超巨大火山と環太平洋火山帯

ワイオミング州の静かな松林を思い浮かべてみてください。湯気の立つ池のかたわらでバイソンが草を食み、間欠泉が熱湯を何十メートルもの高さに噴き上げています。観光客はオールド・フェイスフルの写真を撮りますが、なぜここの地面がこれほど落ち着きがないのか、立ち止まって不思議に思う人はほとんどいません。その答えは足もとの数キロメートル下に隠れています。部分的に溶けた岩石の広大な貯留層です。イエローストーンは単なる国立公園ではありません。地球上でもっとも大きな火山系のひとつの上に位置しており、ぐつぐつと沸く温泉は、私たちの惑星がこれまでに見た中でもっとも巨大な噴火のいくつかを引き起こしてきた巨人の、穏やかな息づかいなのです。

このコントラスト、すなわち静謐な風景がその下に埋もれた途方もない力の上に乗っているという対比は、火山について本質的な何かを言い当てています。ほとんどの場合、火山は静かで、美しくさえあります。しかし、肥沃な土壌や雄大な山々を築くのと同じ力が、まれに大陸を作り変え、何年にもわたって空を暗くすることもあるのです。その理由を理解するには、まず火山とは実際のところ何なのか、そしてそもそも溶けた岩石はどこから来るのかから始めなければなりません。

火山とは本当のところ何か

火山とは、もっとも単純に言えば、地殻にあいた開口部であり、そこを通って溶けた岩石やガス、火山灰が地球の熱い内部から逃げ出します。溶けた岩石は地下にあるうちはマグマと呼ばれ、地表に達すると溶岩と呼ばれます。よく誤解されている重要な点は、地球は空洞でもなければ、渦巻く液体の岩石の海で満たされているわけでもないということです。地殻の下にあるマントルはほとんどが固体ですが、地質学的な時間をかけて、きわめて硬く、ゆっくりと流れる物質のようにふるまいます。岩石が溶けるのは特定の条件下に限られます。圧力が下がったとき、水が加わったとき、あるいは温度が十分に高くなったときです。

マグマは周囲の固体の岩石よりも密度が低いため、上昇する傾向があり、マグマだまりに集まったり、割れ目を通って押し出されたりします。蓄積したガスの圧力が大きくなりすぎると、マグマは地表へと無理やり進路を開きます。噴火の性質はマグマの化学組成に大きく左右されます。さらさらした、シリカの少ないマグマは、ハワイで見られるような穏やかに流れる噴火を生みます。そこでは溶岩に注意しながら歩いて近づくことさえできます。粘り気の強い、シリカの多いマグマは、ふたを閉めたまま振った炭酸飲料のボトルのようにガスを閉じ込め、ついにそれを解き放つと、火山灰と岩石を大気の高みへと噴き上げる爆発的な噴火を引き起こします。

プレートテクトニクス、そのすべての背後にあるエンジン

火山は地球上にでたらめに散らばっているわけではありません。明確なパターンに沿って集まっており、その理由はプレートテクトニクスにあります。これは、地球の硬い外殻が数十枚のプレートに分かれ、その下にあるより熱く変形しやすいマントルの上をゆっくりと漂っているという理論です。これらのプレートが動く速さは年に数センチメートルにすぎず、爪が伸びるのとほぼ同じ速度ですが、何百万年もかければその動きが海を開き、山を隆起させ、惑星のどこが溶けるかを決めるのです。

ほとんどの火山活動はプレート境界で起こり、境界の種類が火山の種類を決めます。発散境界では、プレートが互いに離れていくことで圧力が下がり、マントルが溶けて、中央海嶺と呼ばれる長い海底山脈や、東アフリカに見られるような陸上の地溝帯を生み出します。収束境界では、一方のプレートが沈み込みと呼ばれる過程で別のプレートの下に潜り込み、沈んでいくプレートとともに運ばれた水が、その上にあるマントルの融点を下げます。これが、多くの海岸線にそびえ立つ爆発的で円錐形の火山を生み出すのです。沈み込む板状の岩盤はまた、もっとも深い地震も引き起こします。だからこそ火山活動と地震の危険はこれほど頻繁に隣り合わせになるのです。

