火山噴火とそれが周辺環境に与える影響
Volcanic eruption and its impact on the surrounding environment
井村 隆介

＊

Ryusuke IMURA＊

鹿児島大学大学院理工学研究科
Graduate School of Science and Engineering, Kagoshima University摘要

日本には多くの火山があり，それらが繰り返し噴火をしてきた。噴火の規模には，周辺環境に対してほとんど影響を与えないような小規模なものから，地球規模の環境変化を引き起こす巨大噴火まで，大きな幅がある。噴火による周辺環境への影響の大きさは，噴火現象の違いによっても異なる。現在見られる日本の環境は，これらの噴火活動による影響・攪乱を大きく受けて成立したものであると言える。

キーワード：火山噴火，環境攪乱，自然環境，噴火規模
Key words：volcanic eruption, natural disturbance, natural environment,
eruptive magnitude

1．はじめに日本は火山国である。狭い国土に 110 もの活火1）山 が分布している世界でもまれな国である。地球史の中で最も新しい時代である第四紀（258 万 8000 年前以降）を考えれば，更に多くの火山が日本およびその周辺で噴火を繰り返してきた。したがって，現在の日本の環境は，これらの火山噴火の影響を大きく受けて成立してきたし，これからも影響を受け続けるものと言える。本稿では，日本列島における第四紀後期の噴火活動を，自然環境攪乱という点から考えてみる。
2．火山の分布
地球上の火山には大きく分けると，3 つのタイプがある。1 つ目はプレートが離れる境界（プレート発散境界）に生じる火山である。そこではプレートが引き裂かれることによってマグマが発生・上昇し，火山が作られる。このタイプの火山には，東太平洋海嶺や大西洋中央海嶺など海底のものがよく知られているが，アフリカの大地溝帯の火山などもこのような火山に分類される。粘性の低い玄武岩質マグマ（SiO2=45 - 52 wt％）の噴出で特徴づけられる。2 つ目
は，ホットスポットの火山と呼ばれるもので，プレートの動きとは関係なく，マントル深部からのマグマの上昇によって生じる火山である。ハワイ諸島，ガラパゴス諸島，カナリア諸島などの火山列がこのタイプの火山に相当し，プレート発散境界の火山同様，玄武岩質マグマの噴出で特徴づけられる。
3 つ目はプレートの沈み込みに伴う（沈み込み帯）火山である。プレート同士が衝突し，その一方が沈み込んでマグマが発生する。一般には安山岩質マグマの噴出で特徴づけられるとされて（SiO2=52-63 wt％）いるが，実際には玄武岩から安山岩，デイサイト（SiO2=63-70 wt％），流紋岩（SiO2=70-wt％）に至るまで，様々な組成を持ったマグマの噴出が認められる。日本列島に分布する火山は，この沈み込み帯の火山に属する。
日本には多くの火山が分布するが，その分布は一様ではない。教科書的には図 1 に示したように，東2）
日本火山帯と西南日本帯に分けられる 。東日本火山帯は，北米プレートとフィリピン海プレートに太平洋プレートが千鳥海溝・日本海溝および伊豆・小笠原海溝で沈み込むことによって生じたもので，西日本火山帯は，ユーラシアプレートにフィリピン海プレートが南海トラフと琉球海溝で沈み込むことによって生じたものである。火山の分布は，それぞれの前弧側（太平洋側）の密度が高く，背弧側に向かって少なくなる。噴出物量も前弧側が多く，背弧側で少なくなる。最も前弧側の火山を連ねた線は，火山
3）
フロントと呼ばれている 。火山フロントの位置は，海溝で沈み込んだプレートが約 100 km の深さに達しているところとほぼ一致している。沈み込んだプレートはこの深さに達すると脱水し，その周辺の上部マントルを作る岩石の融点を下げる。それによって，上部マントルの一部が溶け，マグマが発生4）すると考えられている 。最近では，日本海溝より受付；2016 年 4 月 11 日，受理：2016 年 5 月 25 日＊
〒 890 - 0065 鹿児島市郡元 1 - 21 - 35，e-mail：imura@sci.kagoshima-u.ac.jp
2016 AIRIES

