1. 富士山の地質と火山 The geology of Mt. Fuji　and volcano.

　富士山は均斉のとれた美しい成層火山である。最高峰は富士山測候所があった剣が峰で海抜高度3,776mある。地形図で見ると、その等高線は北西ー南東方向に長軸を持つ楕円形をしている。この長軸の方向に多くの側火山(寄生火山)が分布している。この方向性は箱根火山、伊豆大島でも同じである。このような方向性は、この地域がフィリッピン海プレートの北西方向への移動による力を受けていることを示している。北西ー南東方向が圧縮軸で北東ー南西方向が引っ張り軸である。地殻の割れ目は圧縮軸の北西ー南東方向に生ずる。
　富士山の西方には天子山地、北方には御坂山地、北東方には丹沢山地があり、いずれも第三紀の地層からなる。
　また、富士山の南方の愛鷹火山は約30万年前に、東方の箱根火山は約４０万年ほど前に活動始めた古い火山である。
　富士山の北の山腹には小御岳という古い火山の一部が顔を出している。また小御岳火山の下には、別の古い火山（先小御岳火山）が隠れているようである。
Fuji Volcano is a composite strato volcano consisting of alternating lava flows and pyroclastics. It is composed of three different volcanoes, Pre-komitake, Komitake, Fuji volcano(Ko-Fuji and Shin-Fuji).
Fuji Volcano located around a four junction of North American, Eurasian, Philippine-Sea and Pacific Ocean Plates.
A parasitic cone of Mt. Fuji is distributed from the northwest in the southeastern direction.

富士山の地形と側火山(　The topographic map of Mt. Fuji.) 　富士山の側火山( ・ )は北西から南東方向に約７０個分布している。（津屋１,９４３） 従って、次の噴火活動もこの方向に行なわれる可能性が大きい。	富士山の地質図(The geologic map of Mt. Fuji.町田1,965,津屋１,９６８に加筆） 　赤色（８）の最新期溶岩流（約2,000年前から）は丸尾（まるび）と呼ばれている。それぞれの溶岩流の火口は富士山頂側の高所にある。 　画像の上にマウスポインタを置くと全体の地質図になる。 　1：基盤の新第三系,愛鷹山、箱根山 　２：小御岳火山　 　３：古期富士1期の噴出物（10万〜３万年前） 　４：古期富士2期溶岩流（約１万年前、三島溶岩など） 　５：扇状地砂れき層 　6：新期溶岩流（約5,000年前） 　7：御殿場泥流(約2,500年前） 　８：最新期溶岩流（青木ケ原溶岩、剣丸尾など）
二ツ塚 　二ツ塚は富士山の南東山麓にある側火山である。水ケ塚駐車場より撮影。 This twin parasitic cone is FUTATSUDUKA.	富士山の岩石 　富士山が噴出する溶岩は玄武岩である。 写真は青木ヶ原の玄武岩溶岩である。 白い大きな斑晶（１〜１０mm)はシャチョウ石、 黒い数mmの輝石、暗緑褐色のカンラン石も肉眼で観察できる。 写真の黒い斑点は大部分が気孔である。 This rock is basalt lava on Mt. Fuji.

　富士山は成層火山に属する。成層火山のように多数回の噴火でできた火山は複成火山とも呼んでいる。複成火山は、繰り返し噴火することによって、地下にマグマの火道が太いパイプ状にでき、このパイプを使って何回でも噴火を繰り返すのである。日本の複成火山の平均的な寿命は数十万年で、体積は100km³程度である。富士山は噴火を始めてから約１０万年で,体積は約400km³あり、ずば抜けて大きい。
　この複成火山に対して、１回（約一ヶ月）の噴火でできた火山を単成火山と呼んでいる。マールや砕屑丘はほとんど単成火山である。単成火山の場合には、マグマが割れ目に沿って貫入し、割れ目が地表に達すると、噴火が始まる。マグマの補充が少なく、噴火は短期間で終り、割れ目や火口のマグマは冷え固まり、次の噴火は別の場所で起こる。
　宝永噴火のような側噴火は、単成火山で、割れ目噴火から始まり、次第に噴火が偏っていき、直線上に第１火口、第２火口、第３火口が並ぶようになった。このように単成火山は大型の複成火山の側火山として分布することが多い。しかし、伊東市を中心とする大室山、一碧湖、小室山、矢筈山、１,９８９年の手石海丘などの東伊豆単成火山群には主となる複成火山がない。このような単成火山群を独立単成火山群( Indepent group of monogenetic volcanoes )とよんでいる。
　


