火山 第 48 巻 (2003)
第 1 号 43ῌ61 頁

総 説

日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究
小 坂 丈 予῍
ῑ2002 年 5 月 13 日受付ῌ 2002 年 12 月 22 日受理ῒClay Minerals Contained in Volcanic Ejecta and their Correlation
with Volcanic Activities in Japan
Joyo OHH6@6῍
Clay minerals such as smectite, kaolin mineral and pyrophyllite and secondary minerals such as pyrite andgypsum are frequently found in ﬁne fraction of volcanic ash from many volcanoes in Japan. Natural occurrencesof clays and secondary minerals disclose geological and geochemical settings and alteration environment.
Chemical compositions and mineral assemblages of alteration products in volcanic ash can provide authentic
information on chemical conditions inside volcanoes and their temporal variations indicate change in chemical
condition beneath volcano before and after its activation. Researching assemblage of clay minerals in volcanic
ejecta and their chemical compositions is a safety method for analysis of volcanic activity and will contribute toprediction of change in volcanic activity.

1. ま え が き

ある程度予想しうることであった῍ ところがῌ その後の火山噴火によって新たに噴出した火山灰の中にῌ 多量

調査でῌ 桜島や浅間山などのようにῌ 近年は主としてマの粘土鉱物を含むものがあることに筆者が注目しはじめ

グマ性噴火のみを繰り返していると考えられる火山でたのはῌ 1959 年 2 月に霧島火山新燃岳が噴火した時からもῌ 時には変質粘土鉱物などを含んでいる場合もあるこである῍ その時この活動で噴出しῌ 降下堆積した火山灰とが明らかになった῍ しかしこれらの事実を最初に発表

層がῌ その直後の降雨により極度に泥濘化しῌ 当時現地した 1960 年頃にはῌ 日本の火山学会では粘土鉱物に関調査に携わられた水上 武ῌ 桂 敬ῌ 平賀士郎の先生方心をもたれる方は至って少なくῌ このためそれらに関すが非常に苦労されたことを承ったのが最初の動機である研究成果はῌ 日本鉱物学会誌 ῑ小坂῎平林ῌ 1981ῒῌ ある῍ またさらに遡ればῌ 草津白根山の 1937ῐ1939 年の噴

るいは日本粘土学会誌 ῑ小坂ῌ 1982ῒ に報告するよりほ火に際してもῌ 津屋弘達先生や岩崎岩次先生らが同様のかになかった῍

現象を経験されたと伺ったこともある῍

ところが近年ῌ 有珠山 1977 年 ῑ近堂῎他ῌ 1979ῒῌ 御このような現象はῌ 抛出される火山灰に粘土が含有さ

嶽山 1979 年 ῑ小坂῎他ῌ 1983ῒῌ 十勝岳 1988 年 ῑ小坂῎

れていることに起因するものでありῌ それらの火山灰は他ῌ 1989ῒῌ 雲仙岳 1990ῐ1995 年 (Nogami et al., 2001)

その噴出時すでに相当の変質作用を受けていたことを示などの噴火では , 抛出された火山灰中に粘土鉱物が含ましている῍ 先の霧島新燃岳や草津白根山のようにῌ 近年

れていることが示されῌ その存在が注目されるようには主として水蒸気爆発のみを繰り返しておりῌ また山頂なってきた῍ このためあえて本誌に火山噴出物中に含まには火口湖 ῑ池ῒ が存在しているような火山においてはれる粘土鉱物に関してῌ その初期の頃からの成果をῌ 重
複をも顧みずにとりまとめさせていただくことにした῍῍ ΐ152ῌ0012 東京都目黒区洗足 2ῌ5ῌ7東京工業大学名誉教授
Professor emeritus of Tokyo Institute of Technology, 2ῌ5ῌ7 Senzoku, Meguro, Tokyo 152ῌ0012,
Japan.

本稿がこの問題に関心をもたれる方῏にῌ 少しでも参考になれば幸甚である῍小 坂 丈 予

44
2.

火山噴火により抛出された固形噴出物中の粘土鉱物およびその他の二次生成鉱物
2ῌ1

火山噴出物中に含まれる粘土鉱物の同定と記載てῌ その細粒部分 ῏例えば 2 mm 以下ῐ を濃縮してῌ 同定を行うのが普通である῍
粘土鉱物はいずれも層状の含水アルミナ珪酸塩であるに関する問題点ためῌ 構造が類似している῍ このため X 線回折の結果 14

粘土鉱物の同定にはῌ その粒子が非常に微細でありῌ

Õῌ
A 10A
Õῌ 7A
Õ などの回折ピ῎クを示すものが多くῌ それ

顕微鏡などによる判断が困難なためῌ 通常は X 線粉末

ゆえその相互の区別は困難な場合が多い῍ そこでエチレ

回折法 (XRD) が用いられている῍ 1950 年代には未だ X

ングリコ῎ル処理ῌ あるいは酸性溶解操作ῌ または加熱

線回折装置の普及が十分ではなくῌ やむを得ず示差熱分処理などを行ってῌ その結果初めて同定が可能になる場

析 (DTA) などによって粘土鉱物の同定や存在量の推定合が多くῌ 化学分析が必要になる場合もある῍ montmor-

を 行 っ た こ と も あ っ た ῏例 え ばῌ Sudo and Ossaka,illonite 類似の鉱物相互やῌ kaoliniteῌ halloysite などの区

1952ῐ῍ しかしこの方法を用いるにしてもῌ 以下に述べる

別も簡単にはできないためῌ その記載にあたってはῌ そ

いくつかの問題点がありῌ それらに留意して同定作業を

れらの鉱物のグル῎プ名である smectite ῏鉱物ῐῌ あるい

進めることが望ましい῍は kaolin 鉱物などを用いた方が無難であろう῍

一般に火山灰などの火山噴出物が抛出されるまでに変粘土鉱物のような低結晶度の鉱物の記載にあたって

質が十分進行しているとは限らない῍ したがって噴出物はῌ その特徴ある X 線回折像をそのまま掲載してῌ 読者

中の粘土含有量は少ない場合が多くῌ このため噴出物その理解や判断にゆだねる方が望ましくῌ またその際にはのままで粘土鉱物の同定を試みてもῌ その検出を行い得その横軸の 2q に必ず測定に使用した X 線の対陰極名あない場合がある῍ このため火山噴出物中の粘土鉱物を同るいは波長名を記入する ῏例えば 2q Cu-Ka などῐ 必要が定するにはῌ 多くの場合試料に水簸などの操作を行っある῍ またῌ このような低結晶度の粘土鉱物とῌ 高結晶

Table 1. Major volcanic activities and ejecta on the volcanos in Japan in recent years.

