物理地質学、サスカチュワン大学版

火山噴火は、ガス、溶岩、テフラと呼ばれる断片化した破片の三つのタイプの材料を生成する。マグマにはガスが含まれています。

マグマはガスを含んでいます。 高圧では、ガスはマグマ内に溶解する。 しかし、圧力が低下すると、ガスが溶液から出て泡を形成する。 このプロセスは、ポップボトルが開かれたときに何が起こるかに似ています。 破裂音は液体に分解するために二酸化炭素のガスを強制する圧力の下でびん詰めにされます。 その結果、あなたがスーパーマーケットの棚で見つける破裂音のびんに泡に少数がない。 あなたがボトルを開くと、あなたはその中の圧力を下げます。 破裂音は二酸化炭素のガスが解決および形態の泡から出て来ると同時にfizz始めます。

火山ガスの排出量の主成分は水蒸気であり、二酸化炭素(CO2)、二酸化硫黄(SO2)、硫化水素(H2S)が続きます。

火山ガスの排出量の主な成分は、

火山は噴火時にガスを放出し、噴気孔と呼ばれる開口部を介してガスを放出する(図11.7)。 彼らはまた、土壌や地下水にガスを放出することができます。

図11.7ハワイ州プウオオクレーターの噴気孔。 噴気孔の縁に沿った黄色の地殻は硫黄結晶でできています。 結晶は、硫黄蒸気が噴気孔から放出されるときに冷却されるときに形成される。 Source:U.S.Geological Survey(2016)Public Domain View source

Lava

溶岩の流れとそれが形成する構造の容易さは、溶岩に含まれるシリカとガスの量に依存します。 シリカが多いほど、より多くの重合(長い分子の形成)が起こり、溶岩が硬化する。 溶岩の硬さは粘度の観点から記述されています–流れやすい溶岩は粘度が低く、粘着性があり硬い溶岩は粘度が高いです。

一般に、高シリカ溶岩には低シリカ溶岩よりも多くのガスが含まれています。 ガスが気泡に形成されると、粘度はさらに増加する。 ポップの類推をもう一度考えてみましょう。 あなたが激しくボトルを振ってそれを開けた場合、ポップは厚く、泡の流れで噴出してくるでしょう。 それとは対照的に、あなたがそれを開く前にボトルを揺さぶらないように注意したならば、あなたは液体の薄い流れを注ぐことができます。

化学組成は、溶岩流の厚さと形状に影響を与えます

溶岩流の厚さと形状は、その粘度に依存します。 粘度が大きいほど、流れが厚くなり、凝固する前に移動する距離が短くなります。 非常に粘性の高い溶岩は、まったく非常に遠くに流れず、火山のクレーターに溶岩ドームと呼ばれる膨らみとして単に蓄積するかもしれません。 図11.8は、富士山の火口にある流紋岩質溶岩から形成されたドームを示しています。 セントヘレンズ

図11.8富士山の火口の溶岩ドーム。 セントヘレンズ Source:Terry Feuerborn(2011)CC BY-NC2.0view source

粘性の低い流紋岩溶岩は、図11.9(右)の厚い流れと同様に、さらに移動することができます。 図11.9の左は、自由に流れる、低シリカ、低粘度の玄武岩質溶岩の薄い流れを示しています。

図11.9溶岩流。 左:地質学者は、ハワイの玄武岩溶岩流からサンプルを収集します。 右: アリューシャン列島のカナガ火山からの安山岩質溶岩流。 Source:Left-U.S.Geological Survey(2014)Public Domain view source;Right-Michelle Combs,U.s.Geological Survey(2015)Public Domain view source

低粘度の玄武岩溶岩流は、溶岩管と呼ばれる導管を通って移動すると、長距離を移動することがあります。 これらは古い凝固した溶岩流の中のトンネルです。 図11.10(上)は、天窓と呼ばれる上にある岩の穴を通って溶岩チューブを見ることを示しています。 図11.図10(下)は、溶岩洞の内部を示しており、人は規模を示しています。 溶岩管は、流れる苦鉄質の溶岩がその縁の近くで優先的に冷却され、最終的に流れの上部に閉じる固体の溶岩流を形成するため、自然かつ容易に形成さ チューブ内の溶岩は、チューブが大気から溶岩を絶縁し、溶岩が冷却する速度を遅くするため、10kmの間流れることができます。 ハワイの火山は、数千の古い、排水された溶岩管でいっぱいになっており、いくつかは50kmの長さです。