3井村：火山噴火とそれが周辺環境に与える影響

図1

日本列島における第四紀火山の分布と火山フロント．深尾 2）に加筆．
●は活火山，○はそれ以外の火山．

沖の太平洋側にも比較的若い時代に活動した火山が5）存在することが明らかになっている が，その噴火活動の詳細についてはよくわかっていない。
近畿地方の太平洋岸や四国には活火山はなく，「火山国日本」であっても火山噴火に伴う自然環境の攪乱とその程度に地域差があることがわかる。ただし，次章で述べるような大規模噴火による積灰被害（環境攪乱）は，周辺に活火山のない地域でも受けてきたものと考えられる。

物）の量や分布の仕方を指標としているため，この方法ではハワイ島の火山のように爆発を伴わずに溶岩を流し続けるような噴火の規模を評価することが9）できない。このような欠点を補うため，早川 は噴出物の総重量を用いて噴火の規模を表す噴火マグニチュード（噴火 M）を提唱した。噴火 M は，具体的には以下の式で求められる。

3．噴火の規模と頻度

すなわち，噴出物総量が，10 kg（10 万トン），7610 kg（1 万トン）10 kg（1,000 トン）なら，噴火 M はそれぞれ 1，0，－1 となる。噴火 M が 1 上がると，噴出物量は 10 倍になる。死者行方不明
63 人を出す
おんたけさん
大災害となった御嶽山 2014 年噴火の噴出物量は 50 万トンで，噴火M は 1.7 と求められる（表 1）。霧島山
しんもえだけ新 燃岳 2011 年噴火（図 2）の噴火 M は 3.7 で，御嶽山 2014 年噴火の 100 倍の規模であったが，その人的被害は爆発空振に伴う窓ガラスの破損による負傷者が 1 名出ただけであった。噴火の規模と災害の規模は異なることに注意が必要である。
ふげんだけ
雲仙普賢岳 1991 年噴火や御嶽山 2014 年噴火は，その人的被害が大きかったために，一般には「大噴火」と言われることが多い。しかしながら，火山学的に見れば，これらの噴火は極めて小規模なものであった。20 世紀に日本で起こった最大の噴火は，1914 年に起こった桜島大正噴火で，その噴火 M は

環境攪乱因子として火山噴火を考えた場合，その影響の強さやそれが及ぶ範囲は，噴火の規模や頻度に大きく左右される。規模の小さな噴火でも頻繁に起こると，環境に強い影響を与えるが，それは火山の近傍に限られる。一方，規模の大きな噴火は，強い影響を広範に与える。
火山の噴火規模を比較する指標としては，火山爆
6）
発度指数（VEI：Volcanic Explosivity Index） が使わ
7），8）。VEI は，過去の史料に見られれることが多いる「cataclysmic（激変の）」とか「colossal（途方もない）」などの定性的な言葉からもその値が推定できる
6）ようにされており ，噴出物の見つかっていないよ
うな過去の噴火の規模についても，歴史史料などから一定の評価ができる点で優れている。しかし VEIは，噴出した軽石や火山灰などの火山砕屑物（火砕4噴火 M = log m －7m は噴出物質量（kg）
8地球環境 Vol.21 No.15.6 である。富士山の 1707 年宝永噴火の噴火 M は5.2 で，桜島大正噴火より一回り小さいことがわかる。浅間山の天明噴火（1783 年）の噴火 M は 4.8 である（表 1）。噴火 M が 4～5 の噴火は，それぞれの火山で 100 年から数 100 年に一度くらいの頻度で発表 1 日本における主な噴火の噴火マグニチュード 10），11）．
年代（1ka は1,000 年前）