2-2 01)

2-2 01)
2-2 02)2-2 01)
2-2 03)2-2 04)2-2 05)
2-2 06)
2-2 07)
2-2 08)2-2 09)2-2 10)2-2 11)2-2 12)2-2 13)2-2 14)2-2 15)2-2 16)2-2 17)

日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

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度の quartz gypsum などとが混在する回折像で 結晶度

表の第 7 列はその噴火以前の噴火発生年 第 8 列は以下

による回折像のブロドネスを考慮しないで その混在に述べる本編における記載項である

量や 量比を論ずることは危険である しかしこの回折

1) 桜島火山の 1941ῌ1960 年の火山灰像が示されることによって 対象とした鉱物の結晶度

桜島火山は近年活発なマグマ性の噴火活動を繰り返し

あるいは非晶質物質 opal allophane 火山ガラスなど

ていることで知られている 鹿児島大学理学部には 同の存在や 著者が認定主張した以上の発見も期待され大学の前身である旧制第七高等学校時代から山口鎌次先て有意義なものと考えられる

生によって桜島の噴火のたびごとに採取された火山灰が上記の理由で X 線回折結果の記載にあたって その保存されていた 同大学理学部化学教室の鎌田政明先生

測定条件の記述も加えるのならば 単に測定電圧 電流から これらの試料の一部ずつをご分与いただき 火山

のみならず 使用対陰極 フィルタ 波長 あるいは灰の構成物 特に粘土鉱物について検討した

スリット幅も併記されれば その回折像がより有意義に活用されることになろう

粘土鉱物の同定に最も適切な手段である X 線粉末回折 (XRD) 装置は 当時の筆者の所属していた研究所に

2ῌ2 火山噴出物に含有される粘土鉱物とその考察は設備されていなかったため やむを得ず これら粘土日本各地で近年噴火した主な火山の噴火形態と噴出物

鉱物の種類までは同定できないまでも それらの存在のの状況を Table 1 Fig. 1 に示した それによると それみは認定できる示差熱分析法 (DTA) によってこれらのぞれの噴火で抛出された 固形噴出物中の約 60% のも試料を検討した

のが噴出前に何らかの変質作用を受けており 粘土など

その結果得られた DTA 曲線を Fig. 2 に示す 同図中の二次生成鉱物を含んでいることが明らかになった 同の 1914 年 1946 年 1960 年の試料のように 吸熱ピ
クも発熱ピクもあまり顕著に認められず おおむね一直線に近いものはほとんど未変質の火山灰と見なされる これに対して 1935 年 1955 年のもののように顕著な吸熱ピクや発熱ピクをもつものがあった 吸熱
ピクは 火山灰が変質を受けて粘土鉱物などが生成し それらがもっている構造水が DTA 測定の際の加熱による脱水に伴う吸熱反応により生ずるものである また発熱ピクは変質現象により生じた二次生成鉱物が加Fig. 1. The locations of volcanoes in Japan having
erupted in recent years and constituents of theirejecta. Each number corresponds to that inTable 1. : essential ejecta : altered ejecta
: essential altered ejecta
図 1 日本で近年噴火した火山の位置と その固形噴出物による噴火形式  本質岩片  変 本質岩片 変質岩片
質岩片 Fig. 2. DTA charts of volcanic ash of Sakurajima
volcano between 1914 and 1960. ex: exothermen: endotherm
図 2 桜島火山から 1914 1960 年に放出された火山灰の示差熱分析曲線 ex 発熱ピク en
吸熱ピク

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小 坂 丈 予Photo. 1. The inner wall of Mt. Minamidake crater
before the eruption of Sakurajima on Oct. 13,
1955.
写真 1 桜島 1955 年 10 月 13 日噴火以前の南岳火口内壁の状況῍

熱のための再結晶化や酸化などの発熱反応により発現するものと考えられている῍ これらのピῐクの大小によってῌ 粘土鉱物 ῑ二次鉱物ῒ の含有量の多寡ῌ したがって受けた変質作用の強弱を認識できるものと考えられる῍
このような見方からすれば 1914 年や 1946 年の試料もわずかには変質作用を受けておりῌ 1935 年のものはそれが若干進行したものでありῌ 1955 年のものは最も変質が進んだものと言える῍ Photo. 1 はこの事実をよく説明でFig. 3. XRD patterns of volcanic ash of several
volcanoes in Japan (I). Sm: smectite, K: kaolin
mineral, H: halloysite (10 Õ),
A M: mica, An:
anhydrite, Al: alunite, Q: quartz, Cr: cristobalite,
F: feldspar
図 3 日本で近年噴出した火山灰のX線回折像 (I)῍Sm῏ スメクタイト K῏ カオリン鉱物 H῏ ハÕ) M῏ 雲母 An῏ 硬石膏
ロイサイト (10A
Al῏ 明礬石 Q῏ 石英 Cr῏ クリストバライト
F῏ 長石

きるものでῌ 1955 年 10 月 13 日の大噴火の前に撮影され

2) 霧島火山新燃岳の 1959 年の噴火た桜島南岳火口壁内側である῍ 同火口壁面にテラス状に1959 年 2 月 17 日ῌ 新燃岳は 137 年ぶりに噴火しῌ 細

堆積した火山灰などの固形噴出物がῌ その火口から噴出

粒の火山灰はῌ 宮崎県小林市にまで達した῍ この噴火はする火山ガスの中に含まれる水蒸気の凝縮によって広範水上῎平賀 (1959) によりῌ 新燃岳火口内から火口縁を囲に湿潤しているのが認められる῍ 同火山のようにマグ超えて外斜面を西方に走った割れ目 (Photo. 2a) に沿っ

マ性の噴火を繰り返している火山でもῌ その爆発の中断て生じた大小 20 個の火孔 (Photo. 2b) からῌ 火山岩片ῌ

期にはῌ このようにして火山灰の変質が進行しているの火山灰などを噴出したものであると報告された῍ 噴出物がうかがわれる῍
一方 1955 年からはῌ ほとんど連続的に激しい噴火がはすべて地表近くの山体を構成していた物質のみでῌ 新
しい溶岩片は全く抛出されなかった῍

繰り返されῌ このような状況下ではῌ ほとんど Photo. 1

山腹に降下῎堆積した火山灰試料が筆者に供与されたのような変質の機会は生じなかったとみえてῌ Fig. 2 のがῌ 前述のような理由でῌ DTA を測定したのみでῌ 粘土

1960 年の火山灰のように全く未変質の essential な火山

鉱物が多量に混在していることを確認するにとどまっ

灰を抛出することになったと考えられる ῑ小坂ῌ 1960ῒ῍

た῍ そ の う ち に 九 州 農 事 試 験 場 ῑ当 時ῒ の 菅 野 ῎ 他日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

47(1961) によって X 線回折ῌ 電子顕微鏡ῌ 化学分析などをにより開孔して始まった噴火はῌ その後の活動の継続に用いて同定が行われῌ smectite ῑ当時は montmorillonite

より長さ 700ῐ800 m の裂弧状の割れ目 (Photo. 2c) に発と記載ῒῌ chloriteῌ kaolin 鉱物などが存在することが確達し多量の岩塊と火山灰を抛出した῍ 翌 18 日にはその認された῍

割れ目の北東端の最下部から泥流が流出し始めた῍ この3) 焼岳火山 1962 年の噴火

泥流の流出はその後も続きῌ 19 日には峠沢 ῑ上῏堀沢ῒ

焼岳は 1962 年 6 月 17 日山頂付近で突然噴火した῍

に沿って約 2.5 km 流下し梓川に達した῍

1925 年以来 37 年ぶりの噴火であった῍ 一色 (1962)ῌ

その後ῌ 6 月 21 日までは降雨はなくῌ この泥流に含ま

Yamada (1963)ῌ Murai (1962)ῌ 小坂῎小沢 (1966) などれていた大量の水は同火山の山体内部から供給されたもによるとῌ 最初トロイデ式の山頂直下の北側斜面の爆発のと考えられる῍ 抛出された岩片ῌ 火山灰ῌ 泥流物質な

Table 2A. Chemical compsitions of altered ejecta and original rocks (wt%).

Table 2B.

