火砕流
2018年、フィリピンのマヨン火山の斜面を火砕流が流れ下る

火砕流（火砕流密度流または火砕雲とも呼ばれる）[ 1 ]は、高温のガスと火山物質（総称してテフラと呼ばれる）が火山から離れて地面に沿って平均時速100km（30m/秒、60mph、90フィート/秒）で流れる高速流であるが、最大時速700km（190m/秒、430mph、640フィート/秒）に達することもある。[ 2 ]ガスとテフラの温度は約1,000℃（1,800°F）に達することがある。

火砕流は火山災害の中で最も致命的なものであり[ 3 ] 、特定の爆発的な噴火の結果として発生します。通常、火砕流は地面に触れて斜面を転がり落ちるか、重力によって横方向に広がります。火砕流の速度は、流れの密度、火山の噴出量、斜面の勾配に依存します。

用語の起源

ビショップ凝灰岩の火砕岩。軽石で圧縮されていないもの（左）、フィアメで圧縮されたもの（右）

火砕流（pyroclast）という言葉は、ギリシャ 語で「火」を意味するπῦρ（pýr）と「粉々に砕けた」を意味するκλαστός（klastós ）に由来する。 [ 4 ] [ 5 ]暗闇で赤く輝く火砕流はnuée ardente （フランス語で「燃える雲」）と呼ばれ、カリブ海にあるフランス領マルティニーク島のペレ山で1902年に発生した壊滅的な噴火を説明する際に特に使われた。[ 6 ] [注1 ]

岩石に対するガスの比率がはるかに高い火砕流は、「完全希薄火砕流密度流」または火砕サージとして知られています。密度が低いため、尾根、丘、河川、海などの高地や水域を流れることもあります。また、250℃（480℉）未満の蒸気、水、岩石を含む場合もあります。これらは他の火砕流と比較して「冷」と呼ばれますが、それでも温度は致死的なほど高いです。冷火砕サージは、浅い湖や海の下の火口から噴火した場合に発生することがあります。一部の火砕流密度流の前面は完全に希薄です。例えば、1902年のペレ山の噴火では、完全希薄火砕流がサンピエール市を襲い、約3万人の死者を出しました。[ 7 ]

火砕流は重力流の一種であり、科学文献では PDC (火砕流密度流) と略されることもあります。

原因

火砕流が発生するメカニズムはいくつかあります。

サイズと効果

1982年にメキシコのエル・チチョン火山が噴火した際、火砕サージと火砕流によって破壊されたフランシスコ・レオンの建物の残骸。コンクリートの鉄筋が火砕流の方向に曲がっていた。
科学者がセントヘレンズ山の火砕流堆積物の端にある軽石の塊を調べている
ポンペイのいわゆる「逃亡者の庭」の犠牲者の型

流速は数百立方メートルから1,000立方キロメートル（240立方マイル）以上までの範囲に及ぶ。より大きな流速では数百キロメートルに及ぶこともあるが、そのような規模の流速は数十万年も発生していない。ほとんどの火砕流は1立方キロメートルから10立方キロメートル（1 ⁄ 4～2+火山灰は1立方マイル（約1⁄2 立方メートル）の体積で、数キロメートルにわたって流れます。火山灰流は通常2つの部分から構成されます。基底流は地面に沿って流れ、より大きく粗い岩や岩石の破片を含みます。一方、火山灰流と上空の空気との間の乱流によって、非常に高温の火山灰の噴煙が火山灰流の上空に立ち上ります。火山灰の噴煙は冷たい大気と混合・加熱され、膨張と対流を引き起こします。 [ 8 ]火山灰流は、水深1メートル未満から200メートルまで、ゆるい岩石の破片を堆積させることがあります。 [ 9 ]

移動する雲の運動エネルギーは、進路上にある木々や建物をなぎ倒します。高温のガスと高速移動は、生物を瞬く間に焼却したり、炭化した化石に変えてしまうため、特に致命的です。

水との相互作用

1883年のクラカタウ火山の噴火に関する証言は、実験的証拠によって裏付けられており[ 13 ] 、火砕流が大きな水域を横断する可能性があることを示している。しかし、重力流の密度が高いため水面を横切ることはできないため、これは火砕流ではなく火砕サージである可能性がある。 [ 13 ]ある火砕流は、48キロメートル（26海里）離れたスマトラ島沿岸まで到達した。 [ 14 ]

2006年のBBCドキュメンタリー映画「火山についてあなたが知らなかった10のこと」[ 15 ]では、ドイツのキール大学の研究チームが火砕流が水面を移動するテストを紹介しました。[ 16 ]再現された火砕流（主に高温の灰で密度が異なる流れ）が水に衝突すると、2つのことが起こりました。重い物質が水中に落ち、火砕流から液体に沈殿しました。灰の温度によって水が蒸発し、火砕流（今では軽い物質のみで構成されている）が蒸気層の上を以前よりもさらに速いペースで進みました。

