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成層火山は、複合火山とも呼ばれ、固まった溶岩と火山灰が交互に重なり合ってできた、典型的な円錐形の火山です。[ 1 ]楯状火山とは異なり、成層火山は山頂火口と爆発的な噴火を伴う急峻な地形が特徴です。[ 2 ]中には、カルデラと呼ばれる陥没した山頂火口を持つものもあります。[ 3 ]成層火山から流れ出る溶岩は、粘性が高いため、遠くまで広がる前に冷えて固まるのが一般的です。この溶岩を形成するマグマは、シリカ含有量が中程度から高い珪長質（流紋岩、デイサイト、安山岩など）であることが多く、粘性の低い苦鉄質マグマは少量含まれています。[ 4 ]広範囲にわたる珪長質溶岩流はまれですが、最大で8キロメートル（5マイル）まで流れることがあります。[ 5 ]
成層火山という用語は、地層が整然とした層ではなく、通常は混ざり合って不均一であることから使われます。[ 6 ]これらは最も一般的な火山のタイプの1つです。[ 7 ]完新世（過去11,700年）には700を超える成層火山が溶岩を噴出しており、 [ 8 ]さらに古い、現在は活動を停止している成層火山の多くは、太古代にまで遡って溶岩を噴出していました。[ 9 ] [ 10 ]成層火山は通常、沈み込み帯で見られますが、他の地質学的環境でも発生します。壊滅的な噴火で有名な成層火山の2つの例は、インドネシアのクラカタウ（ 1883年に噴火し、36,000人の命を奪った）[ 11 ]とイタリアのベスビオ山（西暦79年に噴火し、推定2,000人が死亡した）です。[ 12 ]現代では、米国ワシントン州のセントヘレンズ山（1980年）とフィリピンのピナトゥボ山（1991年）が壊滅的な噴火を起こしたが、死者は少なかった。[ 7 ]
太陽系の他の天体に成層火山が存在することは決定的に証明されていない。[ 13 ]火星のエオリス地域にあるゼフィリア・トロスは、成層火山の可能性があると提案されている2つの山のうちの1つである。[ 14 ]
成層火山は沈み込み帯でよく見られ、海洋地殻プレートが大陸地殻プレートの下に引き込まれるプレートテクトニクス境界に沿って列やクラスターを形成します（大陸弧火山活動、例：カスケード山脈、アンデス山脈、カンパニア）。また、海洋地殻プレートの下に引き込まれるプレートテクトニクス境界に沿って列やクラスターを形成することもあります（島弧火山活動、例：日本、フィリピン、アリューシャン列島）。[ 15 ]
成層火山は、他の地質学的環境でも発生する。例えば、プレート境界から遠く離れた海洋島におけるプレート内火山活動の結果として発生する。例としては、カナリア諸島のテイデ山[ 16 ]やカーボベルデのピコ・ド・フォゴ山[ 17 ]などがある。成層火山は大陸リフト でも形成されている。東アフリカリフトの例としては、タンザニアのオル・ドイニョ・レンガイ山[ 18 ]やケニアのロンゴノット山[ 19 ]などがある。
沈み込み帯火山は、スラブ上の含水鉱物がマントルに引き込まれるときに形成されます。緑泥石や蛇紋石などのこれらの含水鉱物は、マントルに水を放出し、マントルの融点を60 ～100 ℃（110～180 °F）低下させます。含水鉱物からの水の放出は「脱水」と呼ばれ、プレートがより深い場所に沈むにつれて、各鉱物に固有の圧力と温度で発生します。[ 20 ]これにより、マントルが部分的に溶融してマグマが生成されます。これはフラックス溶融と呼ばれます。マグマは地殻を上昇し、シリカに富む地殻岩石を取り込んで、最終的に中間組成になります。マグマが地表に近づくと、成層火山の下の地殻内のマグマ溜まりに溜まります。 [ 21 ]