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小 坂 丈 予どは 活動全期にわたって高温のマグマから直接由来し

南  他 1966 噴火後に大量に認められた smectite やたと思われる新鮮な岩片を含んでいなかったこと 調査

pyrite が全く見当たらなかった この事実からも この

期間中噴気温度はほとんど 100を大幅に超えることはときの噴出物が 噴火によって地表下の山体内部から供なかったなどから 焼岳のこの噴火は水蒸気爆発であっ

給されたものであることを裏付けるものと考えられる

たと考えられている

4) 浅間山 1973 年の噴火

この噴火で抛出された火山灰 (Photo. 2d) や泥流物質

浅間山は 1973 年 2 月 1 日 1961 年 11 月以来 11 年 2の細粒部分の X 線粉末回折像の一例を Fig. 3(a) に示し

カ月ぶりに噴火を再開した (Photo. 2e) その後数回にわた また これらの試料について 示差熱分析等に加えたり激しい爆発を繰り返し その爆音は広範囲にわたって エチレングリコル処理 160  600 加熱処理をて聞かれ 岩片を主として東北東に 35 km 飛散させして X 線回折を行い 含有される粘土鉱物を同定したた 火山灰 (Photo. 2f) は東南東から東北東の方向に広その結果 主要な粘土鉱物は smectite であり これに少く降下し 前橋 伊勢崎から時には宇都宮 小山 水戸

量の mica 族鉱物や pyrite が含まれていることが明らか

相馬などを経て太平洋に達することもしばしばあったになった

またそれぞれの噴火前には B 型地震が頻発し さらに比さらに この火山灰の原土と 比較のために 1925 年に

較的大きな噴火の前には A 型地震も記録されている

同火山から噴出した火山灰の化学分析値を Table 2A(a)さらに 2 月 1 日 3 月 6 日 3 月 10 日などには小規模なに示した この火山灰はほとんど変質を受けていない新がら火砕流も発生している 下鶴 1973 荒牧 1973

鮮なものであり 加藤 (1912) が示した焼岳上部溶岩のこのようにマグマ性の噴火と思われる活動でも 長い

成分とも近似したものであった 1912 年には同火山山頂

噴火休止期の後の噴火では その初期の噴出物中にはの温度が 400以上あった 小平 1932 ことを考えると多量の変質岩片や変質火山灰が含まれていた それらの1907 年から約 20 年間激しい噴火を続けていた同火山の変質物は Fig. 3(b) に示すように anhydrite gypsum al-

当時の活動状況では 火山灰も essential なものが抛出さ

unite などの硫酸塩鉱物を含んでおり また化学分析のれていたものと考えられる これに対して 1962 年噴火

結果 (Table 2A(c)) opal 蛋白石 非晶質珪酸 を多量で抛出された火山灰は その化学成分の変化傾向とに含んでいることも明らかになった

smectite の存在から この粘土は地表ではなく 地表下

また , 変質物の成分比は Table 2A(c) や Fig. 6(a) にの浅いところで変質が進行してできたものであろうと考示すような変化をしている これは浅間山のようにそれえられた このような事実から この焼岳では 噴火前

まで 高温で活発な噴火を繰り返していた火山では 噴の山体内部には 長い噴火休止期間中に醸成された大量

火の休止期間中に閉塞した火口の中で fall back した火の粘土が貯留されており これに多量の水が吸収されて山灰や噴出岩片などが なお続いている噴気活動や 雨

泥漿状になった 泥漿溜まり (mud reservoir) と言うべ

水 凝縮水の影響を受けて 酸性環境で変質作用を受けきものの存在が想定された このときの焼岳の噴火でていたものと考えられる しかしこのような変質規模はは この泥漿溜まりに さらに地下深所から高温のガスさほど大きくなく したがって変質物の生成量も少ないが上昇突入したため 泥漿中に含まれていた大量の水ため 噴火活動再開後 高温の噴火が繰り返されればが一挙に水蒸気化し その圧力によって地下の泥漿を

火口付近に蓄積していた変質生成物はたちまち涸渇し

周囲の岩片もろともに噴出したものと解釈した 小坂

あとは essential な噴出物のみとなると考えられる 実際

小沢 1966

にこの時の一連の噴火でも 噴火開始 1 カ月後の 3 月 11噴火直後の山頂付近の噴気孔温度は この標高の水の日の噴火からは大量の新鮮な軽石のみの噴火となり 変

沸点である 92を超えるものは認められなかった しか

質物はほとんど認められなくなった

しその後の同火山の活動の継続により この地点の水分

5) 国後島爺ῌ岳 1973 年の火山灰が涸渇乾燥し それ以後同火山のガス観測を続けられ1973 年 7 月 22 日に千島列島国後島北端にある爺た杉浦水谷 (1978) によれば 1965 年には噴気ガス温が噴火し 北海道東部地域にかなりの降灰を見た とこ

度は 163にまで上昇した

ろがこの噴火が 1812 年以来 161 年ぶりの噴火 気象庁

岳

また筆者は焼岳 1962 年噴火の前に 同火山山頂付近

1991 にもかかわらず その火山灰は顕微鏡による所見の地表をくまなく踏査し 火山ガスなどによる変質生成で も  X 線 粉 末 回 折 (Fig. 3(c)) や 化 学 分 析 の 結 果

鉱物を詳しく調査していた その結果 , 焼岳山頂噴気地(Table 2A(d)) からも全く変質の進行が認められなかっ域では alunite opal hallotrichite alunogen など 地表

た これは風向の関係から 北海道東部に降灰があったの酸性条件下で生成する二次鉱物のみで 小坂 1961

のは爺 岳の噴火開始から 8 日後であり 激しい噴火に日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

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よってこの間に火口周辺に堆積していたかもしれない変

している変質鉱物は 1882 年以来たびたび繰り返してい質生成物が すでに抛出されてしまい 次に抛出される湯釜の噴火によって抛出され 近年噴火していない水る essential な火山灰のみが道東に降下したのではない

釜の湖底に厚く堆積した 今回の噴火で抛出されたものかと推察した 小坂他 1974 その後 1999 年に行わはそれに他の諸火口からの噴出物も加ったものであるとれた現地調査の結果などから 当時の火口周辺には顕著考えられる

な噴気はなく 風化変質作用はほとんど進んでいないことなどが明らかになった 小坂野上 2000

また pyrophyllite の存在は 同火山は近年 水蒸気爆発が起こる深さがしだいに深くなり この鉱物を含む層

6) 新潟焼山 1974 年の噴火に達したのではないかと 黒崎他 (1990) は論じてい1974 年 7 月 28 日に発生した新潟焼山の噴火は 1949る

年 2 月から 9 月にかけての一連の噴火以来で 山頂中央

8) 有珠山 1977 年の活動

ドム付近に新たに生じた割れ目に沿って発生した水蒸

北海道有珠火山は 1977 年 8 月 7 日 約 30 時間の前兆

気爆発であると考えられている

地震の後 山頂カルデラ内の小有珠火口丘の南東麓に新茅原他 (1975) によると この時噴出した火山噴出

しい火口を開き 噴火を開始した (Photo. 3a) 噴煙の高物中には類質物質のほかに異質物質が多量に含まれておさは最高 12,000 m に達し 軽石を南東北西の方向にり 異質物質には焼山火山の基盤を成す第三紀層起源の約 6 8 km 飛散させた 細粒の火山灰は 同火山以東のものと さらにその基盤と考えられる結晶片岩および塩北海道全土に及び オホツク海にまで達した

