カンパニアン火砕流噴火

カンパニアン火砕流噴火
火山	フレグレイ平原
日付	紀元前37,000年から38,000年頃
タイプ	プリニー式噴火
位置	ナポリ、カンパニア州、イタリア 40°49′37″N 14°08′20″E / 40.827°N 14.139°E / 40.827; 14.139
音量	181–265 km 3 (43–64 立方マイル)
ヴェイ	7
フレグレイ平原 噴火場所

カンパニアン・イグニンブライト噴火（CI、CI噴火とも）は、第四紀後期に地中海で発生した大規模な火山噴火であり、火山爆発指数（VEI）で7に分類されている。^{[1] [2]}このイベントは、イタリアのナポリ市西郊とポッツオーリ湾の下にあるヴェスヴィオ山の西20km（12マイル）に位置するフレグレイ平原の12×15km（7.5マイル×9.3マイル）幅のカルデラ、アルキフレグレイ火山に起因するとされている。^[3]これは、過去20万年間でヨーロッパで発生した最大の爆発的な火山イベントであり、[ ^4]カンピ・フレイグレイ・カルデラの最大の噴火である。^[1]

噴火の日付と規模、噴出物の量の推定値は、この場所が研究されてきた数世紀の間にかなり変化してきました。これは、世界で最も複雑な火山構造の1つであるカンパニア平原で発生したほとんどの重要な火山活動に当てはまります。しかし、継続的な研究、手法の進歩、火山学、地質年代学、地球化学のデータの蓄積により、日付の精度は向上しています。^[5]

放射性炭素年代測定とアルゴン-アルゴン年代測定による最新の結果は、それぞれ39220年から39705暦年前^[6]と39,850 ± 140年前。^[7]推定噴火量は、高密度岩石換算（DRE）で181〜265 km ³（43〜64 cu mi）の範囲にあり、 ^{[1]テフラは約3,000,000 km 2} （1,200,000 sq mi）の領域に拡散しており、一般的には灰層Y-5と呼ばれています。 ^{[8] [9]}これらの数値の正確さは、海洋地質学者、気候学者、古生物学者、古人類学者、関連分野の研究者にとって重要です。なぜなら、この出来事は、考古学的シーケンスの広範な不連続性、気候振動、生物文化的変化など、多くの地球規模および地域的な現象と一致しているからです。^[10]

カンパニアンという用語は、主にイタリア南部のカンパニア州に位置するカンパニアン火山弧を指し、アフリカプレートとユーラシアプレートの収束によって形成された沈み込み帯に広がっています。^{[11]これを白亜紀後期の}カンパニアンと混同しないでください。

イグニンブライトという言葉は、ニュージーランドの地質学者パトリック・マーシャルがラテン語 のignis（火）とimber（雨）と-iteを組み合わせて作った造語である。火砕流噴火の結果として形成される堆積物を意味する。^[12]

フレグレイ平原（イタリア語：カンピ・フレグレイ「燃える平原」^[a]）^[13]カルデラは、直径約12 km × 15 km（7.5 mi × 9.3 mi）の入れ子構造です。^[14]これは、古いカンパニアン・イグニンブライト・カルデラ、新しいナポリ・イエロー・タフ・カルデラ、そして最近の噴火の起源となった広範囲に散在する地上および海底の噴出口で構成されています。平原は、アペニン断層帯の縁から北東から南西、北西から南東に走る断層のある鮮新世から第四紀の伸張領域にあります。変形の順序は3つの期間に細分化されています。^[15]

• カンパニアン火砕流噴火を含む第一期は、フレグレイ平原の地質史の中で最も決定的な時代であった。4万年以上前に外部カルデラが形成されて以来、限られた地域内でカルデラの崩壊と火山活動が繰り返された。^[16]
• 第 2 期には、約 15,000 年前に小規模なナポリ黄色凝灰岩噴火 (ナポリ黄色凝灰岩または NYT) が発生しました。
• 第三期の噴火は、15,000年前から9,500年前、8,600年前から8,200年前、そして4,800年前から3,800年前の3つの期間に発生した。^[17]

この構造のマグマ溜まりは現在も活発で、火山灰や温泉、ガスの噴出があり、大規模な隆起・沈降地盤変形（ブラディサイズム）が頻繁に発生している。^{[18] [19]}

2008年、フレグレイ平原とベスビオ山には深さ10km（6.2マイル）のところに共通のマグマ溜まりがあることが発見されました。^[20]