火山名

噴火
備考（広域テフラ略号）M

2015.5.29

口永良部島

1.4

全島民避難

2014.9.27

御嶽山

1.7

死者行方不明 63 人

2011.1霧島新燃岳

3.7

2000.7.8

三宅島

3.2

全島民避難

2000.3.31

有珠山

2

1991-95

雲仙普賢岳

4.6

死者行方不明 43 人

1986.11

伊豆大島

3.6

全島民避難

1983.10

三宅島

3.3

1914.1

桜島

5.6

桜島大正噴火1783.5浅間山

4.8

浅間山天明噴火

1707.12富士山

5.2

富士山宝永噴火

915.8

十和田カルデラ

5.7

毛馬内火砕流7.3ka

鬼界カルデラ8.1

幸屋火砕流（K-Ah）

15ka

十和田カルデラ

6.7

八戸火砕流（To-H）

30ka

姶良カルデラ8.3

入戸火砕流（AT）

31ka

十和田カルデラ

6.7

大不動火砕流（To-Of）

40ka

屈斜路カルデラ7

屈斜路 1 火砕流（Kc-Sr）

41ka

支笏カルデラ7.2

支笏火砕流（Spfa-1）

65ka

大山

6.9

大山倉吉軽石（DKP）

90ka

阿蘇カルデラ8.4

阿蘇 4 火砕流（Aso-4）

95ka

鬼界カルデラ

7.5

長瀬火砕流（K-Tz）

100ka

阿多カルデラ7

阿多火砕流（Ata）

図2

3-9（2016）

生する規模の噴火と言える 。日本には 110 の活火山があるから，この規模の噴火は，数年に一度くらいは日本のどこかの火山で起こってもおかしくないことになる。20 世紀の後半から今日まで，日本は大きな火山噴火を経験してこなかった。火山研究者が，近い将来に大きな噴火の発生を危惧しているの
13）はそのためである 。
歴史時代（最近 2,000 年間）に日本で起こった最大の噴火は，915 年に十和田カルデラで起こった噴火で，その噴火 M は 5.7 である。カルデラは，多量のマグマが火砕流（次章で詳述）として一気に地表に噴出して生じる凹地形である。カルデラの存在は，そこで過去に巨大噴火が発生したことを示している。
北海道や九州には，地質時代（有史以前）に噴火を起こした大規模カルデラ火山が多数分布する。カルデ
ラを作る噴火は，噴火 M が 6.5 を超えるようなもので，阿蘇カルデラ，姶良カルデラや鬼界カルデラを9）作った巨大噴火の噴火 M は 8 を超える 。大規模カルデラ噴火は，これまで 1 万年に 1 回程度の頻度で9），12），最近では 7,300 年前の縄文時代起こっておりに九州南方の鬼界カルデラで発生した。カルデラ巨大噴火はめったに起こらないが，もし起これば世界
12）中が深刻な事態に陥る自然現象である 。
12）4．火山噴火と環境攪乱
周辺の環境に影響を与える噴火現象には，溶岩流，降下火砕物（火山灰・軽石・スコリア），火砕流，岩なだれ，火山ガスなどがある（降下火砕物と火砕流を一括してテフラと言うこともある）。噴火が海や湖で起こったり，噴出物がそれらに流れ込むと津波を生じることもある。火口湖の決壊や噴火に