基性 超塩基性岩石起源のものとがあるとされている

1 年 3 カ月の噴火期間中の噴出物総量は約 9,000 万 m3

噴出物中には Fig. 3(d) に示すように smectite illite

と見積もられている この噴火は 1943 年昭和新山の活kaolin 鉱物が含まれていた このうち illite kaolin 鉱物

動以来 34 年ぶりであるが 山頂カルデラ内での活動とは前記の基盤岩中の第三紀層に含まれておりこれに由来

しては 1853 年より 124 年ぶりであった その活動経過すると考えられるが smectite はそれら各層にも または 北 海 道 大 学 理 学 部 地 質 鉱 物 学 教 室 (1978) お よ び

その下の塩基性もしくは超塩基性基盤岩にも存在しない

Katsui et al. (1978) に詳しい

ので これは山頂火口直下の浅所に存在していたと考えこの軽石はデイサイト質のごく新鮮な未変質なものでられる熱水性泥漿中で生成したものと推定した 小坂あったのに対して 粒径 10 mm 以下の火山灰は Fig. 3(f)他 1977

に 示 す よ う に smectite を 主 体 と し こ れ に わ ず か の

7) 草津白根山 1976 年の水釜の噴火

kaolin 鉱物 cristobalite 斜長石を含むもので 著しく変1976 年 3 月はじめ 草津白根山の山頂火口の一つ 水

質作用を受けたものであった

釜が突然爆発し 火山岩片や火山灰を北西数百メトル

このように 新鮮 未変質 と考えられる軽石岩片とにわたって飛散させた (Photo. 2 g) 同火山としては極度に変質した火山灰とが同時に噴出したのは 有珠山

1942 年以来 34 年ぶりの噴火であったが水釜での噴火は形成の末期に生じたカルデラ底 おそらくは湛水していそれまで記録されていない 東京工業大学工学部他

たと考えられる に堆積した火山灰などの噴出物が カ

1976

ルデラ湖水や その後の火山活動による埋没などによっ

この噴火は 噴出物の落下地域の積雪がほとんど溶けて 大気と遮断された状況で 噴気や熱水作用を受けていない (Photo. 2h) こと 噴出物はほとんど変質した

アルカリ条件下で変質が進行した結果 この火山のカルものばかりであり 地震その他の前兆現象が少なかった

デラ底の地表下には膨大な量の滞水粘土層が堆積していこと さらに火山ガスの成分などからも 比較的低温のたと考えられる この多量に水を含む堆積層に さらに

水蒸気爆発であったと解釈されている

深部から上昇してきた高温のデイサイトマグマが貫入

その噴出物は 既述のものとはかなり趣を異にしておし 堆積層中の水を急激に水蒸気化して 爆発が始まっり smectite, kaolin 鉱 物 の ほ か alunite, pyrophyllite,

たものと考えられる この時の噴火が いわゆる マグ

gypsum, sulfur, cristobalite などの変質鉱物を多量に含んマ水蒸気爆発 と呼ばれるゆえんであるでいた (Fig. 3 (e)) またその化学成分も Table 2A(f)

さらに 1977 年 8 月中旬頃 活動による地下圧力の増Fig. 6(a) に示すようにその原岩と思われるものの成分

加と 地形変動により 小有珠南麓と銀沼間に生じた亀より大幅に変化して SiO2 が著しく増加していた これ

裂から カルデラ底に粘土流が押し出されているのを発は 次のように説明できる 強酸性の湖水をたたえる湯見した これは近堂他 (1979) にも記載されているが

釜は水釜に隣接する草津白根山の山頂火口の一つで そ

これらの粘土流の表面は Photo. 3b のように茶褐色を呈の湖底では強酸性条件下で変質作用が進んでいる 生成

しているのに対し その切断面は灰黒色をしており 地

小 坂 丈 予

50

表下の還元性の状況下におかれていたものと推定された῍ この粘土流物質を検討した結果ῌ より smectite の含有量の多いものであることが判明しῌ 有珠山カルデラ床の下にはこれらの smectite 層が存在していることが推測された῍
また同じ有珠山でも 1943 年の昭和新山の活動は戦時中のためῌ その本格的調査研究はかなり遅れて始められた῍ そ の 噴 出 物 中 に smectite に 加 え て か な り の 量 のkaolin 鉱物が含まれていたことが近堂 (1963) によって明らかにされている῍ この噴火は有珠山東方山麓のῌ 中
央火口の噴出物で覆われていた麦畑から起こったことからῌ 噴 火 前 の 表 層 が 地 表 風 化 に よ りῌ smectite か らkaolin 鉱物に変化していたことも考えられる῍ このため1977 年の噴出物のように中央カルデラ底の地表下から直接由来しῌ しかも噴出直後に採取されたものに比べFig. 4. XRD pattern of volcanic ash of Mt.
Tokachidake in 1989. V.G.: volcanic glass
図 4 十勝岳 1989 年噴火の噴出物の X 線回折像῍
V.G.῏ 火山ガラス

kaolin 鉱物が多いことも十分に考えられることである῍9) 木曽御岳 1979 年の噴火

木曽御岳火山は有史以来活動の記録がなかったがῌ
1979 年 10 月 28 日 5 時 20 分頃ῌ 山頂南端の剣が峯南斜

後ῌ 噴気活動のみは長く継続した (Photo. 3d)῍10) 十勝岳 1988ῌ1989 年の噴火

北 海 道 十 勝 岳 は 1988 年 12 月 16 日 にῌ 62-II 火 口 か面の北西῍南東方向にほぼ一直線に配列する大小約 10 個らῌ 1962 年以来 26 年ぶりの噴火を開始した (Photo.3e)῍の爆裂火口を作って噴火が始まった῍ その後徐ῐに噴煙

最初は小規模な水蒸気爆発と思われる噴火であったがῌ活動を強めῌ 山頂付近には噴石をῌ また主として東北方

次第に高温化の様相を呈しῌ 12 月 25 日には火砕流が発向に火山灰を降らしῌ 時には約 100 km 離れた諏訪市やῌ

生した῍ その後は火砕流の発生と火山爆発を繰り返しῌ

130 km 離れた長野市にまで降灰が見られた῍ 同日午後

火山灰は主として北海道の南東から東北東にかけての広には灰色の噴煙が 2,000 m にまで上昇したがῌ 翌 29 日

範な地域に降下した῍にはほとんど白色の水蒸気のみになった (Photo. 3c)῍ ま

これら火山灰や火砕流物質の中に含まれるガラス片やた爆裂火口下端からは泥流が流出しῌ 地獄谷ῌ 濁川を経

ガラス質岩塊 (Fig. 4; Photo. 3f) の中にはῌ Table 2B(g)ῌ

て大滝川に達した῍

Fig. 6(b) に示すように SiO2 の量比が著しく大きいのに小林 (1979) によればῌ 噴火発生時は晴天にもかかわ対してῌ Al2O3ῌ CaOῌ MgOῌ K2O などの割合が著しく小らずῌ 降下火山灰は異常に湿っておりῌ 直径 2ῑ3 mm のさくῌ 通常の火成岩にはあり得ない特異な組成をもつも球粒状を呈していた῍ この噴火も活動開始前後の状況のもあった῍やῌ 固形噴出物中に新鮮な岩片を含まなかったこと