最終的な噴火を引き起こすプロセスは、さらなる研究が必要な課題である。考えられるメカニズムには以下が含まれる：[ 22 ]
これらの内部トリガーは、セクター崩壊、地震、地下水との相互作用などの外部トリガーによって変化する可能性があります。これらのトリガーの中には、限られた条件下でのみ作動するものもあります。たとえば、セクター崩壊（火山の斜面の一部が大規模な地滑りで崩壊する）は、非常に浅いマグマ溜まりの噴火しか引き起こしません。マグマの分化と熱膨張も、深いマグマ溜まりからの噴火のトリガーとしては効果がありません。[ 22 ]
記録に残る歴史上、沈み込み帯（収束境界）火山の爆発的噴火は、文明にとって最大の危険をもたらしてきた。[ 27 ]セントヘレンズ山、エトナ山、ピナツボ山などの沈み込み帯成層火山は、マグマの粘性が高すぎて火山ガスが容易に逃げ出せないため、通常は爆発的な力で噴火する。[ 28 ]その結果、閉じ込められた火山ガスの途方もない内部圧力が残り、粘稠なマグマと混ざり合う。噴火口が破裂し、火口が開くと、マグマは爆発的に脱ガスする。マグマとガスは高速かつ全力で噴出する。[ 27 ]
西暦1600年以降、火山噴火により約30万人が死亡しました。死者のほとんどは、沈み込み帯成層火山の爆発的噴火によく伴う致命的な危険である火砕流と泥流によるものです。 [ 27 ]火砕流は、高温の火山性堆積物、細かい灰、破砕された溶岩、および過熱ガスの白熱した混合物で、雪崩のように地面を掃き、時速150 km (90 mph)を超える速度で移動することがあります。[ 27 ] 1902年にカリブ海のマルティニーク島にあるプレー山が噴火した際、火砕流により約3万人が死亡しました。[ 27 ] 1982年3月と4月、メキシコ南東部チアパス州のエル・チチョン山が3回噴火し、メキシコ史上最悪の火山災害を引き起こし、火砕流により2,000人以上が死亡した。[ 27 ]
1991年に噴火した20年間の火山は、成層火山災害の例を示しています。6月15日、ピナトゥボ山が噴火し、灰の雲が40 km (25 マイル) 上空まで噴き上がりました。大規模な火砕流と泥流が発生し、周辺地域に大きな被害をもたらしました。[ 27 ]マニラの西北西90 km (56マイル) に位置する中央ルソンのピナトゥボ山は、1991年の噴火まで6世紀にわたって休眠状態でした。この噴火は20世紀で2番目に大きなものでした。[ 29 ]噴火によって発生した大量の火山灰雲は、地球の気温に影響を与え、最大で0.5 ℃低下させました。[ 29 ]この雲は2200万トンの二酸化硫黄で構成されており、水滴と結合して硫酸を生成しました。[ 27 ] 1991年、日本の雲仙岳も200年の休止期間を経て噴火した。雲仙岳は九州の長崎の東約40km（25マイル）に位置する。[ 27 ] 6月から新たに形成された溶岩ドームが繰り返し崩壊し、火砕流が発生して山の斜面を時速200km （120マイル）もの速度で流れ下った。[ 27 ] 1991年の雲仙岳の噴火で43人が死亡した。1792年には雲仙岳が日本史上最悪の火山災害の一つを引き起こし、1万5千人以上が死亡した。[ 30 ]
西暦79年のベスビオ山の噴火は、危険な成層火山噴火の最も有名な例である。火砕流は、近くの古代都市ポンペイとヘルクラネウムを、6～7メートルにも及ぶ厚い灰と軽石の堆積物で完全に覆い尽くした。噴火当時、ポンペイには1万～2万人の住民がいた。[ 31 ]ベスビオ山は、強力な爆発的噴火を起こす能力と、周辺のナポリ首都圏の人口密度の高さ（総人口約360万人）が相まって、世界で最も危険な火山の1つとして認識されている。[ 32 ]
