海底火山
海底噴火の概略図。
  1. 水蒸気雲
  2. 水
  3. 地層
  4. 溶岩流
  5. マグマ導管
  6. マグマだまり
  7. 堤防
  8. 枕状溶岩
海底火山によって形成された枕状溶岩
海底タール火山の残骸を示すNOAA の探査ビデオ。
トンガ近海の海底噴火による円形の噴煙

海底火山は、地球の表面にある海底の噴出孔または割れ目で、そこからマグマが噴出する。多くの海底火山は、中央海嶺と呼ばれるプレート構造の領域の近くに位置している。中央海嶺の火山だけで、地球上のマグマ噴出量の 75% を占めると推定されている。[ 1 ]ほとんどの海底火山は海や海洋の深部に位置しているが、浅瀬に存在するものもあり、噴火時に物質を大気中に放出することがある。海底火山の総数は 100 万以上（現在はそのほとんどが死火山）と推定されており、そのうち約 75,000 が海底から 1 キロメートル（0.62 マイル）以上隆起している。[ 1 ]過去11,700年間に地球の海洋で噴火した海底火山はわずか119個しか知られていない。[ 2 ] [ 3 ]

生物活動が活発な場所である熱水噴出孔は、海底火山の近くによく見られます。

火山に対する水の影響

水の存在は、陸上の火山と比較して、火山噴火や海底火山の爆発の特徴を大きく変える可能性があります。

例えば、水はマグマを陸上の噴火よりもはるかに速く冷やし固め、しばしば火山ガラスへと変化させます。海底火山で形成される溶岩の形状と質感は、陸上で噴火する溶岩とは異なります。水と接触すると、溶岩の周りに固い地殻が形成されます。前進する溶岩はこの地殻に流れ込み、枕状溶岩と呼ばれるものを形成します。

約2,200メートル（7,200フィート）の深海では、圧力が水の臨界圧力（純水の場合は22.06 MPa、約218気圧）を超えるため、水は沸騰できなくなり、超臨界流体となります。沸騰音がなければ、遠距離から水中聴音機を用いて深海火山を発見することは困難です。

海水中に通常含まれる塩類の溶液では、臨界温度と臨界圧力が上昇します。高温玄武岩の近傍、および高温岩石の導管内を循環する水溶液の組成は、バルク水（すなわち、高温表面から離れた海水）の組成とは異なると予想されます。ある推定では、臨界点は407 °C（765 °F）、圧力は29.9 MPaで、溶液の組成は約3.2%のNaClに相当します。[ 4 ]

研究

科学者たちは、海底火山の位置と活動について、まだ多くのことを解明する必要があります。今世紀の最初の20年間、NOAA海洋探査局は海底火山の探査に資金を提供してきました。特に注目すべきは、太平洋のマリアナ弧における環太平洋火山帯探査ミッションです。科学者たちは遠隔操作無人探査機（ROV）を用いて、海底噴火、溶融硫黄の池、黒煙突、そしてこの深く高温の環境に適応した海洋生物までも調査しました。

ハワイ沖のROVカイコによる研究では、パホエホエ溶岩流は水中で発生し、海底地形の傾斜度と溶岩の供給速度によって、結果として生じるローブの形状が決まる可能性が示唆されている。[ 5 ]

2019年8月、南太平洋のフィジーとトンガの間に大きな軽石ラフトが漂っていると報道されました。 [ 6 ]その後の科学的調査により、この軽石ラフトは近くの海底火山の噴火によって発生したことが明らかになりました。これは、衛星画像で火山の噴煙として直接観測されました。[ 7 ]この発見は、科学者が機械学習を用いて、低周波地震や水中マイクデータなどの海底噴火の前兆をより正確に予測するのに役立つでしょう。[ 7 ]