これらの結果を種ῐ検討しῌ 次のように推論した῍ す(Table 2A(e), Fig. 6(c)) などからῌ 水蒸気爆発であった

なわち 1962 年あるいはそれ以前の噴火でいったん抛出と考えられている῍

された本質岩塊である玄武岩質安山岩がῌ 62-II 火口内

降下火山灰や泥流物質中の粘土鉱物の同定は小坂῎他に fall back しῌ 火口または火道内に堆積した῍ 噴火終息

(1983) のほかにも石岡῎他 (1980)ῌ 杉崎῎他 (1980) に後も引き続き放出されていた火山ガスによってῌ これら

よっても行われておりῌ Fig. 3(g) に示すように smectiteの岩石が著しい酸性変質を受けῌ opal などを主体としたÕ)῎ とその他の kaolin 鉱物などののほかに halloysite (7A

珪化岩に変質した῍ これが火道内での温度上昇に伴って存在が認められている ῒ῎明らかにその存在が同定され溶融しῌ ガラス化したものが抛出されたものと解釈しるのでῌ 他の kaolin 鉱物と区別して記載したΐ῍ これはた῍ これは火山噴火予知連絡会で報告したがῌ 後に勝井ῌ

同火山が有史以来の噴火の記録が認められないほど長く

他 (1989) や Ikeda et al. (1990) によっても支持された῍

活動を停止している間にῌ 地表下の泥漿溜まりのほかῌ

11) 雲仙普賢岳の 1990ῌ1995 年の噴火

山頂付近の岩石の地表風化による変質作用が長期間継続

雲仙普賢岳は 1990 年 11 月 17 日ῌ 1792 年以来 198 年したためῌ halloysiteῌ kaolin 鉱物のような地表風化変質

ぶりに噴火した (Photo. 3g)῍ 最初に爆発したのは地獄特有の粘土鉱物が生成しῌ これらと地表下で生成してい跡火口ῌ 九十九島火口の 2 カ所でῌ この付近は噴火前にた smectite とが共に抛出されたものと考えられる῍ そのは全面的に土壌化が進みῌ 一面に草木に覆われῌ 普賢池

日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

51

Fig. 5. XRD patterns of volcanic ash of several
volcanoes in Japan (II). Sm: smectite, Py:
pyrophillite, K: kaolin mineral, Gy: gypsum
図 5 日本で近年噴出した火山灰のX線回折像 (II)῍Sm῎ スメクタイト Py῎ パイロフィライト
K῎ カオリン鉱物 Gy῎ 石膏をはじめいくつかの火口池が存在していた῍ このためῌ
噴火初期には火山灰などの固形噴出物は一様に湿潤しておりῌ 噴火は多分に水蒸気爆発的要素を具えῌ 噴出物中には多量の粘土を含んでいた (Fig. 5(a); Table 2B(h);Fig. 6(d))῍

山頂での火口活動は翌 1991 年 2 月 12 日に新たに屏風岩火口を開口するなどῌ さらに激化しῌ 同年 5 月 20 日ῌ
地獄跡火口から溶岩ド῏ムが出現する (Photo. 3h) に及んでその様相を一変した῍ 溶岩ド῏ムの成長は続きῌ その一部が山頂東および北東斜面を崩落するたびに火砕流が頻発しῌ 山麓地域に多大の被害をもたらした῍
またこの火砕流に伴って発生する細粒の火山灰はほとんどマグマからの本源物質が主体でありῌ 粘土鉱物の含有量は激減した (Nogami et al., 2001)῍ このように火山
灰中の二次変質鉱物の含有量からもῌ 上記の噴火様式の変化がはっきりと認められた῍12) 霧島新燃岳 1991ῌ1992 年の噴火

霧島火山新燃岳では 1991 年 11 月 13 日夕刻から火口直下において微小地震の群発が始まりῌ 同年 12 月 1ῐ4

Fig. 6. Variation of relative proportions of SiO2,
Al2O3 and Fe2O3 in the ejecta of several
volcanoes. ῔: original rock, ΐ: altered rock,Ku: Kusatsu-Shiranesan, As: Asamayama, Kj:
Kujusan, To: Tokachidake, On: Ontake, Yd:
Yakedake, Uz: Unzendake, Us: Usu, My:
Miyakejima
図 6 変 質 噴 出 物 の 化 学 組 成 変 化 ῑSiO2ῌAl2O3ῌ
Fe2O3 図によるῒ῍ ῔῎ 原岩 ΐ῎ 変質岩 Ku῎
草津白根山 As῎ 浅間山 Kj῎ 九重山 To῎
十勝岳 On῎ 御岳 Yd῎ 焼岳 Uz῎ 雲仙岳
Us῎ 有珠 My῎ 三宅島

小 坂 丈 予

52日 翌 1992 年 1 月 26 日 3 月 19 日 4 月 19 日などに火の種類の同定ばかりでなく その化学成分の変化を考慮

山灰を含む噴煙を上げた 5 月 10 日には火口東内壁よりしなければならない場合もある

泥流が流出し 1822 年の火口底にたまっているのが認め

14) 北海道駒ヶ岳 1996 年の噴火

られた 降灰域は主として火口内に限られており その

北海道駒ヶ岳は 1996 年 3 月 5 日 山頂部の 1929 年火

総量で 20003000 ton 以内と推定されている 井村口 1942 年火口付近に生じた割れ目に沿って新たに開口

1992 東京大学地震研究所他 1992

した火口列から始まった 1942 年の噴火以来 54 年ぶり

平林他 (1996) は 1991 年 12 月 あるいは 1992 年 1の噴火であった 噴出物は主として南東麓へ約 30 km に

月に噴出した火山灰の 2 mm 以下の細粒部分について

分布する降灰と 山頂付近に飛散した拳大の岩片が認め

未処理 エチレングリコル処理 加熱処理をして Xられた しかしこれら岩片の落下した地点の積雪はほと

線回折を行った その結果 smectite のみが同定され 菅

んど溶融しておらず 噴石の温度はさほど高くなかった野  他 (1961) が記載した kaolin 鉱物は含まれていなと推定されている

かった (Fig. 5 (b)) 1959 年の噴火では含まれていた火山灰中の粘土鉱物は 宇井他 (1997) によると

kaolin 鉱物が今回の噴火では存在しなかった このこと

smectite を多く含んでおり これは山頂直下の熱水変質については 前回の噴火は 1822 年から 137 年ぶりの噴作用が進行中の部分から供給されたものであり 新しい火であったのに対し 今回の噴火はそれ以来で 32 年ぶ

マグマの上昇によって生じたものは見当たらなかったとりであり この休止期間の長短が この相違を招いたもしている (Fig. 5(c))

のとも考えられる
13)

1995 年の九重山の噴火

江 原 (1995) 京 都 大 学 理 学 部 附 属 火 山 研 究 施 設(1996) などによれば 1995 年 10 月 11 日 九重火山星生山東側山腹に生じた 東西約 500 m にわたる火口列から突然噴火が始まった 噴煙は火山灰を多量に含む黒煙

15) 秋田焼山 1997 年の噴火

秋田焼山は 1997 年 8 月 16 日 11 時頃 山頂の北東の空沼火口の東側の内壁から小規模な水蒸気爆発が発生した 1949 年以来 48 年ぶりの噴火であった
噴出物は泥流 火山灰 噴石などであるが その量は少なく また降下範囲も 150

250 m の狭い区域に限らで 約 1,000 m まで上昇した 抛出された火山灰は初めれていた 林他 1997 Nogami et al. (2000) によれの頃は湿っており 泥流となって北方へ約 200 m 流下しば この噴出火山灰中には kaolin 鉱物 smectite pyro-

