テフラ

南極のブラウンブラフの火山灰（2016年）

テフラは、組成、破片の大きさ、堆積メカニズムに関係なく、火山噴火によって生成された破片状の物質です。 [ 1 ]

アイスランド中南部のテフラ層: 写真中央の厚く明るい色の層は、ヘクラ火山の流紋岩質テフラです。

火山学者は、空中に漂う破片を火砕物とも呼びます。地表に落下した岩屑は、火砕岩や凝灰岩に融合するほど高温にならない限り、テフラ（火山灰）として残ります。火山が爆発すると、灰、噴石、岩塊など、様々なテフラが噴出します。これらの層は陸地に堆積し、時間の経過とともに堆積作用が起こり、地質学的記録に組み込まれます。

テフラ年代学は、単一の噴火による火山灰であるテフラの層を個別に用いて、古環境記録や考古学的記録を年代順に並べる地質年代学的手法です。火山が爆発すると、生物が死滅し、その残骸がテフラ層に埋もれることがよくあります。これらの化石は、後に科学者によって年代測定され、その年代と地質学的記録における位置が 決定されます。

ハワイのキラウエア火山の溶岩噴泉とそれに伴う火山灰の黒い雲

概要

ビショップ凝灰岩の岩石。左は軽石で圧縮されていないもの、右はフィアメで圧縮されたもの

テフラとは、爆発的な火山噴火によって生成された、大きさや組成の異なる様々な火山砕屑物であり、正確な地質学的定義が存在する。[ 2 ]テフラは様々な物質から構成されており、典型的にはマグマの液滴が冷却されて形成されたガラス質粒子（気泡状、固体状、または薄片状）と、山地や火口壁から発生する様々な割合の結晶質および鉱物成分から構成される。粒子は地面に落下する際に、風や重力によってある程度選別され、未固結物質の層を形成する。粒子はさらに地表または海底の水流によって移動される。[ 3 ]

噴火後のテフラの分布は、通常、最も大きな岩塊が最も速く、つまり火口に最も近い場所に落下し、小さな破片はより遠くまで移動します。火山灰は、噴火後数日から数週間にわたって成層圏に留まるため、数千マイル、場合によっては地球周回軌道をたどることもあります。大規模な火山噴火（または多数の小規模な噴火が同時に発生した場合）によって大気中に大量のテフラが蓄積すると、太陽からの光と熱を大気圏を通して反射し、場合によっては気温を低下させ、一時的な「火山の冬」をもたらします。テフラが大気中に放出されて発生する酸性雨や降雪の影響は、噴火が収束した後も何年も続くことがあります。テフラ噴火は、噴火規模によっては数百万平方キロメートル、あるいは大陸全体に及ぶ生態系に影響を及ぼす可能性があります。[ 4 ]

分類

ジャクソンホールの火山角礫岩

火山灰の破片は大きさによって分類されます。

25～ 125μmの大きさの肉眼では見えない非常に小さな火砕岩粒子からなるテフラは、クリプトテフラとも呼ばれます。[ 5 ]

独自の化学的性質と特徴を持つテフラ層を考古学や地質学の遺跡における時間的マーカー層として利用することをテフラ年代学と呼ぶ。[ 3 ]

語源

「テフラ」と「パイロクラスト」という言葉はどちらもギリシャ語に由来しています。τέφρα ( téphra ) は「灰」を意味します。[ 6 ]一方、パイロクラストはギリシャ語のπῦρ ( pyr ) （「火」）[ 7 ]とκλαστός ( klastós ) （「粉々に砕けた」）に由来しています。[ 8 ] τέφραv (「灰」を意味する)という言葉は、アリストテレスが『気象学』の中でヴルカーノ（ヒエラ）の噴火について記述した際に、広い文脈で使用されています。[ 9 ]