新燃岳 2011 年噴火．

2011 年 1 月 27 日 16:24，国交省ヘリから撮影．

5

井村：火山噴火とそれが周辺環境に与える影響

降雨や融雪が伴うと火山泥流（ラハール）が生じたりする。大気中に放出された火山灰や火山ガスは，気候にも影響を与えることがある。これらの現象は，人間にとっても脅威であり，大きな災害の原因になることがある。とはいえ，人間を含め環境にはレジリアンス（resilience）が備わっているから，これらのことが起こった場合でも，その規模によっては生態系が不可逆的に退行してしまうとは限らない。以下
では，生態環境に直接影響を与える主な噴火現象について概観してみよう。
溶岩流は，1,000℃に近い温度の溶けた岩石が火口から流れ出す現象である。それに覆われた地域の植生や土壌環境はほぼ完全に破壊されるが，溶岩に覆われなかった周辺地域には失われた環境に近い環境が残されるので，地域全体の生物相そのものが完全に破壊されることはほとんどない。日本では，1700 年代の半ばから後半にかけて比較的大きな噴やけはし火が各地で起こった。1732 年岩手山の焼走り溶岩，1783 年浅間天明噴火の鬼押し出し溶岩，1778 年伊豆大島安永溶岩，1779 年桜島安永溶岩は，ほぼ同じ時期に流れ出した溶岩である。溶岩の化学組成は少しずつ違うが，現在見られる風景はそれ以上に大きく異なる（図 3）。岩手山の焼走り溶岩は，一部に小さな植物が生えているが，基本的には裸地がずっと続いている。浅間山では，マツなどが大きく育ち始めている。伊豆大島の安永溶岩では，縄状構造が見えるようなサラサラと流れた溶岩に覆われた地域はまだ植生に乏しいが，表面の凸凹した端の方では植物がたくさん認められる。さらに，桜島の安永溶岩になると植生がよく発達していて，溶岩の岩塊を見ることも難しいような状況となる。環境攪乱を受け

図3た地域の気候や降水量などの違いによって，ほぼ同時代に噴出した溶岩でも植生遷移のスピードが異なり，その景観に多様性が生じていることは興味深い。
噴火によって放出された火山灰や軽石・スコリアは，上空の風によって風下側に流される。火山灰は火口から噴出した固体の粒子のうち直径が 2 mm より小さいものをいい，それより大きいものは火山レキ（64 mm まで），火山岩塊（64 mm 以上）という。軽石やスコリアは，粒径とは関係なしに発泡した粒子につけられた名前で，白色や黄色いものを軽石，赤色や黒色をしたものをスコリアという。日本列島の位置する中緯度地域の成層圏の下層部（高度 10 km 程度）では，ジェット気流と呼ばれる西風が吹いている。この風は，夏季にはやや弱くなるものの，日本の上空 10 km 付近では，ほぼ一年中 20 m/s を超える強い西風が吹いている。そのため，噴煙柱の高さが 10 km を超えるような規模の大きな爆発的噴火（VEI が 3 以上）による火山灰などの降下火砕物は，
14）
火山の東側に分布することが多い（図 4） 。降下火砕物による環境攪乱は，その積灰量（厚さ）だけでなく，集積速度や降灰季節などにも大きく左右される。
霧島山新燃岳 2011 年噴火では，軽石が 50 cm 以上堆積したエリアでは，ほぼすべての植生が失われた（図 5）。軽石の堆積層厚が 30 cm 程度になると樹種によっては枯死したものもあったが，多くの植物が回復を見せた。枯死したものの多くは，噴火当時
15）（1 月）に葉をつけていたアカマツであった 。桜島では，1955 年以降活発な噴火活動が続いており，桜島東部の黒神集落周辺（火口の東約 5 km）では，日本で 18 世紀に流れ出した溶岩．

1）岩手山の焼け走り溶岩（2012 年 9 月撮影），2）浅間山の鬼押し出し溶岩（2008 年 8 月撮影），
3）伊豆大島の安永溶岩（2013 年 2 月撮影），4）桜島の安永溶岩（2013 年 3 月撮影）．

6

地球環境 Vol.21 No.1

図43-9（2016）

最近 12 万年間における主な大規模噴火の火山灰分布．

町田・新井 14）を基に作成．▲は給源となった火山．1ka は 1,000 年前．

図5 2
 011 年 1 月 26・27 日に新燃岳から噴出した降下軽石に覆われた中岳山頂から新燃岳方面を望む．
2013 年 11 月 17 日撮影．

1914 年に噴出した大正軽石の上に約 1 m の火山灰が堆積している（図 6）。この地域は，1914 年の噴火によって 2 m を超える厚さの軽石が堆積したところであり，現在，この周辺に見られるタブノキやヤブツバキが生い茂る林はその後に成立したものであ16）2る 。この地域では，一年間の降灰量が 50 kg/m に17）達することがある が，このようなタブノキを中心とした林が見られることから判断すると，この程度