モントセラトのスーフリエールヒルズ火山では、いくつかの段階において、沖合約1km（1⁄2 海里）の地点で火砕流が撮影されました。これらの映像では、火砕流が通過する際に水が沸騰している様子が見られます。火砕流は最終的に約1km²（250エーカー）のデルタを形成しました。また、 2019年にはストロンボリ島でも火砕流が海面上数百メートルまで到達した例が観測されました。 [ 17 ]

火砕流は水域と相互作用して大量の泥を形成し、それがラハール（火山泥流）となって下流に流れ続けることがあります。これは、ラハールを発生させるいくつかのメカニズムの一つです。

他の天体では

1963年、NASAの天文学者ウィニフレッド・キャメロンは、地球の火砕流に相当するものが月面に曲がりくねったリルを形成した可能性があると提唱した。月の火山噴火では、火砕雲は地形に沿って移動し、しばしば曲がりくねった軌跡を描く。月のシュレーター谷はその好例である。[ 18 ]火星のティレヌス山やハドリアクス山などの火山は、溶岩流よりも容易に浸食される層状の堆積物を形成しており、火砕流によって形成されたことを示唆している。[ 19 ]

参照

参考文献

  1. ^ブランニー、マイケル・J.；コケラー、B.・ピーター（2002年）「火砕流密度流とイグニンブライトの堆積作用」ロンドン地質学会ISBN 978-1-86239-124-6。
  2. ^ 「MSH火砕流 [USGS]」。米国地質調査所。
  3. ^ Auker, Melanie Rose; Sparks, Robert Stephen John; Siebert, Lee; Crosweller, Helen Sian; Ewert, John (2013-02-14). 「世界の火山活動による死亡者記録の統計分析」 . Journal of Applied Volcanology . 2 (1): 2. Bibcode : 2013JApV....2....2A . doi : 10.1186/2191-5040-2-2 . ISSN 2191-5040 . S2CID 44008872 .  
  4. ^参照:
    • ジュークス、ジョセフ・ビート（1862年）『学生のための地質学マニュアル』（第2版）エディンバラ、スコットランド、イギリス：アダム・アンド・チャールズ・ブラック、p.  68。68ページより：「『灰』という言葉は、陸上噴火や水中噴火に伴うあらゆる機械的付随物を表すには適していません。なぜなら、灰は燃焼残渣である微粉末に限られると思われるからです。大きさや状態にかかわらず、そのような付随物すべてが「岩石」層を形成するほどに堆積している場合、それらすべてを表す言葉が不足しています。私たちはそれらを「火砕物」と呼ぶかもしれません…」
  5. ^ 「κλαστόςの定義」ペルセウスギリシャ語辞典。タフツ大学。 2020年10月8日閲覧。
  6. ^ Lacroix, A. (1904) La Montagne Pelée et ses Eruptions、パリ、マッソン (フランス語) 第 1 巻より。 1、p. 38： p.38に記載した後37 「濃い黒い雲」（ nuée noire ）の噴火、ラクロワは「 nuée ardente」という用語を生み出した：「 Peu après l'éruption de ce que j'appellerai désormais la nuée ardente , un immense nuage de cendres couvrait l'ile tout entière, la saupoudrant d'une」 mince couche de debris volcaniques (今後私が濃く輝く雲[ nuée ardente ]と呼ぶものの噴火の直後、巨大な噴石の雲が島全体を覆い、火山の破片の薄い層が島全体に散りばめられました。)
  7. ^アーサー・N・ストララー（1972年）『惑星地球：地質時代を通じたその物理システム』
  8. ^マイヤーズとブラントリー（1995年）火山災害ファクトシート：火山における危険現象、USGSオープンファイルレポート95-231
  9. ^ 「火砕流は高速で移動し、その進路上にあるものをすべて破壊する｜米国地質調査所」。米国地質調査所。 2024年9月12日閲覧。
  10. ^ Weller, Roger (2005). Mount Vesuvius, Italy . Cochise College Department of Geology. 2010年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年10月15日閲覧。
  11. ^サザーランド、リン著『リーダーズ・ダイジェスト・パスファインダーズ 地震と火山』ニューヨーク：ウェルドン・オーウェン出版、2000年。
  12. ^ 「モントセラト火山観測所、特別報告書03」geo.mtu.edu . 2025年8月20日閲覧。
  13. ^ a b Freundt, Armin (2003). 「高温火砕流の海への流入：実験的観測」. Bulletin of Volcanology . 65 (2): 144– 164. Bibcode : 2002BVol...65..144F . doi : 10.1007/s00445-002-0250-1 . S2CID 73620085 . 
  14. ^ Camp, Vic. 「インドネシア、クラカタウ（1883年）」. 火山の仕組み. サンディエゴ州立大学地質科学部, 2006年3月31日. ウェブ. 2010年10月15日. [1] 2014年12月16日アーカイブ、 Wayback Machine .
  15. ^ IMDbの「火山についてあなたが知らない10のこと」（2006年）
  16. ^高温火砕流の海への流入：実験観測、 INIST。
  17. ^デ・ヴィータ、サンドロ;ディ・ヴィート、マウロ・A.ナベ、ロゼラ(2019-09-05)。「ピロクラスティコの危険な状況: ストロンボリとアルトリ ヴァルカニの経験」。INGV vulcani (イタリア語) 。2021年10月4日閲覧。
  18. ^ Cameron, WS (1964). 「シュローター渓谷とその他の月のうねるリルの解釈」. Journal of Geophysical Research . 69 (12): 2423– 2430. Bibcode : 1964JGR....69.2423C . doi : 10.1029/JZ069i012p02423 .
  19. ^ジンベルマン, ジェームズ・R.、ギャリー, ウィリアム・ブレント、ブリーチャー, ジェイコブ・エルビン、クラウン, デイビッド・A. (2015). 「火星の火山活動」 . シグルズソン, ハラルドゥル、ホートン, ブルース、マクナット, スティーブ、ライマー, ヘイゼル、スティックス, ジョン (編). 『火山百科事典』（第2版）. アムステルダム: ジンベルマン. pp.  717– 728. ISBN 978-0-12-385938-9。