この地域の火山性は古代から認識されており、何世紀にもわたって調査と研究が行われてきました。系統立った科学的研究は19世紀後半に始まりました。黄色の凝灰岩は何世紀にもわたって広範囲に採掘され、雨水を貯めるための水道や貯水槽として機能した大きな地下空洞が残されました。^[21]

2016年、イタリアの火山学者は、2008年のカンピ・フレグレイ深部掘削プロジェクトから数年後、フレグレイ平原に深さ3kmの探査機を掘削する計画を発表した。このプロジェクトは、岩石サンプルの採取と地震計の設置を目的として、3.5kmの斜め掘削孔を掘削することを目的としていた。このプロジェクトは、安全上の問題により2010年に中断された。^[22]

CI噴火は、ヨーロッパで過去20万年間に起きた最大の火山噴火と解釈されている。^[23]噴火は激しいプリニー式噴火から始まり、続いて大量の火砕流と火砕流を伴う一連の噴煙が続いた。^{[9] [24]}どちらの段階でも高い噴煙柱が発生し、Y-5層の広範囲にわたる堆積をもたらした。^{[8] [24] [25]}

基底プリニー式降下物の分布は、噴火の開始がカンピ・フレグレイの北東部で起こったことを強く示唆している。^[26]この段階は、マグマ溜まりの最上部の最も進化した粗面岩マグマによって供給された。^{[27] [28]}

現地での直接測定によりこの段階を詳細に再現しようとしたところ、5単位の降下堆積物を通じてプリニー式噴火柱が進化したことが判明した。噴火は最初に29 km (18 mi) の噴煙高に達し、次に39 km (24 mi) でピークに達し、最後の段階では噴煙の頂上が26 km (16 mi) まで衰えた。プリニー式噴火全体は約20時間続き、7.8 km ³ (1.9 cu mi) のマグマを噴出した。^{[26]数値シミュレーションによる再現の別の試みでは、異なるプリニー式噴火過程が示された。噴煙柱は44 km (27 mi) まで上昇し、マグマ量は23 km 3} (5.5 cu mi)で、4時間以内に全段階が完了した。 ^[9]

プリニアン火山灰は少なくとも1,400km（870マイル）の距離の堆積物に存在し、130km（81マイル）から900km（560マイル）の範囲はY-5堆積物の35～45％を占めています。^[25]

プリニー式噴火の後に、6つの主要な火砕流が発生し、面積は30,000 km ² (12,000平方マイル)に及び、最高1,000メートル (3,300フィート)の山の尾根を越え、半径約100 km (62マイル) 以内の生命をすべて絶滅させました。^{[29] [27] [28] [30] [31]}

大量噴火率の増加によるプリニー式火山柱の崩壊により、最初のイグニンブライトユニットである未固結層状火山灰流が生成された。^{[32] [28]}その後、噴火はクライマックス段階に進み、3つのイグニンブライトユニット、すなわち大量の溶接灰色イグニンブライト、粗大軽石流、および下部軽石流ユニットを生成する。これら3つのユニットを合わせて、CI噴火の大部分を構成している。^[28]カンピ・フレグレイから1,000 km (620 mi) 以内の南東および北東への Y-5 共イグニンブライト灰の拡散は、これらの最初の 4 つの火砕流密度流ユニットに関連している。^[33]

最初の4つのユニットの噴火後、CIマグマの大部分が噴出され、カルデラの崩壊を招いた。この崩壊により、角礫岩/スパッターユニットと上部軽石流ユニットの新たな噴火段階が引き起こされた。マグマは、マグマ溜まりの最下部のあまり発達していない部分から供給された。これら2つのユニットは噴火の最終段階を表し、カルデラ縁に沿ってごく近位の堆積物としてのみ堆積した。^{[27] [28]} 1,500 km (930 mi) を超える超遠位拡散のほとんどは、この段階に関連していた。^[33]

火砕流の露出厚さと面積および推定厚さを計算すると、マグマの総イグニンブライト体積は60～83 km ^{3 (14～20 cu mi) となる。その結果、ガラス損失法に基づく共イグニンブライト灰のDRE体積は116～155 km 3} (28～37 cu mi) DREの範囲となる。この段階で放出されたマグマの総体積は179～243 km ³ (43～58 cu mi) となる。^[1]

数値シミュレーションでは、共イグニンブライト灰のDREが62 km ³ (15 cu mi)と低く推定された。 ^[9]