図6

桜 島南岳の東約 5 km における桜島大正軽石（1914 年噴出）上の火山灰．最深部に大正軽石がある．
2015 年 3 月 14 日撮影．

7

井村：火山噴火とそれが周辺環境に与える影響の火山灰では枯死しない植物も多く存在し，結果として，植物群落の遷移が他所と大きく変わることなく進んだと考えられる。降下火砕物の環境への影響
は，単純な積灰量（厚さ）だけではないことがよくわかる。
火砕流は，噴火によって火口から噴出した火山ガスと火砕物が，高速で地表面や水面上を流れる現象である。含まれているものの性質によって，熱雲，軽石流，スコリア流などと呼ばれることもある。火砕流の規模には，近年の桜島の爆発（噴火 M=0 程度）に伴う程度のものから，カルデラ巨大噴火（噴火M=9）に伴うものまで様々なものがある。火砕流は，時速 100 km を超えるような速度で，数 100℃という高温を保ったまま流れるので，火山防災上ではもっとも注意すべき噴火現象であると言える。降下火砕物と比べると高温であるために，火砕流が到達したエリアでは，地上の植物はほぼ瞬間的に焼き払われてしまう。とはいえ，火砕流の規模が小さければ，厚さ数 cm 程度の薄い堆積物しか残さないため，根の生き残った草本類は比較的早く回復する場合が多い。一方，カルデラを作るような巨大噴火による火砕流は，半径 100 km くらいの範囲に数 m 以上の厚い堆積物を残す。南九州のシラス台地の大部分は，約 3 万年前に鹿児島湾奥部の姶良カルデラから噴出い とした入戸火砕流堆積物である。厚さが 100 m 以上に達するこの堆積物は，一度の噴火で，長くても数日くらいの間に堆積したものと考えられる。このような厚い火砕流堆積物が堆積したエリアでは，ほぼすべての生態系が失われたと推定される。大規模な噴火による影響は長く続き，「人が死なないと梅雨が明けない」とまで言われる鹿児島のシラス土砂災害
は，噴火の影響が 3 万年を経た今でも続いていることを示していると言えよう。
噴火 M が 8 を超えるような火砕流になると，それに伴う降下火山灰の量も多くなる。給源火山から1,000 km 以上離れた場所でも見つかるような火山灰
14）を広域テフラと言う（図 4） 。中部九州でカルデラ噴火が起こった場合，関西地方では 50 cm，関東地方で 20 cm，東北地方で 10 cm，北海道地域でも 5 cm
12）程度の厚さの積灰が予想されている 。火砕流によって完全に破壊される半径 100 km 程度のエリアを含めて，日本列島全体が非常に大きな環境攪乱に見舞われることになる。しかし逆に言えば，現在の日本の自然環境は，そのような大きな攪乱を何度も受けたことによって成立したものであると言える。
きかい
約 7,300 年前に鹿児島県薩摩半島沖の鬼界カルデ
ラで起こった大規模噴火は，海底で起こった噴火でこうやあったが，海上に出た火砕流（幸屋火砕流）は，海面上を数 10 km 以上流れて鹿児島県の薩摩・大隅両半島の南部に達した。火砕流に覆われたエリアでは，植物珪酸体や花粉の分析から，それまであった照葉樹林が途絶えて，ススキ属などが繁茂する草原植生8

