地球科学における火山と噴火現象の基礎知識

火山（かざん、英: volcano）は、地殻の深部に存在していたマグマが地表または水中に噴出することによって形成される特徴的な地形、およびその一連の現象を指す。文字通りの山岳だけでなく、カルデラのような凹地形も火山に含まれる。火山の地下にはマグマ溜まりが存在し、そこからマグマが上昇して地表へ放出される現象が噴火である。噴火の様式は、マグマの成分や噴出物の量によって多岐にわたる。

「volcano」という言葉の語源は、ローマ神話に登場する火と鍛冶の神ウルカヌス（ギリシア神話のヘーパイストス）に由来する。イタリアのエトナ火山の下に冶金場があると信じられていたことや、シチリア島近傍のヴルカーノ島の名称がその由来となっている。

火山の構造

火山の地下には、通常地下数キロメートルから数十キロメートルに位置するマグマ溜まりが存在する。このマグマ溜りから岩盤を突いてマグマが地上へと通るルートが火道であり、地表に抜ける開口部が噴火口である。主火道から分岐して形成された副火道が地表に噴出すると、側火山や寄生火山と呼ばれる小火山を形成する。また、地上に噴出せず地下にとどまったものは岩脈や岩床と呼ばれる。

火山の分類

火山は、その形成過程や活動度などに基づいて分類される。

地形と形成過程による分類

• 複成火山：同じ火口から何度も噴火を繰り返し、大きな火山体を成長させるもの。
• 単成火山：1回だけの噴火で形成されるもの。多数集まった単成火山群として扱われることもある。
• 側火山：複成火山の主火口から離れた場所に形成される小火山。

なお、かつてドイツのカール・シュナイダーが提唱した地形分類（トロイデ、コニーデ、アスピーテなど）は、形成過程を考慮しない外観上の分類であったため、現代の火山学や地質学においてはほとんど使用されていない。

活動度による分類

かつては活火山、休火山、死火山に分類されていたが、突如として噴火する事例が相次いだことから見直しが行われた。日本の気象庁および火山噴火予知連絡会では、現在では「概ね過去1万年以内に噴火した火山及び現在活発な噴気活動のある火山」を活火山と定義し、それ以外と区別している。

火山のできる場所

火山は地球上のあらゆる場所にランダムに存在するわけではない。主にプレートの沈み込み帯、中央海嶺などのプレート境界、そしてマントルプルームに関連するホットスポットといった特定の環境下で形成される。21世紀初頭には、これらとは異なる新たな海底火山として「プチスポット」も発見されている。

噴火と火山災害

噴火は人間社会に甚大な被害をもたらすことがある。マグマの粘性や成分によって、穏やかな溶岩流の流出から大規模な爆発、火砕流の発生まで様式が異なる。主な災害要因には以下のようなものがある。

• 溶岩流：流速は比較的遅いものの、地上の住宅や農地を覆い尽くして使用不能にする。
• 火山ガス：二酸化硫黄や硫化水素などの有毒ガスや二酸化炭素が高濃度でくぼ地に滞留し、酸欠や中毒を引き起こす。
• 火砕流：高温の火山砕屑物とガスが一体となって高速で斜面を流れ下り、甚大な人的被害をもたらす。
• 山体崩壊と津波：火山の噴火や振動により山体が大規模に崩壊し、土砂が海に流れ込むことで津波を引き起こすことがある。
• 降灰と航空機への影響：噴出した火山灰は視界を遮るだけでなく、航空機のエンジン停止などの重大な障害を引き起こす。

また、過去には超巨大噴火（破局噴火）が発生し、地球規模での日照制限や気温低下（火山の冬）をもたらしたと考えられている。なお、火山活動による二酸化炭素の排出量は、人間活動による排出量に比べて極めて少ないことが科学的に示されている。

火山の恩恵

火山は災害をもたらす一方で、人類の生活に対して多様な恩恵をもたらしている。地下のマグマによって熱せられた温泉は世界各地で観光資源となっており、火山周辺の豊かな湧水は生活用水や工業用水に利用されている。さらに、地熱を利用した発電などのエネルギー資源としての活用も進められている。