2018年、フィリピンのマヨン火山の山腹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）の高速流で、火山から地表に沿って平均時速100km（秒速30m、時速60マイル、秒速90フィート）で流れますが、最大時速700km（秒速190m、時速430マイル、秒速640フィート）に達することもあります。[2]ガスとテフラの温度は約1,000℃（華氏1,800度）に達することがあります

火砕流はすべての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。その速度は、流れの密度、火山の噴出量、斜面の勾配によって異なります。

用語の由来

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）、ファムで圧縮されたもの（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」）と呼ばれる。これは、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描写する際に特に用いられた。[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呼ばれます。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があります。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「冷火砕流」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、科学文献ではPDC（火砕流密度流）と略されることがあります。

原因

火砕流の発生メカニズムはいくつかあります。

  • プリニー式噴火（例：西暦79年のヴェスヴィオ山によるヘルクラネウムとポンペイの破壊）による噴煙柱の崩壊。このような噴火では、火口から強制的に噴出された物質が周囲の空気を加熱し、乱流混合物が対流によって数キロメートルにわたって上昇します。噴出した噴流が周囲の空気を十分に加熱できない場合、対流はプルームを上昇させるのに十分な強さがなく、プルームは下降し、火山の斜面を流れ落ちます。[要出典]
  • ブルカノ式噴火に伴う噴煙柱の噴泉崩壊（例：モントセラトのスーフリエールヒルズ火山は、このような致命的な火砕流や火砕サージを数多く発生させています）。ガスと噴出物が周囲の空気よりも密度の高い雲を作り出し、火砕流となります。
  • 噴出した溶岩のガス放出中に火口で泡立つ現象。これにより、イグニンブライトと呼ばれる岩石が生成される可能性があります。これは1912年のノヴァルプタ火山の噴火で発生しました。
  • 溶岩ドームまたは溶岩スパインが重力によって崩壊し、その後、急斜面を雪崩や流下が発生します（例：1997年に19人の死者を出したモントセラトのスーフリエールヒルズ火山）。
  • 火山の一部が崩壊または爆発したときに発生する方向性のある爆風（またはジェット） 。火山からの距離が離れるにつれて、これは急速に重力によって駆動される流れに変化します。

規模と影響

1982年、メキシコのエルチチョン火山の噴火で発生した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は流れ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」にある犠牲者の遺体

火砕流の体積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）以上まで及ぶ。より大きな火砕流は数百キロメートルも移動することがあるが、そのような規模の火砕流は数十万年も発生していない。ほとんどの火砕流は1～10立方キロメートル（1 ⁄ 4～2）程度である。+1⁄2立方マイル（約1 立方メートル）の体積で数キロメートル移動します。火山灰流は通常2つの部分で構成されます。基底流は地面に沿って流れ、より大きく粗い岩や岩の破片を含みます。一方、非常に高温の火山灰の噴煙は、流れと上空の空気との間の乱流によってその上空に立ち上り、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、1メートル未満から200メートルの深さまで、緩い岩の破片を堆積させる可能性があります。 [9]

移動する火山灰の運動エネルギーは、進路上にある木や建物を倒します。高温のガスと高速は、生物を急速に焼却するか、炭化した化石に変えるため、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証拠は、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できることを示しています。しかし、重力流の密度が高いため、水面を横切って移動できないため、これは火砕流ではなく、火砕サージである可能性があります。 [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に到達しました。 [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による、水面を移動する火砕流の実験が紹介されました。[16]再現された火砕流（主に高温の灰で密度の異なる流れ）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、火砕流から沈殿して液体になりました。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移動しました

モントセラトのスーフリエールヒルズ火山のいくつかの段階では、沖合約1km（1⁄2海里）で火砕流が撮影されました 。これらの映像では、火砕流が上を通過する際に水が沸騰している様子が示されています。火砕流は最終的に約1km²（250エーカー）を覆うデルタを形成しました。別の例として、2019年にストロンボリで火砕流が海面から数百メートル移動したのが観測されました。[ 17 ]

火砕流は水域と相互作用して大量の泥を形成し、それがラハールとし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1つです。[要出典]

