海底火山が噴火したとき、なぜ海水で消火できないのでしょうか?

名前が示すように、海底火山は海の底にある火山です。海底火山の形成原理は地上の火山と似ていますが、海中で成長するので海底火山になります。

1. さまざまな種類の海底火山

陸上の火山の分布と同様に、海底火山はプレート内とプレート境界の両方に分布しています。プレート境界には、収束型プレート境界、発散型プレート境界、変形型プレート境界の 3 種類があります。収束型プレート境界と発散型プレート境界では火山が形成されますが、収束型プレート境界の中で火山が形成されるのは一般的に沈み込み境界です。

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1// 沈み込み境界海底火山

沈み込み境界とは、2 つのプレートが互いに相対的に移動するときに発生する衝突を指します。 2 つのプレートの密度が異なるため、密度の高いプレートは密度の低いプレートの下に沈み込み、沈み込み帯を形成します。沈み込み帯における2つのプレートの相対的な動きは止まりません。高密度のプレートは地球の深部へと沈み込み続けます。深部の温度と圧力の上昇により、最初に沈み込んだプレートの部分が溶けて、プレートが消滅します。

一般的に、海洋プレートは大陸プレートよりも密度が高いです。したがって、海洋プレートが大陸プレートと衝突すると、大陸プレートの下に沈み込み、海溝を形成します。沈み込むプレート間の摩擦により、沈み込み帯の下に局所的な高温が発生します。一部の水分を含む鉱物の脱水によって岩石の融点も低下するため、岩石は大量に溶けてマグマを形成します。さらに、海溝から沈み込み帯に海水が入り込むと、岩石が反応してマグマが形成されます。マグマが地殻に集まり上昇すると、火山活動が引き起こされます。海溝下の地下深くにあるマグマは、沈み込み帯の亀裂に沿って容易に地表に上昇します。隆起面が海底にある場合、海底火山が形成されます。

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沈み込み境界にある海底火山は、主に海溝付近に分布しています。この海底火山から継続的に噴出したマグマが海面に現れて冷えると、火山島が形成されます。海溝の陸側によく見られる島列は、このようにして形成されたものと考えられる。環太平洋火山帯の海底火山はこのタイプに属し、トンガの海底火山はこの火山帯に位置しています。

2// 離散プレート境界海底火山

発散型プレート境界は成長境界とも呼ばれ、2 つのプレートが互いに分離する境界であり、中央海嶺でよく見られます。中央海嶺はプレートが成長する場所です。この地域の地殻は非常に薄く、簡単に割れてしまいます。地殻深部のマグマが亀裂に沿って海底まで上昇し、海底火山を形成します。ほとんどの海底火山は分岐プレート境界上に位置しています。大西洋中央海嶺火山帯はこのタイプに属し、アイスランド付近の海底火山はこの火山帯上に位置しています。

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3// プレート内の海底火山

プレート内に形成された火山はホットスポット火山と呼ばれ、マントルプルームと関連があると言われています。マントルプルームはマントルと核の間に柱のように存在する高温の通路です。地殻の底にある岩石は溶けてマグマとなり、それが熱せられて膨張し、最終的に圧縮されて地殻の表面に衝突し、火山の噴火を引き起こします。火山噴火の場所が海底であれば、海底火山も形成されます。ハワイ諸島列島は、太平洋プレート内にあるホットスポット海底火山の噴火によって形成された島列です。

2. 海底火山の分布

さまざまな種類の海底火山を理解することで、世界中の海底火山のおおよその分布も理解できます。主に太平洋、インド洋、大西洋中央海嶺地域に分布しています。さらに、太平洋とインド洋内のマントルプルームホットスポットには、海底火山が分布している可能性もあります。統計によると、世界には2万以上の海底火山があり、その半分以上が太平洋に位置しており、これは主に環太平洋火山帯によるものです。

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我が国の海域には海底火山がいくつか存在します。主に海南島、西沙諸島、南沙諸島、瓊州海峡などを含む南シナ海と東シナ海に分布しています。西沙諸島の高尖石は海底火山の露頭です。我が国の南シナ海盆域や台湾周辺の海域にも海底火山があります。しかし、私の国の海底火山は非常に古く、その活動は現在非常に弱いです。

3. 水中の火はなぜ消えないのでしょうか？

なぜ海底火山は海水で消えないのでしょうか？

まず、水で火を消す原理は酸素を遮断して冷やすことですが、マグマは燃えるのに酸素に頼っていません。それ自体は900～1400℃の温度の溶融物質です。水の臨界圧力は約22MPaです。深海底の圧力が臨界圧力を超えており、液体から気体への相変化は起こりません。たとえマグマが海水を数百度まで加熱したとしても、海水は超臨界流体状態になるだけであり、海水とマグマは分離します。

海底火山が噴火すると、圧力が非常に高くなります。海底の巨大な水圧でも火山噴火の勢いを止めることはできず、火山を消火することは不可能です。

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それだけでなく、海水は火山を消すことはできないだけでなく、海底火山の噴火の破壊力を容易に高めてしまう可能性があります。関連研究によると、トンガの海底火山の噴火は非常に強力で、大量の海水がマグマ溜まりに流れ込み、混合爆発を引き起こした可能性が高いとのことだ。

4. 海底火山の噴火はどのような影響をもたらすでしょうか?

まず、火山噴火のレベルを見なければなりません。火山の噴火は、噴出物の量に応じてVEI0～8の9段階に分けられます。数値が大きいほど、影響は大きくなります。一般的に、VEI が 6 以上の海底火山の噴火は世界に対してより顕著な影響を及ぼしますが、3 から 5 の場合、影響は特定の地域に限定され、0 から 2 の場合、影響は地元の火山に限定されます。

海底火山の噴火は、まず津波を引き起こします。噴火によって海底の地形が劇的に変化し、それがもたらす津波は大地震に匹敵するほどの規模になります。

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海底火山の噴火は大量の熱を発生させるため海流に影響を与え、短期間で海洋の寒流と暖流に影響を及ぼす可能性があります。

海底の火山灰は周囲の大気に影響を及ぼします。噴出した火山灰は大気を汚染するでしょう。そこに含まれる硫化物は太陽放射を減らし、地表温度に影響を与える可能性があり、これは一般にパラソル効果として知られています。海底火山の噴火により、大量の水蒸気が大気中に放出されます。トンガの海底火山の噴火はその一例であり、その大気への影響はまだ評価中です。さらに、海底火山の噴火は海洋生物の生存に影響を与え、生態系、漁業、海洋養殖にも影響を及ぼします。

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海底火山の噴火は、一方では人類社会に多大な損失をもたらしますが、他方ではさまざまな資源ももたらします。海底火山の噴火により形成された火山島やその周囲の環状サンゴ礁も重要な観光資源であり、太平洋島嶼国にとって観光は国民経済の重要な柱となっている。さらに、海底火山の噴火により、銅、金、黄鉄鉱、重晶石、その他の金属鉱物や非金属鉱物など、さまざまな火山堆積物も形成されることがあります。出典：重慶科学技術博物館

著者: 鄧峰（地理学専攻）

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