環境への影響

火山灰が対流圏に放出されると、物理的にも化学的にも環境に影響を及ぼします。物理的には、火山岩が地元の植物相や人間の居住地に損害を与えます。火山灰は通信・電力系統に損害を与え、森林や植物を覆って光合成を低下させ、地下水を汚染します。[ 10 ]火山灰は地下と地上の空気と水の動きを変えます。化学的には、火山灰の放出は水循環に影響を及ぼす可能性があります。火山灰の粒子は雲の中で氷晶を成長させ、降水量を増加させる可能性があります。近くの流域や海洋では、特に鉄などのミネラル濃度が上昇し、プランクトン群集の爆発的な増加を引き起こす可能性があります。 [ 4 ]これは今度は富栄養化につながる可能性があります。

学問分野と化石記録

テフラは、テフロクロノロジーに加え、地質学、古生態学、人類学、古生物学など、様々な科学分野で、化石の年代測定、化石記録内の年代特定、先史時代の文化や生態系の解明に利用されています。例えば、オルドイニョ・レンガイ（東アフリカ大地溝帯の火山）で発見されたカーボナタイトのテフラには、噴火現場付近に埋もれた人類の足跡化石が保存されています。[ 11 ]特定の条件下では、火山岩塊は数十億年もの間保存され、噴火地点から最大400kmも移動することがあります。世界中の火山噴火は、地域の生態系や古代文化に関する貴重な科学的情報を提供してきました。

火山

アフリカ

ワウアンナムス火山は、周囲のサハラ砂漠とは顕著な色のコントラストをなす暗い火山灰のエプロンに囲まれています。

アフリカの火山は化石記録に影響を与えてきた。地理的にはアフリカの一部であるエル・イエロ島は、盾状火山であり、カナリア諸島の中で最も新しく小さい。エル・イエロ島の最近の噴火は2011年に海中で発生し、カナリア諸島全体で地震と地滑りを引き起こした。噴火のたびに、灰の代わりに浮遊岩である「レスティングオライト」が放出された。[ 12 ] 2011年の噴火後、レスティングオライトから単細胞の海洋生物の化石が発見され、カナリア諸島の成長は海底の亀裂ではなく、地球の核から噴き出す単一の浮力のあるマグマによってもたらされたという起源説を裏付けている。これは、フエルテベントゥラ島からエル・イエロ島にかけて、東から西にかけて島々の年代が下がっていることに反映されている。[ 13 ]

東アフリカに位置するエチオピアには、約60の火山があります。エチオピア南部には、オモ・キビッシュ層が火山灰と堆積物の層から構成されています。これらの層からは、いくつかの化石が発見されています。1967年、古人類学者リチャード・リーキーによってオモ・キビッシュ層でホモ・サピエンスの化石2点が発見されました。放射性炭素年代測定の結果、19万5千年前のものと判明しました。[ 14 ]この層では、他にヒロコエルス・マイナーツハーゲニ（ヤマブキイノシシ）やケファロフス（レイヨウ）などの哺乳類も発見されています。[ 15 ]

アジア

2014年に日本の桜島から爆発的に噴出した火山灰と火山ガスの一部が地面に降り注いだ。

アジアでは、いくつかの火山噴火が今日でも地域文化に影響を与えている。北朝鮮では、成層火山である白頭山が西暦946年に初めて噴火し、地元住民の信仰の地となっている。最後に噴火したのは1903年である。2017年、謎とされていた白頭山の最初の噴火の日付を特定する新たな化石証拠が発見された。英国の火山学者クライヴ・オッペンハイマー博士が率いる科学者チームは、白頭山に埋め込まれたカラマツの幹を発見した。放射性炭素年代測定の結果、カラマツの樹齢は264年と判明し、これは西暦946年の噴火と一致する。年輪の研究が進められており、当時の北朝鮮について多くの新発見がある。 [ 16 ]

中国北東部では、白亜紀前期の大規模な火山噴火により、強力な火砕流がこの地域を浸水させ、熱河生物群として知られる生態系全体が化石化しました。堆積物には、恐竜、鳥類、哺乳類、爬虫類、魚類、カエル、植物、昆虫の化石が、完璧な状態で多数含まれています。[ 17 ]