　火山は、マグマが地表へ、溶岩として流出したり、テフラ（スコリア、軽石、火山灰、火山ガス）として噴出し、火口周辺に堆積してできる。また、マグマが地表へ噴出しなくても、地表を隆起させたり、水蒸気爆発により、火口が生じた場合も火山という。一般に、火山地形は、第4紀の火山活動によって形成されたものであり、第三紀以前の古い火山地形は浸食や地殻変動で原型が残っていない。
　火山活動は、火山の直下にあるマグマ溜りからマグマが上昇することから始まる。上昇に伴い、火山直下の浅いところに群発地震が発生し、次第に激しくなる。火山体の膨張もおこり、ついに噴火が始まる。
　噴火活動は、火山によって様々だが、一つづきの噴火活動（一輪廻の噴火）は、数日から数百日継続する。噴火活動が終わると、火山は休止期に入り、数十年から数百年静かにしているようである。

表　火山活動の時間的経過、活動の休止期間と一つづき（１輪廻）の噴火活動　　中村（１９７８年）へ加筆

表の説明
青色の火山活動は側火山（単成火山）で１回の噴火で終わる。茶色の火山活動は山頂火口の噴火である。休止期も入れて、その火山全体で噴火活動をくり返す火山は複成火山という。複成火山の寿命は数万年から数十万年といわれている。富士山は、まだ８万年しか経たない若い複成火山であり、箱根火山は4０万年経過した年老いた複成火山である。

火山噴出物

（１）火山の形態、構造からの分類

久野　久は形態的及び構造的に、火山を下図のように分類している。

　
灰色：テフラ、　　ピンク：溶岩、　青：水

• マール　maar ：　マグマ中のガス或いは地下水が熱せられて、水蒸気爆発が起こり、丸い火口ができる。噴出物は火口の周辺に堆積するが、丘を作るには至らない。火口内には水をたたえて、池を作ることがある。男鹿半島の一ノ目潟、二ノ目潟、三ノ目潟等。
• 砕屑丘 さいせつきゅう　pyroclastic cone　 ：　マールより噴火が激しく、噴出物も多量で円錐の丘を作る。ホマーテ（シュナイダーの分類）ともいう。富士山の側火山の大室山、伊豆東部火山群の大室山等。構成噴出物によって、スコリア丘、スパッター丘、火山灰丘（タフコーン）などがある。
• タフリング tuff ring ：　火山灰や岩片からなり、タフコーンより大きな爆発力により大きな火口をもつ砕屑丘。火口底が地下水面より高く乾いている。マグマ水蒸気噴火によってできることが多い。
• 火山岩尖かざんがんせん volcanic spine ：　既にほとんど固まった溶岩が押し上げられて、柱のように突出した火山。マルチニク島のモンプレー火山等。このような噴火をプレー式噴火という。
• 溶岩円頂丘（溶岩ドーム） lava dome　 ：　粘性の大きい溶岩を噴出し、盛り上がったドーム形の丘を作る。有珠山の昭和新山等。
• 成層火山 strato volcano 　：　溶岩の流出とテフラの放出をくりかえすような噴火が多数回行われ、大きな円錐形の火山ができる。日本の大きい火山はこれに属する。富士山、八ヶ岳、赤城火山、箱根山、愛鷹山等。
• 楯状火山 shield volcano　 ：　粘性の小さい溶岩がどろどろと静かに流れ、緩やかな傾斜の火山になる。ハワイのマウナロア火山等。
• 溶岩台地 lava plateau　 ：　極めて流動性の著しい溶岩の流出のみ行われ、平坦な台地を形成する。インドのデカン高原等。
• カルデラ caldera　：　火山の中心部が陥没したり、爆発で飛び散ったりしてできた直径１〜２Km以上の大きな凹地。例、箱根火山の芦ノ湖、九州の阿蘇カルデラなど。
• 単成火山 monogenetic volcano　：　一つづきの噴火活動（一輪廻の噴火、一回の噴火）によってできた火山。例、東伊豆単成火山群、富士山の側火山。
• 複成火山 polygenetic volcano　：　休止期をおいて、一輪廻の噴火を繰り返してできた大型の火山。寿命は数万年から数十万年。例、箱根火山、富士山など多数。
• 側火山　parasitic cone　：　山頂火口から離れたところへできた単成火山で、寄生火山ともいう。　

