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

富士山の地質

　富士山は均斉のとれた美しい円錐火山である。最高峰は富士山測候所があった剣が峰で海抜高度3776m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。地殻の割れ目は引っ張りと直角の方向に生ずる。
　富士山は北アメリカ大陸プレート、太平洋プレート、フィリッピン海プレートなどが交差するところにある。
　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。A parasitic volcano 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.) 　・　は側火山　北西から南東方向に分布している。従って、次の噴火活動もこの方向に側火山ができて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1965,津屋１９６８に加筆） 　丸尾（赤色）は最新期溶岩流（約2000年前から）、それぞれの溶岩流の噴火口は富士山頂側の高所付近にある。 　画像の上にマウスポインタを置くと地質図が表れる。 　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、古富士泥流など） 　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5000年前） 　7：御殿場泥流(約2500年前）、　８：最新期溶岩流（青木ケ原溶岩、剣丸尾など）
二ツ塚 　富士山には約７０の側火山がある。（津屋１９４３）　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す。	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、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。

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を複成火山とも呼んでいる。繰り返し噴火することによって、地下にマグマの火道がパイプ状にできていると考えられる。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程度であるが、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岩脈状になって貫入し、岩脈の一部が地表に達すると、そこに火口ができ噴火をする。宝永噴火のような側噴火は単成火山で岩脈に沿って一直線上に第１火口、第２火口、第３火口と並ぶこともある。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、１９８９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。
　
火山について

（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。

• マール　maar ：マグマ中のガス或いは地下水が熱せられて生じた水蒸気爆発によって丸い火口ができ、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（火砕丘） 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。富士山の側火山の大室山等。
• 火山岩尖 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。

（2）　火山活動に使われる用語

• 火山ガス volcanic gas ：火山が噴出するガス体、水蒸気H₂O(９５％〜９９％）、フッ素化合物,　HCl, SO_2. H₂S, CO₂ など が含まれている。
• 火山灰 volcanic ash ：直径４mm以下の噴出物。
• 火山レキ lapilli ：直径４mm〜３２mmの噴出物。
• 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。
• 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。
• 軽石　pumice,　スコリア　scoria：　内部構造が多孔質な噴出物、白っぽいものを軽石、黒っぽいものをスコリアという。有珠山では軽石を噴出する。富士山の宝永の噴火では主にスコリアを噴出した。
• 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1000℃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（珪酸分の多いデイサイト質溶岩　有珠火山）や黒っぽい粘性の小さい溶岩（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。
• 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溶岩の表面形態を表すハワイ語、なめらかな表面をした溶岩がパホイホイで、とげとげしたコークス状の表面をした溶岩がアアである。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。引きちぎられるような力が加わるとアアになる。縄状溶岩はパホイホイの一種。
• 火砕流 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。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、遠方まで高速度で突っ走ることになる。
• 火砕サージ　pyroclastic surge　：　爆発的な火山噴火に伴って発生する。火口からドーナツ状に地表に沿って、高速で広がる火山灰などを含む希薄な蒸気の熱風である。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。(１９９１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。
• 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。他に、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。有珠火山の２０００年３月３1日からの噴火は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。
• 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。
• 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。
• 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（１９５９）。
• 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）
• 放射性炭素（14Ｃ）年代：　生物に含まれる１４Ｃは半減期5730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）
• 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。

（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。１９５０年〜１９５１年、１９８６年の伊豆大島三原山や１９６２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、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。

（４）マグマについて

• マグマの発生　マグマは図のような、島弧、ホットスポット、海嶺などでつくられる。
• （１）島弧（火山弧）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（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。
• （２）ホットスポット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という上昇流を考えている。
• （３）海嶺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。

  マグマの発生場所 　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(巽　好幸　１９９７より） 　沈み込んだ海洋性プレートの上面が深さ１００km〜１５０kmに達すると脱水分解反応が行なわれ、放出されたH2Oによって､マントルウエッジにマグマが発生するという考えがある。

• マグマの変化：玄武岩質マグマから安山岩質マグマ､デイサイト質マグマへの変化はN.L.Bowenなどによる結晶分化作用と下図のような混合による変化が考えられている。 (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。(下図c) 玄武岩質マグマとデイサイト質マグマの混合により、安山岩質マグマが形成され、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を噴出するようになり、火山は数十万年の一生を終る。