一般的なマグマでは最速レベル、アイスランドの火山研究
雄大な氷河、きらめく湖、ふつふつと湧き出る温泉で有名な北大西洋の島国アイスランドは、火山活動が活発なことでも知られている。そのアイスランドで、過去の火山の噴火に際し、マグマが記録的な速さで上昇していたことが明らかになった。
ギャラリー：火山の国アイスランドの絶景 写真9点
調べた火山は、7000年〜1万500年前に噴火したボルガルフロインだ。その噴火の残留物を調べたところ、地殻とマントルの境界付近から地表までの24キロを、わずか10日でマグマが駆け抜けていた。この研究結果は6月24日付で科学誌「Nature Geosience」に発表された。
10日で24キロは、それほど速そうに思えないかもしれない。厳密に言えば、最も速く地殻を貫通するマグマは「キンバーライトマグマ」で、時速100キロを超えるという。だが、これが最後に噴出したのはおよそ6000万年前で、非常に特殊なマグマだ。ちなみに、キンバーライトマグマはダイヤモンドを墨に変えずに地表近くまで運ぶとされている。
今回の記録は、世界中どこにでもある火山のマグマとしては、知られている限り最速のレベルだという。したがって、このマグマを研究すれば、似たような火山の噴火を事前に予知できるようになるかもしれない。
「火山は一つひとつ異なる歴史を持ち、性格もそれぞれ違います」。大英自然史博物館の火成岩岩石学者キアラ・ペトローネ氏は言う。しかし、サッカーの試合中に選手が各自違う動きをしていても全員同じ基本ルールに従っているのと同様に、ボルガルフロインの噴火が少しばかり変わったものだったとしても、その歴史を紐解けば、これから噴火する他の火山を理解するのに役立つかもしれない。なお、ペトローネ氏は今回の研究には参加していない。
鉱物に刻まれたマグマの速度
マグマの上昇速度を知るには、冷えて固まった溶岩に閉じ込められた結晶を分析する。その物理的・化学的特性を見れば、地中で誕生してから現在に至るまでの進化の過程を知ることができる。
とはいえ、実際はそう簡単にはいかない。英イーストアングリア大学の火山学者ジェニ・バークレー氏は、今回の研究には参加していないが、次のように説明する。
めまぐるしく変化する状況のなか、マグマでは固体、液体、気体が複雑に入り乱れ、時には分離したりする。そのため、1回の噴火でできた結晶にも、様々な特徴をもつものが幅広く含まれている。
地質学者にとっては幸いなことに、アイスランドの北部火山帯で見つかったボルガルフロインの溶岩堆積物には、保存状態の良い鉱物が豊富に含まれていた。英ケンブリッジ大学火成岩岩石学者のユアン・マッチ氏率いる研究チームは、早速調査に乗り出した。
チームは、なかでも「単斜輝石（たんしゃきせき）」という鉱物に注目した。組成が圧力によって異なり、圧力は地下の深さと関係しているため、単斜輝石の性質を見れば鉱物がどのぐらいの深さでできたかが推定できる。
すると、ボルガルフロインのマグマは地殻とマントルの境界線のすぐ上、つまり地下24キロのあたりからやってきたことがわかった。だが、これだけではマグマがどれくらいの速さで地表へ達したかはわからない。
その手がかりとなった鉱物が「かんらん石」だ。マグマが急速に上昇して、かんらん石の結晶が成長すると周囲に成分の偏りが生じ、金属などある種の成分が他より濃くなる。この状態が結晶の成分に影響を与え、その程度が時間によって異なるため、マグマの中に結晶が存在していた時間が突き止められることはわかっていた。
マッチ氏の研究チームも、ボルガルフロインのかんらん石を使ってマグマ上昇の時間を測ろうとした。だが、混沌としたマグマの内容物から正確な時間を導き出すのは当然ながら難しく、結果は数日から数週間までと、大きな開きがあった。そこで、マグマの性質や火山の構造など様々な判断材料を照らし合わせた末に、研究チームは10日で24キロの距離を上昇したと結論付けた。
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