溶岩（マグマ）の浮力は、超巨大火山が大噴火を起こす理由を説明するカギとなるとの研究報告が5日、英科学誌「ネイチャー・ジオサイエンス（Nature Geoscience）」に発表された。


 超巨大火山の1つ、米ワイオミング（Wyoming）州にあるイエローストーン（Yellowstone）火山は、約60万年前に最後に噴火した際に、1000立方キロあまりの火山灰と岩石を噴出した。

 2005年に発表された研究によると、この種の大規模な事象では、成層圏まで舞い上げられた火山灰が太陽光を遮るため、地球の表面温度は10年以上にわたり、最大で10度低下する可能性があるという。

 この四半世紀中に起きた最大の噴火は、フィリピンのピナツボ（Pinatubo）火山の1991年の噴火だ。
それでも火山からの放出物は10立方キロ程度だった。

 なぜ火山によってこのような違いが出てくるのかを理解するために、スイス、フランス、英国の国際研究チームは、火山岩に含まれる鉱物のジルコンを用いて噴火の年代を判定する、火山活動のコンピューターモデルを構築した。

 またこれとは別に、スイス連邦工科大学（Swiss Federal Institute of Technology、ETH）の研究チームは、高度なX線設備を使用して、超巨大火山の下部にある溶岩の密度を調べた。

 従来型の火山では、火山の活動性が「マグマだまり」、すなわち火山下部にある溶岩の貯蔵所の大きさによって決まることが、これらの研究によって明らかになっている。

 従来型火山のマグマだまりは体積が比較的小さく、下層から上昇してくるマグマよって定期的に補充され、圧力が過剰に高くなったところで外部に放出される。放出されるマグマの量はそれほど多くない。

2014年01月06日 12:16 AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3006037

NATURE GEOSCIENCE
Supervolcano eruptions driven by melt buoyancy in large silicic magma chambers
http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2042.html

>>1の続き

■マグマの密度

 超巨大火山では、マグマだまりのサイズがあまりにも大きいため、マグマの注入だけで加圧されることはない。
しかしその代わりに、浮揚性のあるマグマが間断なく蓄積され続ける。

 マグマだまりはまるで「やかん」のように、最初は圧力に抵抗できるだけの強度を保っているが、最終的には大噴火によるマグマの放出を経て崩壊してしまう。

 ETHのウィム・マルフェ（Wim Malfait）氏はAFPの電子メールでの取材に「これまで、超巨大火山のマグマだまりに存在するマグマの密度を測定した人は誰もいなかった」と語り、「この密度は重要だ。なぜなら、マグマは硬い岩より密度が低く、マグマだまりにあるマグマは、マグマだまりの天井を押すからだ」と指摘した。

「これは、サッカーボールを手で押さえて水中に沈めるのに似ている。
ボール内の空気は周囲の水より軽いため、ボールは浮力によって逆方向に押し返される。
マグマだまり内にマグマが十分に凝集して、圧力が過度に高くなると、超巨大噴火が始まることになる」

 スイス・仏・英の国際チームの試算によると、最大級の噴火では、3500～7000立方キロのマグマの放出を伴うという。
このような上限値が明確にされたのは今回が初めてだ。

■予想にはさらなる研究が必要

 これら2つの研究から、超巨大火山における噴火の頻度を知るための有用な情報を得ることができるのではと論文の筆者らは期待している。
超巨大火山の噴火は、過去3200万年で23回しか発生していないため、超巨大火山に再度マグマが充填（じゅうてん）され、噴火が起きるまでの期間がどの程度になるのかは、ほとんど何も分かっていない。

 今回の研究は、イエローストーン火山のリスクを理解するのに役立つはずだ。
それでもさらに多くの研究を重ねる必要があると論文の著者らは述べている。

 スイス・ジュネーブ大学（University of Geneva）のルカ・カリッチ（Luca Caricchi）助教（火山学）は「マグマだまりの縦方向の拡張の評価値を用いて、イエローストーンのような火山系が危険な状態にあるか否かを推察することが可能になるかもしれない」と話す

「だが、火山の噴火を起こす圧力は、多くの要因が関与する相関的要素だ。
われわれのモデルを用いて何らかの予測を行うのは時期尚早だろう」