熱水噴火を地下構造から考える―斑岩システムの視点による火山の理解―（萬年，2026）

本トピックでは、日本火山学会誌「火山」に掲載された、熱水系が発達した火山を解釈する斑岩システムという考え方とそれに基づく火山観測のあり方についての総説を紹介します。
 
紹介論文：萬年一剛（2026）マグマ性熱水噴火の再解釈：斑岩システムの枠組みにもとづく総合的理解の試み．火山，71，299–334．https://doi.org/10.18940/kazan.71.3_299
 

　2014年の御嶽山、2015年の箱根山、2018年の草津白根山、そして2019年のニュージーランド・ホワイトアイランドで発生した噴火は、いずれも規模が小さい噴火であった一方、深刻な人的被害や地域社会への影響をもたらしました。しかし、これまでの火山学では、こうした噴火を理解するための枠組みは十分に整っていないようにみえます。
 
　たとえば、これらの噴火が水蒸気噴火と呼ばれていることは、理解が整っていないことを示しているかもしれません。水蒸気噴火は、一般に、上昇するマグマが既存の冷たい地下水を加熱することで発生すると説明されます。しかし、これらの噴火では、マグマが噴火直前に上昇してきた徴候は明瞭ではなく、爆発のエネルギーは、地下にすでに存在していた沸点近い高温の水の沸騰によってもたらされています。ですから、これらの噴火を水蒸気噴火と呼び続けてよいかは疑問です。
 
　地下にある高温の水を熱水といい、これが循環するシステムを熱水系といいます。熱水系で何らかの原因により圧力が急激に低下すると、熱水が急激に沸騰し、その膨張によって周囲の岩石を砕いて噴出させることがあります。こうしたタイプの噴火を「熱水噴火」といいます。このうち、マグマに由来するガスや熱などの供給を引き金として発生するものを「マグマ性熱水噴火」と呼びます。上述の４つの噴火は、水蒸気噴火というよりマグマ性熱水噴火であり、その理解に基づいて噴火の際に発生した様々なプロセスや、地震や地殻変動、火山ガスの変化を解釈することが必要です。
 
　本総説では、その手がかりとして、鉱床学で発展してきた「斑岩システム」という考え方に着目しました。これは、地下のマグマだまり、ここから上昇してきたマグマが地表に至らず地下で固まってできた斑岩などの貫入岩体、その周囲や上部に発達する熱水系、地表の噴気地帯までを、一つのつながったシステムとして捉えるものです。現代社会において、斑岩システムは金や銅の主要な供給源であるため、鉱床学では長年にわたり研究が積み重ねられてきました。本総説では、鉱床学を中心とした斑岩システムの知見を近年の火山観測の成果と結びつけ、熱水噴火が起きる場の構造と働きを整理しました。
 
　熱水系の外縁には、粘土や鉱物の沈殿によって水を通しにくくなった層があり、その下を熱水が循環しています。熱水系の内部でも、液体の水が多い部分と蒸気が多い部分では、圧力変化に対する応答が異なります。地表で観測される火山ガスの組成も、熱水系を通過する間に、液体と気体との間で化学物質のやりとりが行われることで変化します。このため、地震、地殻変動、火山ガスなどの観測結果は、マグマの動きそのものというより、熱水系内の変化を反映していると考えられます。
 
　さらに、御嶽山、箱根山、草津白根山の噴火について、噴火前後の観測や噴出物の研究を比較しました。その結果、深部からの流体供給が噴火の引き金となる一方、爆発は浅い場所から始まり、減圧と沸騰が地下深部へと進んだ可能性を検討しました。箱根山の2015年噴火については、地下の蒸気に富む領域が、爆発の深部への進展を妨げ、噴火規模を小さくとどめた可能性も検討しています。
 
　こうした理解に基づき、地震や地殻変動、電磁探査、火山ガスの観測を、地質調査や数値シミュレーションと組み合わせ、熱水系における蒸気の分布や圧力の変化、流体の移動をより具体的に捉える必要性を指摘しています。本総説は、異なる専門分野の知見を結びつけ、熱水噴火の仕組みの解明と、今後の観測・監視の充実に向けた共通の基盤を示すことを目指したものです。

図　斑岩システムの概要（Hedenquist and Lowenstern, 1994を改変）
マグマだまりから上昇してきたものの噴火に至らずに固結してできた斑岩貫入岩体が地下2〜3km以深の存在する。斑岩貫入岩体からはマグマに溶けていた高塩濃度の流体が放出されるが、温度400℃付近にできる自己閉塞帯（シリカシーリング）によりその外とは通常遮断されている。しかし、自己閉塞帯はときおり破れて、高圧の高塩濃度流体が上昇してクラックを拡げて地震が発生する。斑岩システムの浅部にはマグマの影響を強く受けた高硫化系の熱水と、中性の低硫化系の熱水がある。また熱水が沸騰することで化学成分が気相と液相分離する。火山で発生する地殻変動や地震、噴気の組成変化はこうした斑岩システムの全体像を考慮しつつ解釈を進める必要がある。