た 地質調査所 (1995a) によれば 九重火山の噴火は

phyllite (Fig. 5(d)) が含まれていた このうち kaolin 鉱

1738 年以来 257 年ぶりのものである その後も同年 10物 smectite は地表付近から噴出されたものであろうこ

月 18 日頃より約 25 日頃までに数回の降灰が認められてとを示しているが pyrophyllite は山頂から 1 km 下で生いる 京都大学理学部附属火山研究施設 1996

成したと想定される 番場窪田 1997 ので 今回のこの活動で噴出した火山灰並びに泥流物質中に含まれ浅い噴出源にそれが含まれていたのは 過去の噴火で火る粘土鉱物などの二次生成鉱物は 宮本他 (1996) お道付近に堆積していたものが再び噴出したものと考えらよび地質調査所 (1995b) によればその細粒部分に smect-れている

ite kaolin 鉱物 alunite などを含んでいた 特に宮本16) 有珠山の 2000 年の噴火

他 (1996) は今回の噴火による火山灰層下部の smectite

2000 年 3 月 31 日 13 時 10 分頃西山西麓で爆発が発生の一部に脱水相が認められることから 噴火初期の爆発

し 噴煙の高さは 3000 m に達した 4 月 9 日には熱泥流開始箇所が 噴火以前は 100 以下であったが 噴火にも発生し 6 月中旬にはコックステル型噴火も見られ伴って百数十度まで上昇したと推定している (Fig. 3

たが その後活動は徐 に衰え 7 月中旬にはほぼ停止(h))

に近い状態になった

しかしこれらの噴出物の化学組成は いずれも Table

この一連の噴火で抛出された火山灰 泥流物質中の粘2B(i) や Fig. 6(b) のようになり その大部分が酸性変質

土鉱物は Fig. 5(e) Table 2(j) に示すように その大部を受けたものであった これはこの火山が九重硫黄鉱山

分は smectite であり これに少量の kaolin 鉱物が含まれで知られるように 強酸性の噴気ガス 降水などによりていて 全般的に極めて湿潤であった

長期間地表で 強酸性の変質作用を受けていたために外輪山外斜面に堆積している火山灰層は 山頂カルデ

SiO2 の多い酸性変質物の分厚い堆積層が地表を覆ってラ底に堆積していた変質物がその後の噴火活動により抛

おり それが地表下での泥漿溜まりで発生した水蒸気爆

出されたものであることが近堂 (1963) によって示され発で 地表下で生じた泥漿物質を伴って吹き飛ばされたている このことから 今回の火山灰は 噴火の起きたものであろう このように火山噴出物質に含まれる粘土

外輪山外斜面に堆積していた古い火山灰層が再抛出され日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究たものと考えられる53

約 1.5 km 深さ 500 m に及ぶ陥没が起こっていることが

17) 三宅島の 2000 年の噴火視認された 主として東方山麓に降下した火山灰の量

三宅島では 2000 年 6 月 26 日 18 時頃より 同島直下は 総量 1110 6 m3 と推算 中田 ῌ 他 2001 されている

に地震が発生した その後震源範囲は西北西方向に移動

同火山の 1962 年噴火で抛出された火山灰は黒色粗粒

し 翌 6 月 27 日には同島西方 2 km 沖の海域で 海底火のラピリ状のものばかりであったのに対して 1983 年の

山活動の発生に伴う小範囲の黄変色海水が発見された

火山灰は黒灰色細粒混じりであり 今回の火山灰は灰白

その後 7 月 8 日 1415 日 8 月 10 日 18 日 29 日に色 細粒のものが多かった 2000 年の噴出物中の含有粘雄山山頂からの噴火が引き続いて発生し 8 月 29 日には

土鉱物は 野上 私信 によれば多くは smectite であっ温度の低い火砕流状の現象も見られた この間 黒色な

たが 最初の 7 月 8 日のもののみには kaolin 鉱物が少量

いし灰白色の噴煙が 最高 8,000 m の高度まで達した

含まれていた (Fig. 5(f), Table 2B(k)) この kaolin 鉱物

この期間に上空からの観測により 雄山山頂部に直径は雄山山頂の地表部のものであり その後の噴火では
山頂付近の地表下で造成された smectite のみが抛出されるようになったのであろう それにしても近年は 20 年ごとに溶岩を流出する噴火を繰り返していた三宅島の
雄山の山頂直下に これほど大規模な変質粘土の貯留層があったとは 誰が予想し得たであろうか
3.

火山噴出物中に含まれる粘土やその他の変質物の成因や性質などについての 2ῌ 3 の検討
3ῌ1 地表および地表下浅所での粘土鉱物の生成環境

もともと火山の固形噴出物中に粘土鉱物などの二次生成鉱物を含有するのは それらの噴出物が 噴出以前に
Fig. 7. Classiﬁcation of change in chemicalcomposition of alteration products by chemical
conditions. I: strongly acidic IIa: weakly acidic
IIb: neutral III: basic
図 7 各変質条件下における SiO2῍Al2O3῍Fe2O3 組
成変化 I 強酸性 IIa 弱酸性 IIb 中性
III 塩基性

何らかの形の変質作用を受けていたことを意味する しかも その変質条件の違いによって それぞれ異なった鉱物を生成するので それら含有二次鉱物の同定を行う
ことによってその生成条件を考慮して その火山の噴火
以前の状態を推察することができる
筆者はかつて それまでの多くの研究結果をとりまと

Fig. 8. Classiﬁcation of volcanic ejecta based on their chemical compositions and secondary mineral assemblage. I
and : strongly acidic, IIa and : weakly acidic to neutral, III and : basic, : original rock, Op: opal, Kao:kaolin mineral, Sm: smectite, No: nontronite
図 8 含有二次鉱物による変質物の化学成分の分帯 I and  強酸性 IIa and  弱酸性 III and  塩基
 原岩 Op 蛋白石 Kao カオリン鉱物 Sm スメクタイト No ノントロナイト性54

小 坂 丈 予

めて 岩石特に火成岩が地表あるいは地下浅所 地表下

り 相対的に増加する形となり この変化がさらに進行において 種  の環境下で それぞれの条件により異すれば 最終的には SiO2 ῌnH2O で示される opal 蛋白

なった変質過程をたどることを報告した (Fig. 7) 小坂

石 のみになってしまう これを I 型の変質系列とする

1968 小坂平林 1981 小坂 1995 それによると

b) 前項ほど酸性度が強くなく 弱酸性 pH 3 以上 とa) 強酸性の温泉水や 雨水などと反応して強酸に作用して作用する時には Fe2O3 SiO2 が溶脱により減少しする火山ガス 例えば HCl HF SO2 など により 岩

Al2O3 は溶脱しにくくなり 残留 濃縮 相対的増加の傾石が変質されると 岩石中の Al2O3 FeO Fe2O3 MgO向となり最終的には kaolin 鉱物 2SiO2Al2O32῍4H2O