ホットスポットと、さまよう火山たち

すべての火山がプレートの縁にあるわけではありません。ハワイ諸島は広大な太平洋プレートの真ん中、もっとも近い境界から何千キロメートルも離れた場所に立ち上がっており、その謎が科学者たちをホットスポットという考えへと導きました。ホットスポットとは、異常に熱い物質がマントルの深部から、おそらくマントルプルームと呼ばれる細い柱状になって上昇し、その上にある地殻を溶かして突き抜ける領域です。これらのプルームの正確な深さやふるまいについては今なお議論がありますが、その地表に現れる特徴は際立っています。

ホットスポットは、その上のプレートが滑っていく間もほぼ固定されたままだと考えられているため、軌跡を残します。太平洋プレートが北西へ漂うにつれて、それが築いた各火山はやがて熱源から運び去られて活動を停止し、その後ろに新しい火山が形成されます。その結果がハワイ諸島の列であり、北西へ向かうほど次第に古くなっていく火山のベルトコンベヤーです。そこでは古代の山々が浸食されて低い環礁になり、ついには波の下に沈んでいきました。ハワイ島は、頻繁に噴火するキラウエアを擁し、今日ホットスポットの上に位置しています。一方、北西にあるカウアイ島のような島々は何百万年も古いのです。イエローストーンは大陸性のホットスポットだと広く解釈されており、だからこそその噴火はアメリカ西部を横断して連なる、より古い火山中心地の軌跡を残してきたのです。

環太平洋火山帯

世界の火山と地震を地図上に描いてみると、ひとつの特徴が際立ちます。太平洋の縁をなぞる馬蹄形のベルトです。それは南北アメリカの西岸を北上し、アラスカへと渡り、日本、フィリピン、インドネシアを通ってニュージーランドまで下っていきます。これが環太平洋火山帯であり、この惑星でもっとも火山活動と地震活動が活発な地域です。世界の活火山と休火山のおよそ4分の3がこのベルトに沿って横たわっており、世界最大級の地震の大多数もここで発生します。

環太平洋火山帯が存在するのは、太平洋が沈み込み帯に取り囲まれているからです。太平洋海盆の密度の高い海洋プレートが、それを取り巻く大陸や島弧の下に潜り込み、水を引きずり込んで、その上にある爆発的な火山に栄養を与えています。1980年に壊滅的に噴火し、数百平方キロメートルの森林を平坦にしたワシントン州のセント・ヘレンズ山は、このベルト上にあります。日本の富士山もそうですし、1883年の噴火が何千キロメートルも離れた場所で聞こえたインドネシアのクラカトア、そして1991年の噴火があまりにも多くの物質を上層大気に注ぎ込み、約1年にわたって世界平均気温をわずかに下げたフィリピンのピナトゥボ山もそうです。環太平洋火山帯はまた、日本やチリ、インドネシアといった国々が耐震工学や津波警報システムにこれほど多くを投資している理由でもあります。

火山が超巨大火山になるとき

普通の噴火は、たとえ壊滅的なものであっても、科学者たちが非公式に超巨大火山と呼ぶ、まれなカテゴリーの前では小さく見えてしまいます。この用語は、いわゆる超巨大噴火を起こす能力を持つ火山を指し、超巨大噴火とは1000立方キロメートルを超える物質を噴出するものと定義されます。それを実感するために言えば、1980年のセント・ヘレンズ山の噴火が噴出した物質はおよそ1立方キロメートルでした。超巨大噴火はその数百倍から数千倍も大きいのです。