CI噴火のAr/Ar年代は次のように決定された。39,850 ± 140年前である。^[7]溶結灰色イグニンブライトに埋め込まれた炭化した木材の14C年代は、39,220〜39,705年前と測定されている。^[ 6 ^{] [7]} CI噴火の2つの年代は数世紀のスケールで一致しておらず、Ar/Arまたは^14Cの年代測定の不確実性が過小評価されていることを示唆している。^[6]それにもかかわらず、CI噴火、中期から後期旧石器時代への移行、ネアンデルタール人の絶滅、およびハインリッヒイベント4（HE-4）の開始の時間的近接性は、かなりの学術的注目を集めた。 ^{[7] [31] [34] [35]}

気候層序学では、CI 噴火は HE-4 を包囲する千年規模の寒冷期の始まり近くに発生した。フランチェスコ・G・フェデレと彼のチームは、 CI 噴火の火山冬がHE-4 を引き起こし、夏の海面温度がイベリア半島沿岸で 3～6 °C、地中海最西端で 5 °C 急降下したと仮定した。^[35]しかし、この関連性は高解像度の古気候記録によって否定されており、Y-5 層は HE-4 の始まりより 700～800 年後のものであることが明確に示されている。^{[36] [37]}

岩石学的研究によると、CI噴火のマグマには5000万～2億5000万トンの二酸化硫黄が含まれており、成層圏硫黄エアロゾルを注入することで、HE-4のすでに寒冷な気候にさらに厳しい火山冬を引き起こしたと予想されています。^{[35] [38] [39] [40]}コミュニティ地球システムモデルによるCI噴火のシミュレーションでは、噴火後の1年間で西ヨーロッパの気温異常が-2℃～-4℃に達し、ピーク時の冷却と酸性沈着は1～2年続いたことがわかっています。^[40]

気候プロキシを使用して火山の冬を評価するために、極地の氷床コアでCI噴火の硫酸塩信号を直接検出することに多大な努力が費やされてきたが、これらの試みは実を結ばなかった。^{[41] [42] [43] [44]} HE-4の開始近くに発生したいくつかの大きな硫酸塩ピークは、暫定的にCI噴火に起因するものとされているが、硫酸塩ピークが本当にCIに関連していることを確認するには、氷床コアでよく特徴付けられたテフラが発見される必要がある。^{[44] [45] [46]}

CIの噴火とヨーロッパにおけるネアンデルタール人の消滅との間には関連があるのではないかと仮説を立てた者もいる。CIの噴火が生物文化革命を引き起こし、現代人がネアンデルタール人に打ち勝つことを可能にしたと示唆されている。^{[35] [47]この仮説は、}ムスティエ文化からウルッツィ文化またはプロトオーリニャック文化（考古学ではネアンデルタール人が現代人に取って代わられたことを示す）への文化的移行がCIのテフラの下で始まったという地層学的証拠に基づいて否定されている。 ^{[48] [49]} 2021年には、ネアンデルタール人の絶滅の時期も再調整されている。40700 ± 200年前であり、CI噴火より前のものである。^[50]

ヨーロッパの多くの考古学遺跡では、中期旧石器時代と後期旧石器時代の間の過渡的なテクノ・コンプレックスであるウルッツィアン期とプロト・オーリニャック期が、CIテフラによって直接覆われている。^{[51] [52]}プロト・オーリニャック期またはウルッツィアン期の層の放射性炭素年代測定では、CI噴火の放射性炭素年代と統計的に区別がつかないか、わずかに古いという結果が得られた。 ^[7]地層の順序だけに基づくと、CI噴火はプロト・オーリニャック期とウルッツィアン期の文化の終焉と同時期に起こり、噴火直後に初期オーリニャック期の適応の出現が見られた。^{[51] [52] [53]}これは、CI噴火の影響がCI以前の石器伝統の突然の終焉につながり、その後の初期オーリニャック期革命を引き起こしたことを示していると解釈されている。^[7]しかし、境界遷移の確率曲線を考慮すると、ヨーロッパの一部の地域ではCI噴火以前に前期オーリニャック文化が出現しており、CI噴火が前期オーリニャック文化の引き金となった可能性は排除される。^{[52] [54]}

• 超巨大火山

• 「BSC におけるスーパーコンピューティングの急激な発展」。Inside HPC。2016年 2 月。
• Fitzsimmons, Kathryn E.; Hambach, Ulrich; Veres, Daniel; Iovita, Radu (2013 年 6 月 17 日)。「火山灰の拡散とその潜在的影響に関する新しいデータ...」PLOS  ONE。8 ( 6 ) : e65839。Bibcode : 2013PLoSO...865839F。doi : 10.1371 /journal.pone.0065839。PMC 3684589。PMID 23799050。