図11.10溶岩チューブ。 トップ: 溶岩管(天窓と呼ばれる)の屋根の開口部は、チューブ(Pu’U’O’Oクレーター、Kūlauea)を流れる溶岩の景色を可能にします。 開口部は約6mである。 底部:富士山から離れた溶岩をチャネリングした溶岩管の中。 1,895年前の噴火でセントヘレンズ。 出典:Top:U.S.Geological Survey(2016)Public Domain. ソースを表示Bottom:Thomas Shahan(2013)CC BY-NC2.0ソースを表示

溶岩構造

Pahoehoe

表面に流れる溶岩は、冷却するにつれて異なる形を取ることができます。 図11.9(右)のように、表面がフラグメントされていない玄武岩質の溶岩は、パホエホエと呼ばれています。 (pa-hoy-hoyと発音される)。 Pahoehoeは滑らか、billowyである場合もある。 また、図11.11に示すように、ローピー溶岩と呼ばれるしわのあるテクスチャを開発することもできます。 溶岩の最も外側の層が冷えて皮膚を発達させると、ローピー溶岩が形成されます(図11.11、左の暗い層として表示されます)が、皮膚はまだ熱く、柔軟であるのに十 皮膚はその下の溶岩よりも硬く、流れる溶岩によって引きずられてしわに折り畳まれます。 図11.図11(右)は、しわのある溶岩流の内部構造を示すためにカットが行われた後のクローズアップ図です。 溶岩が気泡の周りで凝固したときに形成された溶岩の中の多くの穴、または小胞に注目してください。

図11.11ハワイからのローピー溶岩。 左:溶岩の薄い表面層として形成されるローピーなテクスチャは、その下を流れる溶岩の動きによって冷却され、しわになります。 右:ローピー溶岩の断面図。 出典:左:Z.T.Jackson(2005)CC BY NC-ND2.0出典を見る;右:Fiddledydee(2011)CC BY-NC2.0ソースを表示します。

A’aとブロック状の溶岩

溶岩流の外層が滑らかに変形することによって下の溶岩の動きに対応できない場合、外層は溶岩 これは、溶岩流がより厚く、より脆い外層を発達させる場合、またはそれがより速く動く場合に起こる可能性があります。 その結果、a’aと呼ばれる鋭く裂けた瓦礫のような溶岩流があります(”溶岩”のように発音されますが、lとvはありません)。 図11.図12(左)は、a’a溶岩流の前進する正面のクローズアップ図を示しています(流れは視聴者に向かって移動しています)。 図11.12(右)は、横から見たa’a溶岩流を示しています。 A’aフローのテクスチャと、写真の前景にある明るい灰色のpahoehoe溶岩のテクスチャを比較してください。

図11.12Aa溶岩流。 左:グアテマラのパカヤ火山の噴火中に形成されたa’aのクローズアップビュー。 視野は横に約1m。 右: 荒れ果てた赤褐色のa’a溶岩流は、クレーター道路、ハワイ火山国立公園のチェーンから見た。 Pahoehoeは前景のより明るい灰色で目に見える。 出典:ハワイaaとpahoehoeの写真:Roy Luck(2009)CC BY2.0ソースを見る;Pacaya aa:Greg Willis(2008)CC BY-SA2.0(ラベルが追加されました)ソースを見る。

高粘度安山岩溶岩流はまた、ブロック状溶岩と呼ばれる断片化された表面を開発します。 これは、図11.9(右)から安山岩質溶岩流のつま先に見えます。 A’aと安山岩質の塊状溶岩の違いは、塊状溶岩がより滑らかな表面とより少ない小胞を有する断片を有することである。