（２）　火山活動に使われる用語

• 火砕サージ　pyroclastic surge　：　爆発的な火山噴火に伴って発生する現象で、火山灰を含む蒸気が火口からドーナツ状に地表に沿って、高速で広がる熱風である。雲仙普賢岳では火砕サージが本流の火砕流に乗って滑るように流れた。(１,９９１年６月３日）このため本流より高い所まで覆い、本流が止まってもさらにその先まで流れた。木は根こそぎ倒れ、人や車は数十mも吹き飛ばされた。火砕サージの中の温度は最高で６００℃、火山灰粒子の速度は１００m/sと測定された。このように火砕サージは破壊力が大きく、被害をもたらす。
• 火砕流 かさいりゅう　pyroclastic flow ：　高温の火山灰や火山レキ、火山岩塊、火山ガスなどの混合物が高速で流れ下る現象、雲仙の普賢岳やモンプレー火山で発生した。白っぽい粘性の大きいデイサイト質溶岩を噴出する火山に発生しやすい。有珠火山もこれに属する。熱雲、軽石流、スコリア流なども機構は同様である。箱根火山の軽石流は噴出した体積が１０km³で、火口から６０kmまで達している。普賢岳の火砕流の速さはビデオ映像から計算され、平均すると時速約１００Kmであった。
  　「高速度で遠方まで突っ走る火砕流のエネルギーを考える。噴火により、火口から、質量mの火砕流が水平方向へ初速度uで飛び出したとするとその運動エネルギーは　½mu²となる。噴火口と山麓との高度差をh、重力加速度をgとすると、火砕流はなめらかな斜面を走って山麓まで来る間に位置エネルギーmghが運動エネルギーになり、運動エネルギーは増加する。山麓を走る火砕流の速度をvとすると、その運動エネルギーは　½ｍｖ²＝½mu²＋mgh　となる。したがってv²=u² +2gh となる。ただし地表面との摩擦があるのだが、高温のガスに支えられて摩擦が少なく、火砕流は遠方まで高速度で突っ走ることになる。」
• 火山ガス volcanic gas　 ：　火山が噴出するガス体で水蒸気H₂O(９５％〜９９％）、 CO_2、 SO₂の3つの化合物が主成分で、このほかH₂S、HCl、Ｈ_2、 CO_、 Ｎ₂などが含まれている。爆発的な噴火時には火山灰を含んだ多量の火山ガスが成層圏まで達し、数年間成層圏にとどまり、地球規模の気温が低下することもある。
• 火山弾 volcanic bomb　 ：　高温でやわらかい溶岩が空中を飛んでいる間に、特有の形になって固まったもの、紡錘状、パンの殻状などがある。
• 火山泥流 volcanic mud flow ：火山地域に生ずる泥流、山腹に堆積した火山噴出物が､多量の降雨や積雪の溶けた水、もしくは地下水によって流れ下る現象。
• 火山灰 volcanic ash　 ：　直径４mm以下の噴出物。
• 火山礫　 かざんれき　lapilli ：直径４mm〜３２mmの噴出物。噴石 cinderともいう。
• 火山岩塊 volcanic block　 ：　直径３２mm以上の噴出物、有珠山の黒い噴煙から飛んでいるのが見られた。
• 噴石　cinder　：　火山より噴出された直径４ｍｍ以上３２ｍｍ以下の本質火山砕屑物。火口付近に集積しているものを指すことが多い。噴石丘という用語がある。気象庁では火山礫と火山岩塊を一緒にして噴石と呼んでいる。噴石という表現は簡単で使い易いかもしれないが、勝手に用語を変えない方がよい。
• 砕屑物の大きさによる分類
  一部の火山学者やインターネットのWikipediaなどでは、火山灰は２mm以下、火山礫は２mm〜６４mm、火山岩塊は６４mm以上（いづれも直径）としている。火山砕屑物と砕屑物を混同しているのではなかろうか。大学の教科書の一般地学（かせ野、島津、増田　昭和５９年　共立出版）、火山及び火山岩（久野久　１,９７６年９月１６日　岩波全書）、地学事典（平凡社　１,９８４年）などを参考にして火山砕屑物と砕屑物の分類表を作成した。
  
  

  火山砕屑物（火山噴火の噴出物）　pyroclastic material	大きさ　（直径）
  火山灰 volcanic ash	4mm以下
  火山礫 lapilli	4mm〜３２mm
  火山岩塊 volcanic block	32mm以上

  
  

  砕屑物（海岸や河川などの堆積物） clastics	大きさ　（直径）
  泥 clay silt	１/16mm以下
  砂 sand	1/16mm〜２ mm
  細礫 granule	2mm〜４mｍ
  中礫 pebble gravel	４mm〜６４mm
  大礫 cobble gravel	６４mm〜２５６mm
  巨礫 boulder gravel	２５６mm以上

  
  