海山

多くの海底火山は海山であり、典型的には海底1,000メートル（3,300フィート）から4,000メートル（13,000フィート）の深さから急激に隆起する死火山である。海洋学者は海山を、海底から少なくとも1,000メートル（3,300フィート）の高さまで隆起する独立した地形と定義している。これらの山頂はしばしば水面下数百メートルから数千メートルの深さで見られるため、深海にあると考えられる。[ 8 ]世界中には推定3万の海山が存在するが、研究されているのはごくわずかである。しかし、中には珍しい海山も存在する。たとえば、海山の頂上は通常海面下数百メートルのところにありますが、カナダの太平洋海域にあるボウイ海山は、水深約 3,000 メートル (9,800 フィート) から海面から 24 メートル (79 フィート) 以内まで隆起しています。

音による噴火の種類を識別する

これまでに撮影された中で最も深い海底火山、ウェストマタ、2009年5月。[ 9 ]

海底噴火によって発生する音には2種類あります。1つは大きな溶岩泡のゆっくりとした放出と破裂によって発生し、もう1つはガス泡の急速な爆発によって発生します。この方法を用いてこれら2つの音を区別することで、海洋生物や生態系への関連する影響を測定するのに役立ちます。また、溶岩流の量と組成を推定し、モデルに組み込むことで、潜在的な影響を推測することもできます。

科学者たちは、どちらのタイプの噴火においても、音と光景を結びつけて研究してきました。2009年には、サモア近海の太平洋、海面下1,200メートル（3,900フィート）にビデオカメラと水中聴音器を浮かべ、ウエストマタ火山が様々な方法で噴火する様子を観察しました。映像と音声を組み合わせることで、研究者たちはゆっくりと噴火する溶岩の音と、数百個のガス泡が出す様々な音を分析することができました。[ 10 ] [ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b Martin R. Speight、Peter A. Henderson、「海洋生態学：概念と応用」、John Wiley & Sons、2013年。ISBN 978-1-4051-2699-1。
  2. ^ Venzke, E.編 (2013). 「完新世火山リスト」 .世界火山活動計画世界の火山 (バージョン4.9.1) .スミソニアン協会. 2020年11月18日閲覧。
  3. ^ Venzke, E.編 (2013). 「活火山はいくつあるか？」 .世界火山活動プログラム『世界の火山』（バージョン4.9.1） .スミソニアン協会. 2020年11月18日閲覧。
  4. ^マイケル・E・Q・ピルソン『海の化学入門』第2版、ケンブリッジ大学出版局、2013年。
  5. ^海野 進; リップマン, ピーター W.; 小幡 澄江 (2000-06-01). 「ROV かいこうによるハワイ沖潜水で観測された水中溶岩流ローブ」 .地質学. 28 (6): 503– 506. Bibcode : 2000Geo....28..503U . doi : 10.1130/0091-7613(2000)28<503:SLFLOO>2.0.CO;2 . ISSN 0091-7613 . 
  6. ^ Guardian Staff (2019年8月25日). 「太平洋で発見された巨大な軽石の『ラフト』はグレートバリアリーフの再生に役立つ可能性がある」 . Guardian . 2021年3月19日閲覧。
  7. ^ a b「衛星捜査で海中の噴火を検知」 Eos 、 2020年3月31日。 2021年3月19日閲覧。
  8. ^ Nybakken, James W.、Bertness, Mark D.、2005年。『海洋生物学：生態学的アプローチ』第6版。ベンジャミン・カミングス、サンフランシスコ
  9. ^ 「科学者が爆発的な深海火山を発見し、画像を撮影」 NOAA 2009年12月17日2009年12月19日閲覧。
  10. ^ Scientificamerican.com 2015-04-22 科学者が見守る中、海底火山が爆発
  11. ^ Dziak, RP; Bohnenstiehl, DR; Baker, E. T; Matsumoto, H.; Caplan-Auerbach, J.; Embley, RW; Merle, SG; Walker, SL; Lau, T.-K.; Chadwick, WW (2015). 「ウェストマタ海底火山における長期的爆発的脱ガスと土石流活動」(PDF) . Geophysical Research Letters . 42 (5): 1480– 1487. Bibcode : 2015GeoRL..42.1480D . doi : 10.1002/2014GL062603 .
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