CaO Na2O K2O など SiO2 以外の諸成分は溶脱されてが生成する この変化系列を IIa 型とする

減少し それに反して SiO2 のように この条件では比較

c) 堆積火山灰の地表風化のように その変質条件が雨的溶脱し難い成分は残留し 上述の各成分の減少によ水など中性付近 空気中の CO2 の溶解などにより pH はFig. 9. Variation in chemical compositions of rocks through alteration under several conditions. I and : strongly
: weakly acidic, IIb and : neutral, III and : basic, Op: opal, Kao: kaolin mineral, Smect:
acidic, IIa and 
smectite, No: nontronite
 弱酸性 IIb and図 9 原岩の化学成分範囲を加味した変質傾向 3 成分図 I and  強酸性 IIa and 
中性 III and
塩基性 Op 蛋白石 Kao カオリン鉱物 Sm スメクタイト No ノントロナイト

Fig. 10. Dehydration of two clay minerals upon heating (Ossaka 1972). DTA: Di#erential Thermal Analysis,
TG: Thermogravimetory, XRD: X-Ray Di#raction, R. T. : Room Temperature, R. H. : Rehydration
図 10 粘土鉱物 2 種の加熱脱水変化 小坂 1972 DTA 示差熱分析 TG 加熱減量曲線 XRD X 線回折像 R. T. 室温 R. H. 再水和日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

55

5 位のものが多いと考えられるΐ のものに限られῌ かつが ῒ岸上῎小坂ῌ 1955ΐῌ その時に流出した泥土中には大大気中での酸化状態で原岩 ῒ火山灰などΐ 中の FeO はほ

量の smectite を含んでいた῍ ところがῌ そのわずか十数

とんど Fe2O3 に変化しているような場合にはῌ SiO2 は溶

年後の 1963ῑ1965 年頃の再調査ではῌ その泥流表面に脱されῌ Al2O3 は残留῎濃縮してῌ allophane ῕ halloysite

smectite はほとんど見当たらなかった ῒ小坂 ῎ 平林ῌ

(10AÕ) ῕ halloysite (7AÕ) と変化する῍ またこの際鉄は酸1981ΐ῍

化現象のため FeO ῕ Fe2O3 となりῌ Fe2O3 はあまり溶脱Õ) は後述するようにῌ 僅か
Smectite や halloysite (10Aが進まずῌ それほど減少していない῍ この変化を IIb 型

100῔前後で脱水しῌ 他の形の鉱物に転移することも知とする῍

られている῍d) 岩石が地表下 ῒ地下浅所ΐ でῌ 大気との接触を断たÕ) など地表風化で生じまたῌ allophaneῌ halloysite (10A

れた状態で熱水の作用を受ける場合にはῌ 多くの場合還た粘土鉱物はῌ 同じく地表のままであれば比較的安定

元性で弱アルカリの状況におかれると考えられる῍ このでῌ 長年月にわたりその形のまま存在していることも知際には FeO (Fe2O3) をはじめ多くの塩基成分は溶脱しにられている῍

くくなりῌ 相対的には残留῎濃縮の傾向におかれῌ SiO2ῌ

3ῌ4

Al2O3 は若干減少の傾向にあるがῌ 一般的に見てῌ 周囲性に対しては閉塞状態でありῌ その他の塩類もあまり溶脱粘土鉱物は前述の変質過程においてῌ 多量の水を取りは顕著でない῍ このような条件下では最終的には mont-

込んだ含水アルミノシリケῐトであるためῌ 多くの付着粘土鉱物に含まれる水の存在状態と加熱脱水特

morillonite などの smectite 鉱物が生成している῍ この変化系列を III 型とした῍
筆者らのこれまで取り扱った多くの変質噴出物の化学
成分をῌ opalῌ kaolin 鉱物ῌ allophaneῌ halloysite などῌ そ
れぞれ含有する粘土鉱物により分類してῌ 先の Al2O3ῌ
Al2O3ῌFe2O3 3 成分図にプロットした (Fig. 8)῍ このようにῌ その成分範囲がかなり広く分布するのはῌ この変質作用によりῌ 原岩の成分は大幅に変化することとῌ その出発物質である火成岩にもかなりの組成範囲をもつためと考えられる῍ この図ではこれらの変質物の成分はおおむねῌ 原岩と変質による最終生成物との間に分布しῌ 生
成二次鉱物ごとにほぼ分帯できる῍ Fig. 7 の変質傾向曲
線に対しῌ 原岩組成の成分範囲と Fig. 8 の結果を考慮して作成したのが Fig. 9 である῍
3ῌ2

Pyrophyllite の生成条件

このほかに火山噴出物中に希に pyrophyllite の存在が認められることがあるがῌ この鉱物は上述の地表あるいは地表下浅所で生じる諸鉱物に比べῌ それより高温῎高圧で生成するものであると考えられており ῒ逸見 ῎ 松
田ῌ 1975ΐῌ したがって上記諸鉱物よりも深い地点で生成したものであろうと想像される῍ しかしその pyrophyllite が地表に達する経路についてはῌ 未だはっきり示されてはいない῍
3ῌ3 粘土鉱物の安定性
smectite 鉱物のようにῌ 地表下の還元的雰囲気のもとで弱アルカリ性の熱水現象で生成した鉱物はῌ それが噴火活動などにより一挙に大気中にさらされるようになるとῌ その環境条件の急変によりῌ 安定を失って分解または kaolin 鉱物など他の鉱物に変化してしまうことがある῍ 例えばῌ 1953 年箱根早雲山で火山性泥流が発生した

Fig. 11. Comparison of water sorption capacities(a) with natural water contents (b) in wt% ofsoils (Ossaka et al., 1975). W. S.: water sorption
capacity, W. C.: natual water content
図 11 (a) 土壌の吸水能の測定と (b) 自然含水量との 比 較 ῒ小 坂 ῎ 他ῌ 1975ΐ῍ W. S.῏ 吸 水 能
W. C.῏ 自然含水量

56

小 坂 丈 予水や構造水等各種の水を保有している῍ また Fig. 10 にのようなῌ 噴火直後ῌ あるいは同時に発生する火山性泥もその 1ῌ 2 の例を示したように加熱により脱水しῌ流 ΐ一次的῔ 発生の原因になっていると考えられている῍Õ) は約 100ῒ150῕ では 2 水
kaolin 鉱物の halloysite(10AÕ) と 4 水物の halloysite (10A
Õ) の 2 相物の halloysite (7A

4. 火山体で生ずる粘土の生成環境の複合性に分かれῌ 約 200῕で 2 水物のみになりῌ 500῕で完全に

前述のようにῌ 粘土鉱物はその生成環境によってῌ で脱水する῍

きる鉱物の種類が全く異なるものになる῍ この特性を利一方ῌ smectite 鉱物の一種である montmorillonite など

用してῌ 火山の固形噴出物中に含まれる粘土鉱物の同定

ではῌ この加熱による脱水は徐ῐに行われῌ このためそによってその火山の噴火前の地下の環境を知りῌ それに

れらの粘土の格子定数は 100 ῒ300῕で少しずつ減少しῌ

よってῌ そのときの噴火の様式や状況を考究しようとす300῕ですべて脱水しῌ その値も約 10A
Õ になる῍ このよるものである῍ しかし火山で生成し貯留されている粘土

うな火山灰中に含まれる粘土の加熱脱水特性を利用しは必ずしも一定条件で生成したものとは限らない῍ 火山てῌ 火山爆発発生時の温度推定も行われている ΐ宮本῎

活動の盛衰や噴火などによりῌ その生成環境や条件が一他῏ 1996῔῍

変することも珍しくない῍ それゆえῌ 以下に示すような

また smectite など多くの粘土鉱物はῌ 多量の水を吸着

変質条件 ΐ環境῔ の複合も考慮しなくてはならない῍する性質をもっておりῌ それを吸水能として測定していたとえばῌ かつては地表にあって噴気ガスその他の作

るが (Fig. 11)ῌ その量は時には粘土重量の 125% にも及用によって強酸性条件下で変質が進行していた場合でぶことがある῍ この特性が火山の山頂付近に貯留されてもῌ そのうちῌ 地表活動の衰退があればῌ その後は中性