• 火山フロント　volcanic front ：　日本列島の火山の多くは海溝に沿って、ある距離はなれた地域より内陸側に分布する。（下図　沈み込み帯を参照）海溝と平行している境を杉村新によって火山フロント（火山前線）と名付けられた（１,９５９）。
• 軽石 pumice,　　：　酸性マグマが発泡し、内部構造が多孔質な噴出物、白っぽいものを軽石、有珠山では軽石を噴出した。
• スコリア　scoria　：　塩基性マグマが発泡し、内部構造が多孔質な噴出物で、黒っぽいものをスコリアという。富士山の宝永の噴火では主にスコリアを噴出した。
• 岩屑なだれ　がんせつなだれ　：　　水を含まない岩屑や砂礫が斜面を移動する現象。
• 岩脈　dike　：　 マグマが地層や岩石の中へ垂直に近い角度で板状に貫入した岩体。地層と平行に貫入したものは岩床　sheet という。地層との関係を気にせず使うこともある。
• 気孔　vesicle　 ：　マグマに含まれる水のような揮発性成分はマグマが地表に近づき、圧力が下がると気化し、泡ができる(発泡）。　この泡の孔を気孔とか気泡という。富士山の溶岩には気孔の穴が多くみられる。　（気泡：bubble）
• 凝灰角礫岩 ぎょうかいかくれきがん　tuff breccia 　：　直径３２ｍｍ以上の火山岩塊と多量の火山灰からなる火砕岩。火山灰の量が少なければ火山角礫岩volcanic brecciaという。
• Ｋ−Ａｒ年代　：　火山岩に含まれる４０Ｋは半減期１．４５Ｘ１０の９乗年で４０Ａｒになる。放射性鉱物を分析して火山の年代を測定する。
• 山体崩壊　：山体の一部が地震やマグマの力などによって大規模な崩壊をする現象。富士山の東斜面には約２,９００年前、大きな崩壊があった。
• 水蒸気爆発 steam explosion ：　地下水がマグマに熱せられて水蒸気になると、体積が大きくなり､爆発的な噴火をする。これを水蒸気爆発という。またマグマから分離した水蒸気がたまって爆発する場合もある。マグマ水蒸気爆発という。有珠火山の２,０００年３月３1日からの噴火はマグマ水蒸気爆発と考えられている。白い噴煙は水蒸気が凝結した水滴からなる。時に黒い噴煙が見られるが、既存の岩石が爆発で飛ばされたものか、或いはマグマの一部分が含まれることも考えられる。例、伊豆大島の波浮の港はマグマ水蒸気爆発の跡。
• 溶岩トンネル　Lava tunnel ：　富士山麓には、富士風穴、鳴沢氷穴、駒門風穴、万野風穴など、数十個の溶岩トンネルが知られている。溶岩トンネルの成因は個々の溶岩トンネルによって違いがあるようだ。次のような成因が考えられている。三島市のような溶岩が溜った所には、（１）や（２）の気体が原因した溶岩トンネルができる。斜面を流れる溶岩流には、（３）の溶岩トンネルができやすい。（１）や（２）の原因が多いように思われる。
  （１）地表水や地下水が多いところへ溶岩が流れると、溶岩の熱によって、水が気化し体積が大きくなり、溶岩の中へ水蒸気の空洞ができる。水の気化が急激だと、水蒸気爆発がおこり、その水蒸気が吹き抜けた穴ができる。（スパイラクル spiracle)
  （２）溶岩に含まれるガス（揮発性成分）が分離し、そのガスが溶岩層の間に溜まってできた。
  （３）粘性の小さい溶岩の表面が固まり、袋状の構造（ローブ）になる。この袋が破れて、内部の未固結の部分が流れ出たあとの穴である。
• スパッター　spatter　：　火口から放出した柔らかい溶岩が落下し、餅のようになったもの、溶岩餅（ようがんぺい）　driblet ともいう。スパッターが重なって溶結した堆積物はアグルチネート　Agglutinate（岩滓集塊岩） と呼ぶ。

写真は、宝永第一火口壁の富士山頂側に分布する約2,200年前に噴出したスパッターとアグルチネートである。
表面の黒っぽい岩石は宝永噴火のスコリアで、その下がスパッターやアグルチネートである。
アグルチネートの下部は高温が保たれ鉄分が酸化し赤鉄鉱ができ、赤褐色をしている。また柱状節理が見られる。２０１６年１０月に発生した崩壊のあとである。