図7

 根上湯場付近の噴気地帯．最近まで普通の森で箱あったことがわかる．
2015 年 5 月 27 日撮影．

，それが 900 年以上続いたと考えられに移行し18）ている 。一方，火砕流が到達せず，激しい降灰のみであった鹿児島県中部以北では，照葉樹林が途絶えるほどの影響はなく，鬼界アカホヤ噴火以降に照葉樹林がむしろ拡大したところもあったと推定され18）ている 。鬼界カルデラの南東約 30 km に位置する
屋久島では，山頂部を含めた島内の至るところで幸屋火砕流堆積物を見ることができるので，屋久島の植生環境は，この 7,300 年前の鬼界カルデラの噴火20）21）。下司 は，地で完全に破壊されたとの説がある
おのあいだ質学的な調査から屋久島南部の尾之間地域には火砕流が到達していないことや，火砕流が屋久島の険しい地形を反映して流れたことを明らかにした。したがって，鬼界カルデラの噴火によって屋久島の生態環境は，壊滅的なダメージを受けたものの，完全に破壊されることはなかったと言えよう。
岩なだれは，火山体の一部が地震や噴火をきっかけに大きく崩れる現象である。磐梯山 1888 年噴火や，セントへレンズ山 1980 年噴火の時に発生した。
岩なだれは，火砕流同様，激しく破壊的な現象で，その堆積物に覆われたエリアの生態系は完全に破壊される。しかし，崩れるもとの火山体の規模には限りがあるので，その影響のある範囲は，カルデラ噴火ほど大きくなることはない。
火山ガスは，マグマから分離した揮発性成分が，火口や噴気地帯から放出されるものである。火山ガスの大部分は水蒸気からなり，それ以外には二酸化炭素，二酸化硫黄，硫化水素，塩素などが含まれる。大気中では素早く拡散するので，生態系への大きな影響はせいぜい数 km 以内の範囲にとどまる。
噴気地帯では，その地温の上昇によって周辺環境に影響がある場合もある（図 7）。
18）
，19）

6．おわりに日本では，これまでに大規模な噴火が繰り返し発

地球環境 Vol.21 No.1

生し，現在の日本列島の環境成立に大きな影響を与えてきた。環境攪乱を考えた時には，火山噴火も攪乱要因に挙げられることが多いが，山火事や斜面崩壊など他の要因と比較すると，時間や空間のスケールにおいて定量的な評価が十分なされているとは言いがたい。今後は火山学者と生態学者が協力して研究を進めていく必要があろう。
謝

辞

3-9
（2016）

10）Hayakawa, Y.（2016a）Hayakawaʼs 2000-year Eruption
Database.
〈http://www.hayakawayukio.jp/database〉
11）Hayakawa, Y.（2016b）Hayakawaʼs One Million-year
Tephra Database.
〈http://www.hayakawayukio.jp/database/index.
php？kind=1m〉
12）Tatsumi, Y. and K. Suzuki-Kamata（2014）Cause andrisk of catastrophic eruptions in the JapaneseArchipelago. Proceedings of the Japan Academy, Series

火山噴火の規模と頻度については群馬大学の早川由紀夫さん，静岡大学の小山真人さん，南九州から南西諸島の生態環境については鹿児島大学の鈴木英治さん，佐藤正典さん，宮本旬子さんに，普段からたくさん議論していただいている。また，京都大学の北山兼弘さんには原稿の内容について建設的なアドバイスをたくさんいただいた。ここに記して感謝いたします。
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井村隆介／Ryusuke IMURA

鹿児島大学大学院理工学研究科准教授。1964 年大阪府生まれ。博士（理学）
東京都立大学。
大学で地形学・環境地質学・災害地質学・自然災害科学を教えながら，人間の時間・空間スケールで見た地震・噴火現象の研究を続ける。現在，国交省緊急災害派遣ドクター（TECDOCTOR），屋久島世界遺産地域科学委員会委員，鹿児島県土地利用審査会委員，霧島火山緊急減災砂防計画検討分科会委員，鹿児島県土砂災害アドバイザー，鹿児島市防災アドバ
イザリー，霧島ジオパーク連絡協議会顧問などを務める。

9