火山の噴火は予測不可能であり、火山の近くに住む人々や周囲の環境に重大な危険をもたらします。いくつかの警告兆候はありますが、火山がいつ噴火するかを知ることは依然として困難です。
予測は、火山自体の活動と、溶岩を含む上部数キロメートルの地殻の活動に基づいています。しかし、新しい研究では、地表から約20キロメートルの深さまで掘削すれば、火山活動の予測が改善され、命を救うことができる可能性があることが示唆されています。
深く掘り下げる
この研究は、地表に最も近い部屋に上昇する前に、岩石が最初に溶けてマグマになる地点で、地殻の奥深くに手がかりを探すことの重要性を示しています。インペリアル・カレッジ・ロンドンとブリストル大学の研究者らは、米国、ニュージーランド、日本、ロシア、アルゼンチン、チリ、ニカラグア、エルサルバドル、インドネシアの9カ国にわたる最も爆発的な火山噴火60件のデータを検討した。
「私たちは世界中の火山を調査し、噴火前にマグマが蓄えられる地下の浅い部屋に焦点を当てた先行研究をさらに深く掘り下げました」とインペリアル・カレッジ地球科学工学部の研究者キャサリン・ブースは説明する。 「私たちは、深さ10～20キロメートルで極度の熱によって固体の岩石がマグマに溶ける、私たちの足元の奥深くにあるマグマの源堆積物を理解することに重点を置いています」と彼女は述べた。
現実世界のデータと高度なコンピュータ モデルを組み合わせて、研究者は地殻深部の岩石の組成、構造、歴史を研究してきました。 彼らはまた、活火山からのデータを分析して、マグマが地殻を通って火山に上昇する前に、地下深くでどのように蓄積し、挙動するかを理解しました。このシミュレーションは地球深部のマグマの流れと貯留の複雑さによく似ており、何が火山噴火を引き起こすのかについて新たな洞察を提供しました。
「これまで信じられていたことに反して、私たちの研究は、固体と溶岩の比率ではなく、マグマの浮力が噴火を引き起こすものであることを示唆しています」とブース氏は言う。 「マグマの浮力は、周囲の岩石と比較したマグマの温度と化学組成によって制御されます。マグマが蓄積すると、その組成が変化して密度が低くなり、より「浮力」が増し、上昇できるようになります。マグマが十分に浮力を持つと、上昇してその上にある固い岩石に亀裂を作り、その亀裂を急速に流れて噴火を引き起こします」と彼女は説明する。
マグマの挙動
研究者らはまた、噴火直前にマグマが地下の浅い部屋に到達したときにマグマがどのように挙動するかも研究した。マグマが保管されていた期間が要因でした。保管期間が長ければ長いほど、噴火は小さくなります。堆積物のサイズも、噴火の規模を正確に予測するための鍵となります。大きな貯留層は爆発的な噴火を引き起こすのではなく、熱を分散させ、マグマの生成を遅らせます。
この調査結果は、フレアが単独で発生することはほとんどなく、実際には反復サイクルの一部であることを示唆しています。さらに、研究された火山のマグマには、マグマの粘度と爆発性を決定する役割を果たす天然化合物であるシリカが多く含まれていました。シリカ含有量が高いマグマは、より粘性が高く、爆発性が高くなる傾向があります。
「火山活動の背後にあるプロセスについての理解を深め、噴火を制御する要因を明らかにするモデルを提供することにより、私たちの研究は、これらの強力な地質学的現象をより適切に監視し、予測するための重要な一歩となります。」と地球科学部のマット・ジャクソン教授は述べています。インペリアル・カレッジでエンジニアリングを学びました。
しかし、この研究にはいくつかの限界がありました、とジャクソン氏は付け加えます。「私たちのモデルはマグマがどのように上向きに流れるかに焦点を当てており、私たちのモデルの源泉貯留層には溶融岩石と結晶のみが含まれていました。しかし、これらの源泉貯留層には水や二酸化炭素などの他の流体も存在し、マグマが回転して横に流れる可能性があるという証拠があります。」
三次元の流れとさまざまな流体組成を組み込むようにモデルを改良することは、研究者が火山噴火の原因となるプロセスを特定するのに役立ち、それによって予測を改善し、コミュニティを保護し、環境リスクを軽減するのに役立ちます。
ニュース参照:
カリフォルニア州ブースほか大規模な火山噴火の規模、頻度、組成を管理する源貯留層。科学の進歩、vol. 10、いいえ。 2024 年 19 日。