ヨーロッパ

ヨーロッパの火山はイタリアの歴史について独自の情報を提供してくれます。一例として、南イタリアに位置する成層火山のヴェスヴィオ山が挙げられます[ 18 ]。この火山は最後に噴火したのは1944年3月です。それ以前の西暦79年には、12時間から18時間続いた噴火で、ヴェスヴィオ山はポンペイの街を溶岩、灰、軽石、噴石、有毒ガスで覆いました。街の大部分は火山灰によって保存され、有機物は化石化しており、ローマ文化に関する貴重な情報を提供しています[ 19 ] 。また、イタリアでは、成層火山のストロンボリ火山が最後に噴火したのは2019年7月です。

北米

1980年の噴火後のセントヘレンズ山国立火山記念碑

北米ではいくつかの火山噴火が研究されてきた。1980年5月18日、ワシントン州の成層火山であるセントヘレンズ山が噴火し、ワシントン州、オレゴン州、モンタナ州、アイダホ州にかけて5億トンの火山灰を撒き散らし、地震、岩盤崩落、巨大津波を引き起こし、付近の地域の地形を著しく変えた。[ 20 ]イエローストーン国立公園では、噴火に関連した洪水によって木々が倒れて湖底に流され、化石化した。近くの森林は浸水し、樹皮、葉、枝が流された。[ 21 ] 2006年、アラスカ州のオーガスティン火山が噴火し、地震、雪崩が発生し、約290キロ離れた場所まで火山灰が噴き出した。このドーム火山は4万年以上前に形成され、1800年以降11回噴火しています。[ 22 ]

南アメリカ

チリ、チャイテン火山の溶岩ドームの衛星画像。円形のドームは茶色で、灰に覆われた風景に囲まれています。

南米には、歴史的な活火山がいくつかある。チリ南部では、チャイテン火山が2011年に噴火し、火山縁が160メートル上昇した。黒曜石のテフラブロックから形成された先史時代の武器や道具は、5,610年前のものと年代測定され、400キロ離れた場所で発見された。[ 23 ]東太平洋のナスカプレートの沈み込み帯に位置しているため、ペルー南部には21の活火山がある。[ 24 ] 2006年、ジョージ・メイソン大学のマーク・D・ウーヘン教授率いる古生物学者チームにより、ペルーの火山灰層の下で化石が発見された。化石は3種類のアーキオクジラ類、先史時代のクジラ類と特定され、3661万年以上前のもので、2011年時点で南米最古のクジラの化石となっている。[ 25 ]

