 合いで 決 ま る

．

しか し

，

McBirney

_（1963， ユ969）に ょ ると， マ グマ 柱で の気 泡の上 昇 速 度より も発 泡に よ るマ _グマ _{自 身}の 火道 内で の 上昇 速度 の_方が は る か に大きい の で

，

気 泡の 上昇速 度はあま り重要 な 因 子｝こはな らない

．Lava

　lake _や ，

流 動 性に_富ん だ Stro皿 bolian　activity に の み_有効 な

モ デル で あろ う

．

McBirney （1963）は

，

む し ろ

，

発

泡後の気 相 と液相の体積比が重要だ と考 えた

．

こ の因

子は マ _グマ _中の ガス成 分 量が低い 場 合 とか

，

水 底 噴火

の よ うに 地 表の 圧 力が 高い時に は重 要で ある（P

・

216）

・

　 McBirney

・

Murase （1969）に ょ る と， マ グ マ の

tensile　strength _{と表 面 張 力 も} ash　

for

_皿 ation _に重

要である

．

発泡 度の小さい うちは tensile 　strength が 利 くが， 高 度に 発 泡し て， 気 泡 同 志 が くっ つ い て変 形 して もなお ， ち ぎ れ ない よ うな場 合 （leticuliteの 生 成 ）は ， 表 面 張 力の大小や そ の変化， 特に

H20

の移 動脱出に伴 う変 化が利 くと考え た

．

し か しいずれ の場 合 も 気 泡 中の ガス_圧が著しく小さい_時にのみ有 効 な 議 論であ る か ら

，

Vulcanian 　eruption の際に大 量の 火 山灰が生 産 されるのは， 多 数の気泡が急 激に 成 長し， マ グマ が破砕さ れ た瞬 間の ガ ス の余 剰 圧 力 が高い とい

　

う Verhoogen （1951）の モ デル が最も重 要で あろ う

．

Verhoogen

ぽ

，

‘

‘

ash 　

formation”

の度合を 決め る際

に， マ グマ の粘 性は キ ャ ソ セ ル す る の で ， 結 果 的に は， 気 泡の 核生 成 速 度のち がい で 表現するのが よい と

　

し たが， それ を決め る重 要な 因子 と して マ グマ の過 飽 和の度合と

，

時間に対 して の その増 加の割 合が ある

．

Verhoogen

（1951）は

，

マ グr 中の 気 泡 生 成は過飽 和 N工 工

一

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