火山の噴火に場所や条件による違いがあるのは、地下のマグマの性質、含まれる火山ガスの量、マグマの上昇速度、水との接触、火道の形や噴出量などが火山ごと・噴火ごとに異なるためです。その結果、溶岩が比較的穏やかに流れ出す噴火もあれば、火山灰や軽石を高く吹き上げる爆発的な噴火、水蒸気の急膨張で起こる噴火もあります。
「この火山はいつも同じ噴火をする」と考えるのは正確ではありません。同じ火山でも、地下へ供給されるマグマの量や組成、火口付近の水の有無などが変われば、噴火の仕方は変化します。噴火の違いを理解するには、場所そのものよりも、その場所でどのような地下条件がそろっているかを見ることが大切です。
噴火の違いは何で比べるのか
火山の噴火には、溶岩流、溶岩噴泉、火山灰の噴出、噴石、火砕流など、さまざまな現象があります。違いを比べるときには、主に「どのような物質が出るか」「どれくらい爆発的か」「噴出物がどこまで届くか」「どれくらい長く続くか」といった点に注目します。
米国地質調査所（USGS）は、噴火様式を左右する主な要因として、マグマの化学組成、結晶量、温度、溶けている火山ガスの種類と量、水との相互作用、さらにマグマの噴出量や噴出率を挙げています。
つまり、噴火の違いは単純に「火山の大きさ」だけで決まるわけではありません。地下のマグマとガス、水、火道、供給速度などの組み合わせが重要です。
マグマの粘り気が違うと噴火も変わる
噴火の違いを生む代表的な条件が、マグマの粘性、つまり流れにくさです。
一般に玄武岩質のように比較的高温でSiO2が少ないマグマは粘性が低く、流れやすい傾向があります。一方、デイサイト質や流紋岩質のようにSiO2が多いマグマは粘性が高く、流れにくくなりやすい傾向があります。
粘性が低いマグマでは、内部の気泡が移動しやすく、火山ガスが比較的抜けやすくなります。そのため、ガス圧が急激にたまりにくい条件では、溶岩流や溶岩噴泉を主体とする比較的穏やかな噴火になりやすくなります。
反対に、粘性の高いマグマでは気泡が抜けにくく、ガスがマグマ内部に閉じ込められやすくなります。圧力が高まった状態でマグマが破砕されると、火山灰や軽石を大量に放出する爆発的噴火へつながることがあります。
火山ガスの量と抜けやすさも重要
マグマには水蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄などの揮発性成分が溶けています。地下深くでは高い圧力のため、これらの成分の一部はマグマに溶けた状態で存在できます。
マグマが上昇して圧力が下がると、揮発性成分が気泡として分離し、膨張します。気象庁は、火口が開いてマグマの圧力が下がると一斉に発泡して体積が増え、マグマが噴出すると説明しています。
ここで重要なのは、ガスが多いかどうかだけではなく、どれだけ効率よく外へ抜けられるかです。ガスが多くてもマグマから徐々に抜ければ、爆発性が弱くなることがあります。逆に、ガスが逃げにくい状態では、内部圧力が急激に高まり、爆発的な破砕が起きやすくなります。
マグマの上昇速度が違うと噴火様式が変わる
マグマが地表へ向かって上昇する速さも重要です。ゆっくり上昇する場合、気泡が成長して火道の壁や割れ目を通じてガスが抜ける時間が確保されることがあります。
一方、マグマが急速に上昇すると、ガスが抜ける前に圧力が大きく低下します。すると気泡が急速に膨張し、マグマを細かく破砕して爆発的噴火につながる場合があります。
ただし、上昇速度と噴火様式の関係はマグマの粘性や火道の状態にも左右されます。上昇速度だけを見れば噴火を説明できるわけではありません。
水がある場所では噴火の仕方が大きく変わる
火山の地下や火口周辺に地下水、湖水、海水などがあると、マグマだけの場合とは異なる噴火が起こることがあります。
気象庁は、地下の水が加熱されたり減圧されたりして急激に水蒸気となり、その膨張を駆動力とする噴火を「水蒸気噴火」と呼んでいます。この場合、新しいマグマが地表へ出ないこともあります。
一方、地下でマグマと水が直接接触し、水が急激に気体へ変化して膨張することを駆動力とする噴火は「マグマ水蒸気噴火」です。湖、海、地下水の多い場所では、水との相互作用によってマグマが細かく砕かれ、爆発性が高まることがあります。
したがって、似た組成のマグマでも、水が豊富な環境と乾いた環境では噴火の仕方が変わる可能性があります。
火道の形や詰まり方でも違いが生まれる
地下のマグマが通る火道も、噴火様式を左右します。火道が比較的開いていてガスやマグマが連続的に移動できる場合と、粘性の高いマグマや岩石で出口が狭くなっている場合とでは、圧力のたまり方が異なります。
出口が狭い、あるいは一時的に閉塞していると、地下でガス圧が高まりやすくなります。その後に閉塞部分が破壊されれば、急激な噴出が起こることがあります。
逆に、火道が開いた状態が保たれていれば、火山ガスや溶岩が比較的連続的に放出される場合があります。
噴出量と噴出率でも規模や様式が変わる
どれほど多くのマグマが、どれくらいの速さで地表へ供給されるかも重要です。