超巨大火山は、たいてい私たちが子どものころに描く典型的な円錐形には見えません。山を築く代わりに、途方もない超巨大噴火はマグマだまりをあまりにも完全に空にしてしまうため、地面がカルデラと呼ばれる広大な火口へと崩落し、その差し渡しは数十キロメートルに及ぶこともあります。イエローストーンはそうした噴火を何度も起こしており、もっとも最近の大規模なものはおよそ64万年前のことで、初期の測量士たちがそれを火山の火口だとまったく認識できなかったほど巨大なカルデラを残しました。スマトラ島でおよそ7万4000年前に起きたトバ噴火は、過去数十万年で知られている最大級の火山現象のひとつであり、現在は湖で満たされたカルデラを残しました。一部の研究者は、トバが深刻な地球規模の寒冷期を引き起こし、初期の人類集団に大きな負荷をかけたと提唱していますが、それが私たちの祖先に及ぼした影響の規模については、科学者の間で本当に議論が続いています。

超巨大噴火の危険は、ゆっくりと進む溶岩よりも、むしろ大気にあります。膨大な量の火山灰と硫黄ガスが世界中に広がり、太陽光を反射して何年にもわたって気候を冷やすでしょう。火山灰の降下は地域全体を覆い尽くし、火山そのものから遠く離れた場所でも屋根を押しつぶし、作物を台無しにするかもしれません。とはいえ、強調しておくべきなのは、そうした出来事は人間の時間尺度ではきわめてまれであり、数万年もの間隔をあけて起こるということです。そして、イエローストーンであれ他のどの超巨大火山であれ、噴火が差し迫っていると予測する科学的根拠はありません。ぐつぐつと沸く池が私たちに告げているのは、この系が生きているということであって、今にも爆発しようとしているということではないのです。

落ち着きのない大地とともに生きる

その脅威にもかかわらず、火山は地球上でもっとも生命を育む特徴のひとつでもあり、およそ8億人もの人々が、活火山の影響を受けるほど近くに暮らしています。これほど多くの人がとどまる理由は単純です。火山性の土壌は過去の噴火による鉱物で豊かになり、並外れて肥沃なのです。だからこそ、イタリアからインドネシアに至るまで、火山の斜面は密に耕作されています。火山地域はまた地熱エネルギーをもたらします。中央海嶺といくつかのホットスポットに支えられた系にまたがるアイスランドは、足もとの熱から住宅の多くを暖め、電力を生み出しています。

現代の火山学は、これらの山々との私たちの関係を、純粋な迷信のそれから、慎重な観測のそれへと変えてきました。科学者たちは地面の膨張や、逃げ出すガスの化学組成、そしてマグマが上方へと無理やり進路を開く際にしばしば噴火に先立って起こる小さな地震の群発を追跡しています。こうした信号のおかげで、1991年のピナトゥボ山の前には当局が数万人の人々を避難させるのに十分な警告を得ることができ、噴火そのものが甚大であったにもかかわらず多くの命を救いました。私たちは火山を止めることはできませんが、その警告を読み取ることは着実にうまくなってきているのです。

重要なポイント

火山は地球内部の熱をのぞき込む窓であり、溶けた岩石が地殻を通って上昇する場所に形成され、その分布は偶然ではなく、テクトニックプレートのゆっくりとした漂流によって支配されています。そのほとんどはプレート境界に沿って集まっており、とりわけ環太平洋火山帯の沈み込み帯に集中しています。この火山帯には世界の火山のおよそ4分の3と大地震の大半が存在します。一方で、ハワイやイエローストーンのようなホットスポットはプレートの真ん中を溶かして突き抜け、火山島や火口のさまよう軌跡を残します。超巨大火山はこのスペクトルのもっともまれで、もっとも強力な端を体現しており、広大なカルデラへと崩落し、地球規模の気候を冷やす力を持っていますが、それが噴火するのは数万年という時間尺度においてだけであり、現在のところ予測することはできません。したがって、火山がどのように働くのかを理解することは、次の大災害を恐れて生きることではなく、むしろ私たちの足もとでなお生きている、肥沃さと力強さを等しく備えた惑星を味わい、それが発する警告を読み取ることを学ぶことなのです。