いる変質粘土層中に大量の水を保有する原因ともなって付近での風化変質が進むと考えられる῍

いる῍

また山頂近くの地表下で還元性のアルカリ条件の下でまたこれらの大量の吸着水はῌ チキソトロピῑ (thixo-

長期間造成された粘土でもῌ 一瞬の噴火でそれが地表に

tropy) 現象によりῌ 一応山体内では固相の形態を取って抛出されればῌ 以後は地上の酸化雰囲気のもとで中性まいるがῌ これが噴火などの振動や衝撃によりῌ 一挙に液たは酸性条件にさらされてῌ さらに変質を続けることも状化しῌ これが 1962 年の焼岳の噴火後に発生した泥流考えられる῍ また爆発によりῌ それ以前から地表にあっ

Table 3. Alteration type and change in chemical compositions of altered volcanic ejecta.

日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

57

Table 4. Clay minerals in volcanic ashes and classiﬁcation of alteration processes.

た物質も巻き込んで飛散させることもあるであろう῍ こ

動を推定する方法の利点を 2ῌ 3 挙げてみるとῌ

のように火山活動の推移を考えるとῌ 酸性 ῑ 中性 (Iῑ1ῐ 粘土鉱物はその性質上ῌ 周囲の温度ῌ 圧力ῌ 化学的II)ῌ あるいはアルカリ性ῑ中性 (IIIῑII) といったよう特性などの環境ῌ 条件の微妙な変化にῌ すぐ対応して変な変質作用の複合による粘土鉱物の生成も加味しなくて化するのでῌ 他の一般の鉱物に比べてῌ はるかに鋭敏なはならない῍

指標になりうる῍

これまで述べてきたような火山噴出物中に含まれてい2ῐ 噴火前後の火山活動の推移と変化にῌ 随時ῌ 随所でたῌ 粘土その他の二次変質鉱物の生成条件をῌ 前項で述関与しているのでῌ その時その地点の情報をとらえてῌ

べたような火山活動にありがちな環境の変化や推移によこれを伝えることができるはずである῍る複合性を考慮に入れた推定を試みた (Table 3)῍ これ

3ῐ とかく危険を伴いやすいῌ 活動中の火山の調査にῌ

らの二次鉱物の多様性がῌ 主として火山の水蒸気爆発に火口を遠く離れた場所に到達した試料 ῏火山灰などῐ かおけるῌ 種῎な過程の考察に資することになろう (Table

ら情報の収集が可能である῍4)῍

以上のような方法で得られる情報の例としてはῌ
1ῐ そのときの火山活動がマグマ性のものかどうかῌ あ

5. あ と が き

以上筆者やその他の研究者がこれまでに行ってきた本
邦各火山の固形噴出物中に含まれている粘土鉱物その他の二次鉱物の記載とῌ 火山活動の解析に必要と思われるῌ 粘土鉱物の生成条件やその他 2ῌ 3 の特性や粘土鉱物の取り扱いなどについて記しῌ それらをもとにして行ったῌ 各火山活動の解析結果について述べてきた῍
火山噴出物中に含まれる粘土鉱物を利用してῌ 火山活

るいは水蒸気爆発的なものであるかどうか῍
2ῐ 噴火発生点または爆発箇所がその山体のどの位置であるのかῌ また深さはどのくらいか῍
3ῐ 火山体内部の温度や圧力はどうなっているのか῍ 特に水の動向や関与の推定῍
4ῐ 噴火のメカニズムが現在はどうでῌ 今後どのように変わっていくか῍ またῌ それによって今後火山活動がどのように推移するか῍

小 坂 丈 予

58などを降り続く火山灰などで刻῏見届けることができるであろう῍
しかしこれらの方法で引き出し得る情報はまだその一部でありῌ 今後粘土鉱物学の基礎的研究とῌ その火山活動調査に適用する方法が進歩することによってῌ さらに
多くの情報が引き出せるようになることを切望するもの
である῍
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Photograph Captions
Photo. 2. a: Fissures formed by the eruption of Mt. Shinmoedake in 1959 (taken by Dr. Shiro Hiraga). b: The
explosion crater newly opened by the eruption of Mt. Shinmoedake in 1959 (taken by Dr. Shiro Hiraga). c:
Arc-type ﬁssures formed by the eruption of Mt. Yakedake in 1962. d: Clayey volcanic ash ejected by theeruption of Mt. Yakedake in 1962. e: The eruption of Mt. Asama in 1973. f: Fallout around Karuizawa,
Nagano Prefecture by the eruption of Mt. Asama in 1973. g: The eruption of Mt. Kusatsu-Shirane occurred atMizugama crater in 1976. h: Piling of ejecta on snow by the eruption of Mt. Kusatsu-Shirane in 1976.
写真 2 a῏ 新燃岳 1959 年の噴火で生じた割れ目 ΐ平賀士郎氏撮影῔῍ b῏ 新燃岳 1959 年の噴火で生じた爆裂火口 ΐ平賀士郎氏撮影῔῍ c῏ 焼岳 1962 年の噴火で生じた裂弧状の割れ目῍ d῏ 焼岳 1962 年の噴火で抛出された粘土質の火山灰῍ e῏ 浅間山 1973 年の噴火῍ f῏ 浅間山 1973 年噴火における中軽井沢付近の降灰状況῍ g῏
草津白根山 1976 年の噴火 ΐ水釜火口῔῍ h῏ 草津白根山 1976 年の噴火における抛出物の積雪上への堆積状況῍
Photo. 3. a: Ash cloud ascending from Mt. Usu by the eruption in 1977. b: Clay ﬂow spewed from the bottom of
the summit caldera of Mt. Usu (taken in Aug., 1977). c: The eruption of Mt. Kiso-Ontake in 1979. d: New
craters of Mt. Kiso-Ontake opened at the summit (taken in June, 1982). e: The eruption of Mt. Tokachidakein 1989. f: Pyroclastic ﬂow deposit of Mt. Tokachidake in 1989. g: Inside of Kujukushima crater of Mt.
Unzendake at the early stage of the eruption in 1990 (take by Dr. Nogami on Nov. 18, 1990). h: The ﬁrst lava
dome appeared at Jigokuato crater of Mt. Unzendake (taken on May 21, 1991).
写真 3 a῏ 有珠山 1977 年の噴火῍ b῏ 有珠山山頂カルデラ底に流出した粘土流 ΐ1977 年 8 月撮影῔῍ c῏ 木曽御岳山 1979 年の噴火῍ d῏ 木曽御岳山山頂に生じた新火口の 1982 年 6 月頃の状況῍ e῏ 十勝岳 1989 年の噴火῍f῏ 十勝岳 1989 年の噴火で発生した火砕流堆積物῍ g῏ 雲仙岳 1990 年噴火直後の九十九島火口内部の状況
ΐ1990 年 11 月 18 日野上健治氏撮影῔῍ h῏ 雲仙岳地獄跡火口に出現した溶岩ドῑム῍

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小 坂 丈 予Photo. 2.

日本各地の火山噴出物に含有される粘土鉱物と噴火活動様式の考究

Photo. 3.

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