• 地層累重の法則　law of superposition 　：「かさなる二つの地層のうち、下位の地層は上位の地層より古い」という層位学の基本法則である。応用すると、二つの地層が堆積する時間的前後関係を知る手がかりとなる。例えば、富士山における、宝永山の赤岩（赤褐色のテフラ）に宝永噴火の黒いスコリアが含まれているということは、赤岩と黒いスコリアは同時に堆積したことになる。
• 柱状節理　ちゅうじょうせつり　columnar joint　：　 溶岩が固まるとき、柱状の割れ目が入った岩体。玄武岩は六角柱状になることが多い。柱状の割れ目は冷やされる面と直角方向へできる。
• テフラ tephra　： 火山灰、軽石、スコリアなど火口から空中へ放出したものが堆積した火山砕屑物の総称、ギリシャ語で灰の意味である。
• テフロクロノロジー　tephrochronology 　：　テフラの分布、堆積の順序や年代を調べ、テフラを噴出した火山活動の歴史やテフラが分布している地域の地質、生物の変遷などを調べる方法。（アイスランドの地質学者　Thorarinsson,S. 1,981)
• 年縞　non-glacial varve　：　 湖などの堆積物は季節によって変化するので、１年単位の縞模様ができる。この縞模様を年縞という。地層の年代測定のカギとなる。福井県の水月湖の年縞が地質学的年代の世界標準となり、注目されている。
• パホイホイ溶岩 pahoehoe lava 及びアア溶岩　aa lava　：　いずれも粘性の低い玄武岩質溶岩の表面形態を表すハワイ語、パホイホイはなめらかな表面をした溶岩で、アアはとげとげしたコークス状の表面（クリンカー）をした溶岩である。いずれも成分の違いではなく、噴出の仕方や斜面の流れ方の違いによって生ずる。従って溶岩の種類に使うのは不適当である。縄状溶岩はパホイホイの一種。（ハワイ語でpahoehoeは滑らか、みがくの意味。aaはボロボロの意味）
• 板状節理　ばんじょうせつり　platy joint　：　 溶岩が固まるとき板状の割れ目が入った岩体。
• 放射性炭素（14Ｃ）年代　：　生物に含まれる１４Ｃは半減期5,7５0年で崩壊し、１４Ｎになる。テフラに埋まった木片などの１４Ｃと１４Ｎを分析して、火山噴火の年代測定をする。（１４Ｃの小さい数字は質量数）
• 溶岩 lava　 ：　岩石が高温（有珠火山の昭和新山の溶岩はデイサイト質溶岩で1,000℃あった）で溶けた状態のもの、マグマと同じだが、マグマは地下にあるものを､溶岩は地表に噴出したものをさす。また急に冷えて固結して生じた火山岩も溶岩と呼ぶことがある。白っぽい、粘性の大きい溶岩（珪酸分が多いデイサイト質溶岩　有珠火山）や黒っぽい粘性が小さい溶岩（珪酸分が少なく、鉄やマグネシュームが多い玄武岩質溶岩 富士火山）などがある。下の表は富士山、浅間山、有珠火山の溶岩成分である。（数値は重量％）　

• 枕状溶岩 まくらじょうようがん　pillow lava　：　 粘性の小さい溶岩が水中や沼地へ流れると、丸みをおびた塊が積み重なったようになる。１つの塊の断面を見ると中心は粗粒の鉱物からなり、外側に向かって細粒になっている。
• マグマ溜り　magma reservoir　：　 マントルから上昇してきたマグマが地殻付近で、周囲との圧力がつり合って、浮力を失い、マグマ溜りを形成する。その後、マグマの結晶分化作用が進み、マグマの気化成分の液化や気化が進んだり、マグマ溜りへのマグマの補充があると、マグマ溜りの圧力が増し、マグマは膨張して密度が小さくなり、浮力を増して上昇し、火山噴火に至る。
• 溶岩塚　tumulus　：　 粘性の低い溶岩の表面が固まり、内部の未固結の溶岩や蒸気の圧力で膨張し、表面が割れてできる溶岩のふくらみ。
• 鍵層（鍵テフラ層）　かぎそう　key bed ：　大きな火山噴火によって、広域に運ばれた特色ある火山灰（広域火山灰）などは、地層や遺跡の時代を知る鍵となる。鍵層の例を上げる。
  �@　御岳第一軽石層（OnPm1)　約１０万年前
  �A　鬼界カルデラテフラ　鹿児島の南の海底にある鬼界カルデラの噴火 約９５,０００年前
  �B　阿蘇カルデラのテフラ（Aso-4)　約８９,０００年前、噴出されたマグマは約６００Km³。
  �C　箱根軽石層（HK-Tpfl、HK-Op)　約６０,０００年前
  �D　姶良・丹沢火山灰（AT)　鹿児島湾北部にある姶良カルデラの巨大噴火。約２４,５００年前　年縞調査では３０,００９年前
  �E　鬼界アカホヤテフラ（K-Ah)　鬼界カルデラの巨大噴火、火砕流は九州の南部を覆った。約７,０００年前、噴出されたマグマは約１００Km³。
  �F　富士黒土層（FB)　富士山の噴火活動が静かで植物が繁茂し、スコリア層を挟む黒い腐植土が堆積した。約５,０００〜１０,０００年前
  �G　仙石スコリア（Sg)　富士山頂付近から噴出した。約２,９００年〜３,０００年前
  �H　カワゴ平ガラス質テフラ（KgP)　伊豆の天城山カワゴ平から噴出、白いテフラ。　約３,０００年前
  �I　砂沢（ずなさわ）スコリア（Zu)　富士山頂付近から噴出し、東側地域を広く覆った。Zuの分布の中心である印野の西の地名から付けた。約２,６００〜２,８００年前
  �J　御殿場泥流　富士山の東斜面に大きな崩壊があり（約２,９００年前）、大量の土砂は御殿場から小山にかけて堆積した。崩壊で運ばれたと思われる塚が御殿場市竈付近を中心に点々と見られる。　約２,４００〜２,５００年前
  �K　湯舟第２スコリア（Yu−２）富士山頂からの噴火、スパッターを噴出し、山頂周辺に急な斜面をつくる。　約２,２００年前。この噴火以後、山頂火口からの噴火はない。
  �L 宝永噴火（Ho) 西暦１,７０７年、噴出されたマグマは約０．７Km³。