他の天体

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で曲がりくねったリルを形成した可能性があると提唱しました。月の火山噴火では、火砕雲は局所的な起伏に沿って移動し、その結果、しばしば曲がりくねった軌跡を形成します。月のシュレーター谷はその一例です。[18] [一次資料以外が必要]火星 のティレヌス山やハドリアクス山など、一部の火山は、溶岩流よりも容易に侵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ます。[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。[必要ページ]
  2. ^ 「MSH火砕流 [USGS]」米国地質調査所
  3. ^ オーカー、メラニー・ローズ；スパークス、ロバート・スティーブン・ジョン；シーバート、リー；クロスウェラー、ヘレン・シアン；エワート、ジョン (2013年2月14日).「世界の歴史的な火山活動による死亡者記録の統計分析」.応用火山学ジャーナル. 2 (1): 2.書誌コード: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). 『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. 68ページ68ページより：「『灰』という言葉は、陸上または水中の噴火に伴うすべての機械的付随現象を包含するのにはあまり適していません。なぜなら、灰は燃焼の残留物である細かい粉末に限定されているように思われるからです。そのような付随現象は、その大きさや状態にかかわらず、岩石層を形成するほど大量に蓄積されている場合、すべてを表現する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 , Paris, Masson (フランス語) 第 1 巻、38 ページより: p. の説明の後。 37 「濃くて黒い雲」（ nuée noire ）の噴火後、ラクロワは「nuée ardente 」という用語を新たに考案しました。「この噴火の直後、島全体を巨大な火山灰の雲が覆い、薄い火山灰の層が散らばりました。 」（私が今後「濃くて輝く雲」（nuée ardente ）と呼ぶものの噴火の直後、巨大な火山灰の雲が島全体を覆い、薄い火山灰の層が散らばりました。）
  7. ^ アーサー・N・シュトララー（1972年）『地球：地質時代を通じた物理システム』
  8. ^ Myers and Brantley (1995). 火山災害ファクトシート：火山における危険な現象、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、その進路にあるすべてのものを破壊します｜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). イタリア、ベスビオ山。コチース大学地質学部。2010年10月23日時点のオリジナルからのアーカイブ。 2010年10月15日閲覧。
  11. ^ Sutherland, Lin. Reader's Digest Pathfinders Earthquakes and Volcanoes. ニューヨーク：Weldon Owen Publishing, 2000
  12. ^ 「モンセラート火山観測所 特別報告書03」geo.mtu.edu 。 2025年8月20日閲覧。
  13. ^ ab Freundt, Armin (2003). 「高温火砕流の海への流入：実験観測」Bulletin of Volcanology . 65 (2): 144– 164. Bibcode :2002BVol...65..144F. doi :10.1007/s00445-002-0250-1. S2CID  73620085
  14. ^ キャンプ、ヴィック。「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] ウェイバックマシンに2014年12月16日アーカイブ。
  15. ^ 火山についてあなたが知らなかった10のこと（2006年）IMDb
  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. ^ Zimbelman, James R.; Garry, William Brent; Bleacher, Jacob Elvin; Crown, David A. (2015). 「火星の火山活動」. Sigurdsson, Haraldur; Houghton, Bruce; McNutt, Steve; Rymer, Hazel; Stix, John (編). 『火山百科事典』（第2版）. アムステルダム: Zimbelman. pp.  717– 728. ISBN 978-0-12-385938-9。
  • シガードソン、ハラルドール著：火山百科事典。アカデミック・プレス、546-548ページ。ISBN   0-12-643140-X。

注記

  1. ^ 1904年に「 nuée ardente （熱烈な新火山）」という用語が造られたのは、フランスの地質学者アントワーヌ・ラクロワによるものとされているが、以下の文献によると、
    • フッカー、マージョリー（1965年）。「火山学的概念nuée ardente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あり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・フーケによって、アゾレス諸島のサン・ジョルジェ島の火山の1580年と1808年の噴火について記述する際に使用されました。
    • フーケ、フェルディナンド（​​1873）。「サン・ジョルジェとその噴火」。フランスと外国の科学誌。第2シリーズ（フランス語）。2 （ 51）：1198–1201
    • 1199ページより：「この大噴火の最も奇妙な現象の一つは、当時の目撃者が「熱雲」と呼んだものの発生である。」（この大噴火の最も奇妙な現象の一つは、当時の目撃者が「熱雲」と呼んだものの発生である。）
    • 1200ページより：「17日の日に爆発は止まったが、1580年の噴火の噴火のセルに似た熱雲が出現した。 」（17日の日に爆発は止まったが、その後、1580年の噴火のものと似た燃える雲（熱雲）が出現した。）
    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年）。「XXVIII. Anno de 1808. Erupção na ilha de S. Jorge [XXVIII. 1808年。サン・ジョルジェ島の噴火。」In Canto, Ernesto do（編）. Archivo dos Açores [アゾレス諸島公文書館]（ポルトガル語）。ポンタ・デルガーダ、サン・ミゲル、アゾレス諸島：Archivo dos Açores。pp.  437– 441439～440ページより：「5月17日…突然、火山から火の台風が発生し、農地に入り、畑からブドウ畑まで、すべての木々や草を吹き飛ばしました… 」 （前述の5月17日…突然、火山から火の台風が発生し、農地に入り、すべての畑をブドウ畑まで、すべての木々や草を吹き飛ばしました…）生垣から恐ろしい燃え盛る雲[ ardente nuvem ]を形成して教会まで流れ落ち、教会と野原にいた30人以上を火傷させました…）
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  • 火砕流の動画