溶岩枕

溶岩が水に流れ込むと、溶岩の外側が急速に冷却され、チューブができます(図11.13(左上))。 溶岩の塊が管の端に発達し(図11.13(右上))、枕を形成する。 図10.13の左下は海底を覆う枕を示し、右下は露頭の枕の特徴的な丸みを帯びた形を示しています。 枕は常に水中に形成されるので、岩の記録でそれらを見つけることは、環境が水中であったという情報を私たちに与えます。

図11.13枕ラバ。 左上:水中に突き出た溶岩の管。 熱い溶岩は、管の壁の亀裂を通して見ることができます。 画像は約1mです。 (太平洋、フィジーの近く)。 右上:内の溶岩を示す亀裂とチューブの丸みを帯びた端。 (太平洋、フィジーの近く)。 左下:枕溶岩で覆われたガラパゴス諸島の近くの海底。 右下: ミネソタ州北東部のイーリー-グリーンストーンから派生した2.7億年前の枕で作られた玉石。 ソース:左上-NSFとNOAA(2010)CC BY2.0ビューソース;右上-NSFとNOAA(2010)CC BY2.0ビューソース;左下-NOAA Okeanosエクスプローラプログラム、ガラパゴス裂け目探検2011(2011)CC BY2.0ビューソース;右下-James St.John(2015)CC BY2.0ビューソース。

柱状節理

溶岩流が冷やされて固まると、それらは収縮します。 長い縦のひび、か接合箇所は収縮を可能にするために壊れやすい石の内で、形作ります。 上から見ると、ジョイントは5、6、または7辺のポリゴンを形成し、辺の間の角度は約120ºです(図11.14)。

図11.14北アイルランドの巨人の土手道を上から見た柱状節理。 Source:Meg Stewart(2012)CC BY-SA2.0view source

図11.15は、アイスランドの玄武岩溶岩流における柱状節理の側面図を示しています。

図11。玄武岩溶岩流、Svartifoss(黒秋)Vatnajökull国立公園、アイスランドで15柱状節理。 出典:Ron Kroetz(2015)CC BY-ND2.0。 ビューソース

火砕流材料

ポップボトルのアナロジーは、気泡が流体を推進することができるということである流体中の気泡 より多くの泡を作るためにポップボトルを振ると、ボトルが開かれたときにポップが噴出する原因となるのと同じように、気泡が激しく爆発的な噴火を作成し、火山から溶岩や他の材料を推進することができます。

総称して、火山から投げられた緩い物質はテフラと呼ばれます。 個々の断片は一般的には火砕流と呼ばれるため、テフラは火砕流破片とも呼ばれることがあります。 火砕流は大きさによって分類される。

火山灰

直径2mm未満の粒子は火山灰と呼ばれています。 火山灰は、小さな鉱物粒とガラスで構成されています。 図11.16は、3つのスケールで火山灰を示しています:左上にアイスランドのEyjafjallajökullの2010年の噴火からの灰です。 画像は約1000倍の倍率で走査型電子顕微鏡で撮影した。 右上には、1980年の富士山の噴火による灰があります。 セントヘレンズ山(セントヘレンズさん、st.Helens)は、アメリカ合衆国ワシントン州ヤキマ山の北東約137kmに位置する山である。 セントヘレンズ 個々の粒子のサイズは1mm以下です。 図11.16(下)は、富士山の近くの村を示しています。 インドネシアのメラピは、2010年の噴火の後に灰の中に粉々にされました。

図11.16火山灰。 左上:アイスランドのEyjafjallajökullの2010年の噴火からの灰、約1000倍に拡大しました。 右上-富士山の1980年の噴火からの灰。 ワシントン州ヤキマで収集されたセントヘレンズ。 下:富士山の噴火後のインドネシアの村。 2010年にメラピ。 出典:左上:Birgit Hartinger、AEC(2010)CC BY-NC-ND2.0。 ソースを見る右上:James St.John(2014)CC BY2.0(スケール追加)ソースを見る下:AusAID/Jeong Park(2010)CC BY2.0. view source