（３）　火山噴火の形式

• ストロンボリ式噴火　Strombolian eruption　：　粘性の小さい玄武岩質マグマを数分〜数十分の間隔で周期的に空中へ放出する噴火形式。大爆発は起こりにくい。地中海のストロンボリ火山はこのような噴火を行い、夜間にも遠方から見え、地中海の燈台と呼ばれた。１,９５０年〜１,９５１年、１,９８６年の伊豆大島三原山や１,９６２年の三宅島の噴火で見られた。
• ブルカノ式噴火　Vulcanian eruption:　：　粘性の大きなマグマを噴出する火山は火口が塞がりやすい。このような火山が噴火するときにはストロンボリ式より、はるかに爆発的な噴火をする。地中海エオリア諸島の南端にあるブルカノ火山がこのような噴火を行うことからこの名がある。浅間山や桜島など、日本の多くの活火山はこの形式をとる。
• プリニアン式噴火　plinian eruption:　：　ブルカノ式噴火と同様だが、長い休止期をおいて大規模な噴火が起こった場合を言う。７９年のVesuvius火山の噴火活動を観察､記録したPliniusの名をつけた。Vesuvius火山は数世紀以上の休止期があって、大噴火があり、東麓のPompeiの町は多量の火砕流で埋められた。箱根火山の軽石流を噴出した噴火や富士山のスコリアを噴出した宝永噴火はプリニアン噴火と言われている。
• ハワイ式噴火　Hawaii　eruption 　：　粘性の小さい玄武岩質の溶岩を静かに流出する。ハワイのキラウエア火山、マウナロア火山など。
• カルデラ噴火　Caldera eruption　：火山は短期間に大量のマグマを噴出するとマグマ溜まりに空隙ができ、陥没してカルデラができる。このような巨大噴火をカルデラ噴火という。大きなカルデラ噴火が起こると、その火山を中心に半径約１００Km範囲は火砕流に覆われ、数百度Cの高温になり、壊滅状態になる。恐ろしいカルデラ噴火は平均６,０００年に一回程度発生している。日本では７,３００年前の鬼界カルデラ噴火以来起こっていないのである。カルデラ噴火はいつ起こっても不思議がない状態である。阿蘇カルデラ、箱根カルデラ、鬼界カルデラなど。（藤井敏嗣　富士山大噴火　２,０１５年）

（４）　マグマについて
　
　地球の内部構造は、図（４）ー１のように区分されている。

図（４）−１　地球内部の区分 　数値は地球表面からの距離（深さ）、図は数値に比例していない。

　　マグマは図（４）−２のような、島弧 island arc、ホットスポット hotspot、海嶺 ocean ridge などでつくられる。

・島弧 island arc では、沈み込んだ海洋性プレートの上面が深さ１００km〜１５０kmに達するとメルトmelt（岩石が融け始めた液体）ができ、上昇を始める。この真上を火山フロントと呼び、火山列を形成する。日本列島には、北海道から東北地方、中部地方を経て伊豆諸島からマリアナへ連なる、東日本火山帯と、、大山から九州を経て、琉球列島へ連なる西日本火山帯がある。前者は太平洋プレートの、後者はフィリピン海プレートの沈みこみが原因の火山フロントである。島弧における岩石の上昇流は沈み込むプレートが水を含んだ堆積物や付加体を上部マントル（１００〜１５０Km）へ持ち込むためと考えられている。水を含む沈み込んだプレートは著しく融解温度が下がり、メルトが生ずる。メルトを含むと密度が小さくなり、浮力が生じ、上昇流となる。上昇するメルトを含むマグマは周囲の岩石の密度と同じになった所で、上昇を止め、マグマ溜りをつくる。マグマは液体のメルト、蒸気、高温の状態で結晶する鉱物などからできている。

・ホットスポット hotspotは、ハワイ諸島のようにプレート内にできる海洋島で、プレートより深いところからマグマを形成するマントルプリューム mantle plumeという上昇流を考えている。

・海嶺 ocean ridge は、プレートの裂け目に大量のマグマが入り込んでくる大規模な火山現象で、プレートが誕生している場所である。大洋底に連なる大山脈は海嶺で、大西洋中央海嶺、東太平洋海嶺、インド洋中央海嶺などがある。

図（４）−２　マグマの発生場所、プレートの動き。 　マグマは沈み込み帯の島弧、ホットスポット､海嶺など 特定な地域で生産され､火山活動を行なう。

　・　沈み込み帯におけるマグマの発生。
　沈み込むプレートの表面に沿って深部へ持ち込まれた含水カンラン岩は、脱水分解反応を行い、反応で放出されたH₂Oが増加していく。
　下図（４）−３のA付近ではソリダス温度に達していないのでメルトはできない。B付近（深さ１１０Km）でソリダス温度になり、角閃石や緑泥石などが脱水分解反応をおこない、メルトができ、密度の低下により、浮力を受けて上昇し、海溝側火山列のマグマができる。C付近（深さ１７０Km)では金雲母などが脱水分解反応を行う。この付近で背弧側火山列のマグマがつくられる。海溝側火山列で、より多くの火山ができるのは、H₂Oの供給量が大きいためである。
（巽　好幸　１,９９７　「沈み込み帯のマグマ学」より）

