海底を覆う大量の鬼界カルデラ噴火の噴出物を発見 / Credit:Canva

昨今のニュースを見ていると、恐ろしい自然災害と言えば「地震」や「津波」が思い浮かびますが、「火山の噴火」も侮ることはできません。

特に大規模な火山噴火は地震などと異なり、長期間放出される火山灰やガスによって広範囲の地域に深刻な影響を与える可能性があります。

日本でも、7300年前に生じた「鬼界カルデラ」の巨大噴火（アカホヤ噴火）は、南九州の縄文文明に壊滅的な影響を与えており、その火山灰は東北地方まで至っていたことが示されています。

日本は国内にそんな危険な鬼界カルデラを含めた110以上の活火山を有しているため、過去の火山噴火の影響を正確に知っておくことは、私たちが将来に備えるために重要です。

そして最近、神戸大学海洋底探査センターに所属する清水 賢氏ら研究チームは、鬼界カルデラ周辺の海底探査と海底堆積物の分析から、アカホヤ噴火で発生した火砕流が海中に突入し、4500km2以上の海底に広がっていたことを発見しました。

この結果は、完新世（11700年前～現代）において、アカホヤ噴火が地球上で最大の火山噴火であったことを示しています。

研究の詳細は、2024年2月1日付の学術誌『Journal of Volcanology and Geothermal Research』に掲載されました。

目次

7300年前の鬼界カルデラの巨大噴火は、縄文人を壊滅させる海底を覆う噴出物の分析により、アカホヤ噴火は「完新世で地球上最大の噴出量だった」と判明

7300年前の鬼界カルデラの巨大噴火は、縄文人を壊滅させる

鬼界カルデラとは、鹿児島の約100km南にある海底火山です。

「カルデラ」とは、大量のマグマが短時間で噴出することで岩盤が落ち込んでできる凹地のことであり、直径約20kmの鬼界カルデラもこれに該当します。


鬼界カルデラの位置 / Credit:Wikipedia Commons_鬼界カルデラ

画像の点線が示すように、薩摩硫黄島と竹島が鬼界カルデラの北縁に相当し、カルデラ中央は海底にあります。

そしてこの鬼界カルデラを作るような火山噴火は、過去十数万年で複数回発生したと考えられています。

特に7300年前に発生した鬼界カルデラの巨大噴火は、「アカホヤ噴火」と呼ばれており、これが引き起こした火砕流は、海を渡って南九州の縄文文明に壊滅的な被害を与えました。

当時そこに住んでいた縄文人は、他の地域に逃げた一部の人々を除き、壊滅したと考えられています。

その後、この地域は1000年近く無人の地となったようで、新しく住み着いた縄文人は、以前の縄文人とはルーツが異なっています。

また、このアカホヤ噴火に伴って、大量の火山灰も噴出しました。


上野原遺跡（霧島市）のアカホヤ火山灰を含む土層 / Credit:Wikipedia Commons_鬼界アカホヤ火山灰

火山灰に覆われた面積は約200万km2、体積は約100km3にもなり、その証拠は火山灰でできた「アカホヤ」と呼ばれる地層から明らかになっています。

実際、九州南部の地下では、その地層の厚さが約1ｍにもなり、四国・中国地方で20cm以上、広くは東北地方や朝鮮半島南部にも分布しています。


鬼界アカホヤの広がり / Credit:Wikipedia Commons_鬼界アカホヤ火山灰

このように、7300年前の鬼界カルデラの巨大噴火による影響は、陸地に溜まった「噴出物」を調査することで、推計されてきました。

しかしこれら噴出物は、陸地だけでなく、海中にも流入したはずです。

それでも、海中に流入したはずの噴出物がどの程度存在しているかはこれまで確かめられておらず、その規模や噴出物の運搬過程は分かっていませんでした。

そこで今回清水 賢氏ら研究チームは、海底に溜まった「噴火の証拠」を分析することにしました。

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海底を覆う噴出物の分析により、アカホヤ噴火は「完新世で地球上最大の噴出量だった」と判明