注記

  1. ^ 1904年に「nuée ardente」という用語を造語したのはフランスの地質学者アントワーヌ・ラクロワであるとされているが、
    • フッカー、マージョリー (1965). 「火山学的概念「ヌエ・アルデンテ」の起源」. Isis . 56 (4): 401– 407. doi : 10.1086/350041 . S2CID  144772310 .
    この用語は、1873年に、ラクロワの義父で元教授であったフランスの地質学者フェルディナン・アンドレ・フーケが、アゾレス諸島のサン・ジョルジェ島の火山の1580年と1808年の噴火を説明する際に使用しました。
    • フェルディナンド・フーケ（1873年）。「San Jorge et ses éruptions」 [サン・ジョルジェとその噴火]。フランスとエトランジェの科学レビュー。シリーズ第２弾（フランス語）。2 (51): 1198 – 1201。
    • p. より1199年: 「Un des phénomènes les plus singuliers de cette grande éruption est laproduction de ce que les témoins contemporains ont appelé des nuées ardentes」 (この大噴火の最も奇妙な現象の 1 つは、当時の目撃者がnuées ardentesと呼んだものの生成です。)
    • p. より1200: 「 Les détonations cessent dans la journée du 17, mais alors apparaissent des nuées ardents semblables à celles de l'éruption de 1580. 」 (爆発は 17 日の日に止んだが、その後、噴火のときと同じような燃える雲 [ nuées ardents ] が現れた) 1580 年のこと。）
    マージョリー・フッカー（Hooker, 1965）、405ページには、サン・ジョルジェ島サント・アマロ村出身のジョアン・イナシオ・ダ・シルヴェイラ神父（1767-1852）が1808年の噴火について記述しており、その中で彼は火山の斜面を流れ下る「アルデンテ・ヌーベン」（ポルトガル語で「燃える雲」）について述べている。シルヴェイラの記述は1871年に出版され、1883年に再出版された。
    • シルベイラ、ジョアン・イナシオ・ダ（1883）。 「XXVIII. Anno de 1808. Erupção na ilha de S. Jorge [XXVIII. 1808 年。サン ジョルジェ島の噴火。]」。カントでは、エルネストはそうします（編）。Archivo dos Açores [アゾレス諸島のアーカイブ] (ポルトガル語)。ポンタ・デルガダ、サンミゲル島、アゾレス諸島: Archivo dos Açores。437–441ページ 。ページ 439–440 より: 「Em desassete do dito mês de Maio … de repente se levantou um tufão de Fogo ou vulcão e introduzindo-se nas terras lavradias levantou todos aqueles Campos até abaixo às vinhas com todas as árvores e bardos, 「fazendo-se uma medonha e ardente nuvem e correndo até abaixo de igreja queimou trinta e tantas pessoas na igreja e nos Campos…」 (5 月の 17 日に…突然、火山から火の台風が発生し、[それが] 農地に入り、それらすべての畑をブドウ畑まで、すべての木々とともに押し上げました。生垣、恐ろしい燃え盛る雲 [ ardente nuvem ] を形成して教会に流れ下り、教会内と野原で 30 人以上を焼いた…)
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