参考文献

  1. ^これは、アイスランドの火山学者シグルズル・ソラリンソン（Sigurdur Thorarinsson）が1954年にヘクラ火山の噴火に関連して提唱したテフラ（ギリシャ語でtephra 、「灰」）の広義の定義である（Thorarinsson, "The eruption of Hekla, 1947-48II, 3, The tephra-fall from Hekla, March 29th, 1947", Visindafélag Íslendinga (1954:1-3)）。この用語は、シグルズル・ソラリンソンの1944年の博士論文で以前に使用されていたが、英語では使用されていなかった。Thorarinsson , S (1944). "Tefrokronologiska studier pA Island". Geografiska Annaler . 26 ( 1– 2): 1– 217. doi : 10.1080/20014422.1944.11880727 .
  2. ^ Lowe, David J.; Abbott, Peter M.; Suzuki, Takehiko; Jensen, Britta JL (2022). 「地球規模のテフラ研究：国際テフラ研究グループ『テフロクロノロジー委員会』設立後60年における役割と重要性」 .地球宇宙科学史. 13 (2): 93– 132. Bibcode : 2022HGSS...13...93L . doi : 10.5194/hgss-13-93-2022 . hdl : 10289/15024 .
  3. ^ a bゴルニッツ、ヴィヴィアン（2008年）『古気候学と古代環境百科事典』シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア、  937～ 938頁。ISBN 978-1-4020-4551-6。
  4. ^ a b Ayris, Paul Martin; Delmelle, Pierre (2012年11月1日). 「テフラ放出の直接的な環境影響」. Bulletin of Volcanology . 74 (9): 1905– 1936. Bibcode : 2012BVol...74.1905A . doi : 10.1007/s00445-012-0654-5 . ISSN 1432-0819 . S2CID 129369735 .  
  5. ^ Pyle, DM (2016). 「第1章 テフラ降下堆積物のフィールド観測」. Mackie, S.; Cashman, K.; Ricketts, H.; Rust, A.; Watson, M. (編). Volcanic Ash: Hazard Observation . Elsevier. pp.  25– 37. doi : 10.1016/B978-0-08-100405-0.00004-5 . ISBN 978-0-08-100405-0。
  6. ^ τέφρα .リデル、ヘンリー・ジョージ;スコット、ロバート;ペルセウス・プロジェクトのギリシャ語-英語辞典.
  7. ^リデルとスコット のπῦρ。
  8. ^リデルとスコット のκλαστός。
  9. ^ Ἀριστοτέλης (1952). 「ギリシャ語-英語訳 アリストテレス『気象学』LCL 397: 210-211 段落367」ハーバード大学出版局. doi : 10.4159/DLCL.aristotle-meteorlogica.1952 . S2CID 245028937 . 2023年12月13日閲覧。 
  10. ^ 「USGS: Volcano Hazards Program」 . volcanoes.usgs.gov . 2020年3月19日閲覧。
  11. ^ Hay, RL (1989). 「タンザニア、オルドイニョレンガイの完新世カーボナタイト-ネフェリナイトテフラ堆積物」. Journal of Volcanology and Geothermal Research . 37 (1): 77– 91. Bibcode : 1989JVGR...37...77H . doi : 10.1016/0377-0273(89)90114-5 .
  12. ^ 「Global Volcanism Program | Hierro」スミソニアン協会 | Global Volcanism Program . 2020年3月19日閲覧。
  13. ^ 「火山噴火を生き延びた化石がカナリア諸島の起源を物語る」 ScienceDaily . 2020年3月19日閲覧。
  14. ^フランシス・H・ブラウン;チャド・R・フラー（2008年9月）。 「エチオピア南西部キビシュ層の層序とテフラ」。人類進化ジャーナル。55 (3): 366–403。Bibcode : 2008JHumE..55..366B。土井：10.1016/j.jhevol.2008.05.009。PMID 18692219。 
  15. ^アセファ、ゼラレム;イルガ、ソロモン。リード、ケイ E. (2008 年 9 月)。「キビシュ層の大型哺乳動物相」(PDF)。人類進化ジャーナル。55 (3): 501–512。Bibcode : 2008JHumE..55..501A。土井：10.1016/j.jhevol.2008.05.015。PMID 18691734。S2CID 5923387。  
  16. ^ 「化石化した樹木と氷床コアは、1,000年前の巨大火山噴火の年代を3か月以内で特定するのに役立つ」 ScienceDaily . 2020年3月19日閲覧。
  17. ^ 「ポンペイ風火山が中国に恐竜の宝庫を与えた」 phys.org . 2020年3月19日閲覧。
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  19. ^ 「ベスビオ山が噴火」 HISTORY誌、2009年11月24日。 2020年3月19日閲覧。
  20. ^ 「カスケード火山観測所」volcanoes.usgs.gov . 2020年5月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年3月19日閲覧。
  21. ^ Discoveries, Amazing. 「化石化した木々 | 化石化した木々 | セントヘレンズ山の噴火」 amazingdiscoveries.org . 2020年3月19日閲覧。
  22. ^ “Augustine | Volcano World | Oregon State University” . volcano.oregonstate.edu . 2010年5月4日. 2020年3月19日閲覧。
  23. ^ 「チャイテン火山、チリ：地図、事実、噴火写真 | チャイテン」geology.com . 2020年3月19日閲覧。
  24. ^ 「ペルーの火山」 www.volcanodiscovery.com 2020年3月19日閲覧。
  25. ^ Pyenson, Nicholas D. 「ペルー産の新アーキオセテスは南米産最古の化石クジラ｜スミソニアン海洋」ocean.si.edu . 2020年3月19日閲覧。
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