USGSは、噴火様式がマグマの性質だけでなく、噴出するマグマの体積や噴出率にも左右されると説明しています。短時間に大量のマグマとガスが放出されれば、巨大な噴煙柱が形成され、火山灰や軽石が広範囲へ拡散することがあります。
一方、マグマの供給量が少なく、ゆっくり流出すれば、同じ組成でも比較的穏やかな溶岩流として現れる場合があります。
場所による違いはプレート環境とも関係する
世界の火山は、沈み込み帯、海嶺、ホットスポットなど異なる地質環境に分布しています。気象庁は、日本のような沈み込み帯では、沈み込む海洋プレートから供給される水の働きで上部マントルの一部が溶け、マグマが形成されると説明しています。
一方、海嶺では上昇したマントルが圧力低下によって溶け、ホットスポットではプレート内部でもマグマが供給されます。
こうした生成環境の違いは、マグマの化学組成や揮発性成分の量にも影響します。そのため、沈み込み帯の火山とホットスポットの火山では、典型的な噴火様式に違いが見られることがあります。
ただし、「沈み込み帯だから必ず爆発的」「ホットスポットだから必ず穏やか」と決めつけることはできません。個々の噴火では、水との接触や火道の状態など別の条件も重要です。
ハワイ式噴火はなぜ比較的穏やかなことが多いのか
ハワイの火山では、比較的低粘性の玄武岩質マグマが多く噴出します。USGSは、流動性の高い溶岩では膨張する火山ガスが比較的穏やかに抜けやすく、溶岩流や溶岩噴泉を主体とする噴火になりやすいと説明しています。
このような特徴から、流動性の高い溶岩が継続的に流出する噴火は「ハワイ式」と呼ばれます。
ただし、ハワイの火山でも常に非爆発的とは限りません。地下水との接触や火口地形、マグマ供給量の変化などによって爆発的活動が起こることがあります。
同じ火山でも噴火の仕方が変わる例がある
「火山ごとに噴火様式が決まっている」という考えが正確でないことを示す例の一つが、ハワイのキラウエア火山です。
USGSの研究によると、過去約2500年間のキラウエアでは、溶岩流を主体とする時期だけでなく、水蒸気噴火やマグマ水蒸気噴火を繰り返す爆発的な時期もありました。爆発的な時期には、山頂カルデラが地下水面と交わることなどが噴火様式に影響したと考えられています。
この例からも、同じマグマ系を持つ火山でも、火口の深さ、水の存在、マグマ供給量などが変われば、噴火の仕方が変化することがわかります。
ストロンボリ式・ブルカノ式・プリニー式は何が違うのか
噴火様式は、代表的な火山にちなんだ名前で分類されることがあります。
ストロンボリ式
火道内で成長した比較的大きなガス泡が破裂し、溶岩片や噴石を間欠的に放出するタイプです。小規模な爆発を繰り返すことが特徴です。
ブルカノ式
粘性の高いマグマや火道の閉塞などによって圧力が高まり、強い爆発で火山灰や噴石を放出するタイプです。日本の一部の火山でも見られます。
プリニー式
大量のガスを含む粘性の高いマグマが激しく破砕され、火山灰や軽石を高い高度まで連続的に吹き上げる大規模な爆発的噴火です。噴煙柱の崩壊によって火砕流が生じることもあります。
これらは理解に便利な分類ですが、実際の噴火は途中で様式が変わったり、複数の特徴を示したりします。
一回の噴火の途中でも様式が変わる
噴火は始まってから終わるまで同じ状態が続くとは限りません。
たとえば、噴火開始直後にはガスに富んだマグマが爆発的に噴出し、その後にガスの少ないマグマが溶岩流として流れ出す場合があります。逆に、比較的穏やかな溶岩流の途中で、水との接触などによって急に爆発が起こることもあります。
地下のマグマ供給、ガス量、火道の形、水の位置は時間とともに変わるため、噴火様式も変化します。
噴火の違いを決める主な条件を整理
- マグマの化学組成：SiO2量などが粘性に影響します。
- 温度：一般に高温ほど流れやすく、低温ほど粘性が高くなります。
- 結晶量：結晶が多いとマグマ全体が流れにくくなることがあります。
- 火山ガスの量：多量のガスは噴火の駆動力になります。
- ガスの抜けやすさ：粘性や火道条件によって変わります。
- マグマの上昇速度：脱ガスする時間に影響します。
- 水との接触：水蒸気噴火やマグマ水蒸気噴火につながることがあります。
- 噴出量・噴出率：噴煙柱の規模や噴出物の広がりに影響します。
- 火道や火口の状態：閉塞や崩壊によって圧力条件が変化します。
まとめ：噴火の違いは地下条件の組み合わせで決まる
火山の噴火に場所や条件による違いがあるのは、火山ごと・噴火ごとにマグマの性質、火山ガス、水、火道、マグマ供給量などが異なるためです。
低粘性でガスが抜けやすいマグマでは溶岩流主体の噴火になりやすく、高粘性でガスが抜けにくい場合には爆発的噴火になりやすい傾向があります。しかし、水との接触や火道の閉塞などが加われば、同じ火山でも噴火様式は大きく変化します。
「生成するマグマが違う→粘性やガス量が違う→水や火道条件が加わる→上昇・脱ガスの仕方が変わる→噴火様式が変わる」という流れで考えると、場所や条件による噴火の違いを理解しやすくなります。
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