Lapilli

寸法が2mmから64mmのフラグメントはlapilliとして分類されます。 図11.17(左上)は、古代都市ポンペイのラピリを示しています。 ヴェスヴィオは紀元前79年11月17日に噴火した図(左下)は、ハワイのディエティ-ペレにちなんで命名されたペレの涙と呼ばれるラピリの一形態である。 彼らは空気中に投げつけられているように溶岩の液滴がすぐに冷却するときペレの涙が形成されます。 空気中を急速に移動すると、ペレの涙がペレの髪と呼ばれる長い糸に引き込まれる可能性があります(図11.17、右)。 ペレの髪の中の図11.17(右)の暗い塊は、ペレの涙です。

図11.17Lapilliは、サイズが2mmから64mmの範囲の火砕流です。 左上:ポンペイの古代都市のサイトからlapilli。 左下:ペレの涙、溶岩の液滴が空気中を飛ぶときに形成されるラピリの一種です。 右:ペレの涙が飛ぶように細い糸に引き出されるときに形成されるペレの髪。 ソース:左上:Pauline(2009)CC BY-NC-ND2.0ソースを見る;左下:James St.John(2014)CC BY2.0(スケール追加)ソースを見る;右:James St.John(2009)CC BY2.0(スケールが追加されました)ソースを表示します。

ブロックと爆弾

64mmを超える断片は、その起源に応じてブロックまたは爆弾として分類されます。 ブロックは、爆発的な噴火が既存の岩石を粉砕したときに形成される火山の固体の断片です。 図11.18は、1924年5月のクラウエア火山のハレマウマウ火口での爆発的な噴火からの多くのブロックの1つを示しています。 このブロックの質量は約7トンで、クレーターから1km離れた場所に着陸した。

図11.1924年5月18日、クラウエア火山のハレマウマウ火口から約7トンの重量を量る18の火山ブロックが投げ出された。 Source:U.S.Geological Survey(1924)Public Domain view source

溶岩が火山から投げられたときに爆弾が形成され、空気を通って移動するときに冷却されます。 空気中を移動すると、図11.19の例のように、溶岩が合理化された形状になる可能性があります。

図11.19流線型の火山爆弾。 出典:ジェームズ-セント John(2016)CC BY2.0(scale added)view source

Lapilliと爆弾に対するガスの影響

噴火する溶岩にガスが存在すると、溶岩が気泡の周りに凍結すると、lapilliと爆弾が独特の形を取ることがあり、岩石に小胞(穴で満たされた)テクスチャを与える。 軽石(図11.20)は、ガスで満たされた珪長質溶岩から形成されています。 図11.20(右)は、左側のサンプルの拡大図を示しています。 写真の暗い部分は、溶岩が噴火する前にマグマ室で形成された鉱物結晶です。 穴のいくつかは完全に囲まれており、空気で満たされているので、軽石は水に浮かびます。

図11.20H.HerrmannによってグアテマラのAtitlán湖のほとりから収集されたLapilliサイズの軽石。 湖は浸水したカルデラであり、活火山に囲まれています。 右:小胞の構造と角閃石の結晶(暗いパッチ)を示す拡大図。 出典:Karla Panchuk(2017)CC BY4.0

軽石に対応する苦鉄質の対応物はscoriaです(図11.21、左)。 苦鉄質溶岩はまた、ガラスの繊細なネットワークを残して、気泡を囲む壁がすべて破裂している珍しいと壊れやすい岩(図11.21、右)を形成することができま

図11.21小胞のテクスチャを持つ苦鉄質のlapilli。 左:日本の富士山からのスコリア。 スコリアは、軽石のより密度の高い苦鉄質の対応物です。 右:クラウア火山からのレチキュライト。 レチキュライトは、気泡を分離する壁が破裂するときに形成される火山ガラスの繊細なネットワークです。 2014年(平成26年)2月には、”週刊少年ジャンプ”(集英社)にて連載された。0(スケールが追加されました)ビューソース;Right-James St.John(2014)CC BY4.0(スケールが追加されました)ビューソース。figcaption>

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