図（４）の３

・　沈み込む海水がマグマを作る。
　　川本竜彦（静岡大学理学部地球科学科教授）の静岡県地学会講演　２０１９年６月１６日　
　プレートテクトニクスの概念により、沈み込むプレートによって運ばれる水により、マントルが溶けてマグマができると考えられている。川本竜彦の沈み込み帯の断面図（図K１）は巽　好幸　１,９９７　「沈み込み帯のマグマ学」の上図に似ている。マグマ溜りの形がさつまいものような形をしているが、特に深い意味はないと思われる。

図K1.　沈み込み帯の断面図

　川本竜彦は、２００９年３月、フィリピンのピナツボ火山の噴火で地表に持って来られたマントルの捕獲岩を薄片にして、ラマン分光顕微鏡で観察した。
　　
図K2. 　ピナツボ火山のマントル捕獲岩（右側のレキ）

　ラマン分光顕微鏡で捕獲岩のカンラン石の中に塩水のカプセル（流体包有物）を発見した。
この大きな発見は、沈み込み帯のマントルへ運ばれた海水が存在する初めての物証となった。

図K3. ピナツボ火山のマントル捕獲岩のカンラン石の顕微鏡写真。塩水と炭酸塩好物と水蒸気からなるカプセル。大きさは３０μm.

　また、兵庫県有馬・宝塚温泉水のナトリウムとカリウム比は、発見されたマントル捕獲岩のカンラン石のカプセルのナトリウムとカリウム比に似ていることも分かった。図K1のように、兵庫県有馬・宝塚の温泉水は、マントルから上昇してきたことがわかる。

・　上部マントルにおけるカンラン岩（ペリドタイトperidotite）が溶けてさまざまな組成のマグマができる。
　カンラン石、輝石、ガーネットなど複数の鉱物からできているペリドタイトを熱すると、ある温度でメルト（マグマ）が生じる。この温度をソリダス温度という。更に温度を上げると、さまざまなマグマができる様子を相平衡図で結晶A、結晶Bの２成分について,理論的に考えてみる。（藤井敏嗣　１,９９７を参考にした）

　高温実験で、結晶Aと結晶Bの組成比がXA：XBの岩石を加熱していく。温度がTeになったとき、Eの組成をもつメルト（マグマ）が最初に生じた。この温度Teをソリダス温度と呼んでいる。さらに温度を上げ、Tbになると結晶Bは溶解してなくなり、さらに温度を上げていき、Taになると結晶Aも溶解し、すべてマグマ（液体）となる。Taをリキダス温度と呼ぶ。またメルト（マグマ）の化学組成はEからXに向かって変化し、Taになったとき、メルト（マグマ）の組成はもとの岩石の組成と同じXとなる。
このように温度がTeからTaに変化する間に、ペリドタイトが溶けていき、その間、メルト（マグマ）が移動すればさまざまな組成のメルト（マグマ）が発生することになる。

・　玄武岩質マグマの分類
　玄武岩質マグマを単斜輝石　Ca(Mg,Fe)Si2O6 ・　斜方輝石　（Mg,Fe)SiO3　・　カンラン石　（Mg,Fe)2SiO4 ・ 斜長石　CaAl2Si2O8-NaAlSi3O8 ・ネフェリン　NaAlSiO4　・　石英　SiO2　の組み合わせで表わすと下図のように４面体を３つの部分に分けられ、次のように分類される。
�@　アルカリ玄武岩　alkaline basalts ：ネフェリンnephelin を含む.。その他カンラン石、単斜輝石、斜長石を含む
�A　石英ソレアイト　quartz tholeiites ：石英を含む。その他単斜輝石、斜方輝石、斜長石を含む。
�B　カンラン石ソレアイト　olivine tholeiites ：ネフェリン、石英とも含まず、カンラン石、単斜輝石、斜方輝石、斜長石を含む。

　高温のカンラン石ソレアイトマグマから初期に晶出する鉱物のカンラン石・単斜輝石・斜長石などが晶出した残液は石英ソレアイトマグマの化学組成領域に入る。従って、石英ソレアイトマグマはカンラン石ソレアイトマグマから結晶分化作用でつくられることがわかる。しかし、カンラン石ソレアイトマグマとアルカリ玄武岩質マグマの間ではそうした関係がない。そういう意味で、臨海面はアルカリ岩と非アルカリ岩（カンラン石ソレアイト、石英ソレアイト）の境界である。非アルカリ岩は沈み込み帯に多い。
非アルカリ岩の中には、SiO2の増加にしたがってFeO+Fe2O3が増加するソレアイト系列（tholeitic rock series)と、FeO+Fe2O3が減少するカルクアリカリ系列(calc-alkaline rock series)とがある。
　富士山の玄武岩溶岩はカンラン石ソレアイトである。