研究チームは、船を用いた探査航海にて、海底堆積物の層構造を可視化する「反射法地震探査」を行いました。

これは、低周波の音波（地震波）を発生させ、地下構造から反射する波を解析することにより、地下構造を可視化する探査方法です。


反射法地震探査の結果の例。 海底面をアカホヤ噴火の噴出物が覆う (緑破線がその下面)。 / Credit:清水 賢（神戸大学）_海底を覆う大量の鬼界カルデラ巨大噴火の噴出物を発見（2024）

その結果、海底堆積物の最上層は、河川を起源とする堆積物とは異なっており、鬼界カルデラ周辺の海底が、火砕流を起源とする噴出物で覆われていると分かりました。

この噴出物は、4500km2以上の海底に広がっていました。

続いて、この層を採取し、その中に含まれた火山ガラス（マグマが急激に冷却され、非結晶のままガラス状に固化したもの）を化学分析しました。

その結果、この噴出物が7300年前に起きた「アカホヤ噴火」の火砕流を起源とすることも特定できました。


調査海域と海底に堆積したアカホヤ噴火の噴出物の分布と厚さ / Credit:清水 賢（神戸大学）_海底を覆う大量の鬼界カルデラ巨大噴火の噴出物を発見（2024）

さらに、アカホヤ噴火の噴出物は、カルデラからの距離に対して指数関数的に層の厚さが減少しており、海底の凹凸を埋める様に堆積していることも分かりました。

このことは、アカホヤ噴火の火砕流が海中に突入したあと海水と混合し、希薄な密度流を形成したことを示唆しています。

この密度流は海中を40km以上にわたって移動しながら海底に堆積していったのです。

このように、「噴出物の海中でのふるまい」が明らかになったのは初めてのことです。

さらに、堆積物の正確な分布と厚さの変化から、7300年前のアカホヤ噴火がもたらした噴出物の量を高精度に見積もることができました。


カルデラ噴火に伴う火砕流と海中に形成される密度流の概念図 / Credit:清水 賢（神戸大学）_海底を覆う大量の鬼界カルデラ巨大噴火の噴出物を発見（2024）

海底に堆積した噴出物は71km3以上であり、日本に広く分布する火山灰と合わせると、その総量は、332～457 km3以上だと見積もることができました。

この噴出物の総量からすると、7300年前に発生した鬼界カルデラの「アカホヤ噴火」は、完新世（11700年前～現代。地質時代の区分で最も新しい時代）において世界最大の噴火だということになります。

今回の研究により、もっとも新しい地質時代における世界最大の火山噴火が、日本で生じていたことが分かりました。

そして原因となった鬼界カルデラの海底には、現在、巨大な溶岩ドームが確認されており、今後100年間で噴火が起こる可能性は1％だと言われています。

もし将来、アカホヤ噴火と同レベルの噴火が生じるなら、当時の縄文人と同じく、現代の日本人たちは壊滅的な影響を受けることでしょう。

今後研究チームは、こうした脅威をより正しく認識するため、鬼界カルデラにおける別の年代に生じた巨大噴火も分析していく予定です。

参考文献

海底を覆う大量の鬼界カルデラ巨大噴火の噴出物を発見
https://www.kobe-u.ac.jp/ja/news/article/20240222-21789/

元論文

Submarine pyroclastic deposits from 7.3 ka caldera-forming Kikai-Akahoya eruption
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S037702732400009X

ライター

大倉康弘: 得意なジャンルはテクノロジー系。機械構造・生物構造・社会構造など構造を把握するのが好き。科学的で不思議なおもちゃにも目がない。趣味は読書で、読み始めたら朝になってるタイプ。

編集者

海沼 賢: ナゾロジーのディレクションを担当。大学では電気電子工学、大学院では知識科学を専攻。科学進歩と共に分断されがちな分野間交流の場、一般の人々が科学知識とふれあう場の創出を目指しています。