　　
・　上部マントルにおけるカンラン岩（ペリドタイトperidotite）の融点（ソリダスsolidus）と温度・圧力の関係

　地下の温度上昇は場所によって違うが、１Kmにつき約２０℃である。深さ１００Kmになると２,０００℃になり、地表付近ならば岩石はどろどろに溶けてしまう。しかし、地殻やマントルは地震のS波（横波）が伝わることから、固体の状態である。岩石のソリダス（※１）は温度と圧力に関係あることが分かる。

縦軸は圧力（GPaギガパスカル）深さ、横軸は温度である。 Takahashi.E1986,J.Geophysに加筆

　上図は地球内部の温度と圧力環境をつくり、カンラン岩のソリダスやリキダスliquidus（※２）を調べた実験結果の概略である。
地下深い所では圧力が高く、岩石は温度が高くても溶けにくいことが分かる。地殻やマントルは図の灰色の環境にある。
図の矢印で示すように、上部マントルの島弧、ホットスポット、海嶺などでカンラン岩の上昇流が発生する。上昇する岩石は圧力の低下により膨張する。この膨張する仕事に熱エネルギーを使うので温度が下がる。しかし、圧力が下がることによる岩石の融点温度低下が大きく、上昇する岩石にはメルトが生じ、ソリダスを超えて図のピンクの環境になり、メルトが増えていく。メルトの量が増えると融解熱に熱エネルギーが使われるので温度は下がるのだがメルトは増えていく。このように上昇する岩石のメルト発生機構は温度より、圧力の減少に主な原因があり、「減圧融解の機構」と呼ばれている。
　上昇するマグマは減圧による膨張や揮発性成分の発泡が行われて密度が小さくなって、上昇するのだが、地殻の岩石密度は小さいので、上昇するマグマの密度と周囲の地殻の岩石密度が等しくなり、浮力を失い、上昇を止めてマグマ溜りをつくることになる。地震のS波などの伝わり方の調査から、多くの火山の地下数Kmから十数キロのところにマグマ溜りが存在し、その直径は約１０Kmと推定されている。(兼岡一郎　「火山とマグマ」）

・　マグマ溜りのマグマが再び上昇し、火山噴火するのは次のような時と思われる。
�@マグマ溜り付近で地震があり、地殻の圧力が小さくなり、マグマ溜りのマグマの発泡が盛んになったとき。（気圧が下がると水の沸騰する温度が下がるように）
�A新しいマグマの補充があり、マグマ溜りの温度が上昇し、膨張して密度が下がり、浮力をもったとき。
�B外部からの刺激がなくても、時間が経過して、マグマの発泡が進み、マグマ溜りの上部へ気泡が集まり、気体の膨張圧力が増したとき。

※１　ソリダスsolidus：岩石の温度を上げていき（或いは圧力を下げる）、鉱物の間に最初の液体のしずく（メルト）ができた温度をソリダスという。さらに温度を上げていく（圧力を下げていく）とメルトが増えていく。
※２　リキダスliquidus：ソリダスからさらに温度を上げていくと、メルトが増え、岩石全体が液体状になった温度をリキダスという。高温で結晶する鉱物は含まれている。

マグマの変化　
　マグマには、下の表のように色々ある。玄武岩質マグマから安山岩質マグマ、そしてデイサイト質マグマ,、流紋岩質マグマへの変化は、N.L.Bowenなどによる�@結晶分化作用と�A異なるマグマの混合による変化があり、地下深所では条件の違いにより、この両方法が考えられている。

�@結晶分化作用
　マグマの中に高温で結晶する比重の大きい鉱物は晶出すると、重力によって降下する。この鉱物が除かれた残りのマグマの成分は変化する。この結晶分化作用のみ行われるのは、ダイアピル周辺の地殻の岩石が溶けるまでに至らない場合であろう。多くの場合は結晶分化作用とマグマの混合は並行して行われるに違いない。

�A異なるマグマの混合
下図a ：ダイアピル（メルトを含むマントル物質の巨大な塊） がマントル内を上昇してくる。
下図b ：地殻の下まで上昇したダイアピルは 地殻の岩石の密度が小さいので上昇出来なくなる。ダイアビルにはメルトが増加し、玄武岩質マグマの火山活動がはじまる（富士山）。ダイアピル周辺の地殻の岩石は溶けてデイサイト質マグマができる。このデイサイト質マグマと玄武岩質マグマとの混合により、安山岩質マグマができる。
下図c ：火山は安山岩質の溶岩を噴出するようになる。最後に玄武岩質マグマの供給が無くなり、デイサイト質マグマや流紋岩質マグマを噴出するようになり、島弧の火山は数十万年の一生を終る。