火山灰雲は気候に影響を与える可能性があるだけでなく、爆発的な噴火による火山灰雲は航空に深刻な危険をもたらします。[ 27 ]火山灰雲は、シルトまたは砂サイズの岩石、鉱物、火山ガラスの破片で構成されています。火山灰の粒子はギザギザしていて研磨性があり、水に溶けません。[ 33 ]例えば、1982年のジャワ島のガルングン火山の噴火の際、ブリティッシュ・エアウェイズ9便が火山灰雲に突入し、一時的なエンジン故障と構造的損傷を受けました。[ 34 ]火山灰による墜落事故は発生していませんが、60機以上（主に民間航空機）が損傷を受けています。これらの事故の中には、緊急着陸を余儀なくされたものもあります。[ 35 ] [ 27 ]火山灰の降下は、吸入すると健康に害を及ぼすだけでなく、財産にも脅威となります。厚さ4 インチ (10 cm) の火山灰層0.84 m² の面積は54 ～ 91 kg の重さになり、濡れるとその 2 倍の重さになることがあります。濡れた灰は導電性があるため、電子機器にも危険を及ぼします。[ 33 ]高温の火山灰の濃密な雲は、噴煙柱の崩壊、または爆発的噴火中の火山体や溶岩ドームの部分的崩壊により横方向に噴出することがあります。これらの雲は火砕サージとして知られており、火山灰に加えて、高温の溶岩、軽石、岩石、火山ガスが含まれています。火砕サージは80 km /hを超える速度で流れ、温度は 200 °C ～ 700 °C です。これらの高潮は、進路上の財産や人々に大きな被害をもたらす可能性がある。[ 36 ]
成層火山の溶岩流は、粘性の高い溶岩が十分にゆっくりと流れるため、一般的に人間や動物にとって大きな脅威とはならない。そのため、誰もが避難することができる。溶岩による死亡のほとんどは、爆発や有毒ガスによる窒息など、関連する原因によるものである。[ 37 ]溶岩流は家屋や農場を厚い火山岩で埋め尽くし、不動産価値を大幅に低下させる。[ 37 ]しかし、すべての成層火山が粘性の高い粘着性の溶岩を噴出するわけではない。中央アフリカのキブ湖近くにあるニーラゴンゴ山は、マグマのシリカ含有量が異常に低いため、他の成層火山よりも粘性が低く、非常に危険である。粘性の低い溶岩は巨大な溶岩噴泉を生成する可能性がある一方、粘性の高い溶岩は噴火口内で固まり、火山栓を形成する。火山岩栓は火山ガスを閉じ込めてマグマ溜まりに圧力をかけ、激しい噴火を引き起こすことがある。[ 38 ]溶岩の温度は通常700～1,200 ℃（1,300～2,200 °F）である。[ 39 ]
火山弾は、噴火時に噴出される未固結の岩石と溶岩の塊です。火山弾は、64 mm (2.5インチ)より大きいものと分類されます。2 ～ 64 mm のものはラピリに分類されます。[ 40 ]噴火時、火山弾はまだ溶融状態であり、落下中に部分的に冷却されて固まります。リボン状または楕円形になることがあり、地面に衝突すると平らになることもあります。[ 41 ]火山弾は、ストロンボリ式噴火とブルカノ式噴火、および玄武岩質溶岩に関連しています。噴出速度は 200 ～ 400 m/s に及ぶことが記録されており、火山弾は破壊的な力を持っています。[ 40 ]
ラハール（火山泥流を意味するジャワ語に由来）は、火山の堆積物と水の混合物です。ラハールは、噴火中または噴火前の大雨、あるいは氷や雪との相互作用によって発生する可能性があります。融解水が火山の堆積物と混ざり合い、高速で流れる泥流を引き起こします。ラハールは通常、堆積物が約60％、水が約40％です。[ 42 ]火山の堆積物の量に応じて、ラハールは流動的であったり、コンクリートのように粘り気があったりします。[ 43 ]ラハールは、構造物を倒壊させ、大きな人的被害を引き起こすほどの力と速度を持ち、時速数十キロメートルに達することもあります。[ 42 ] 1985年のコロンビアのネバド・デル・ルイスの噴火では、火砕流が標高5,321メートル（17,457フィート）のアンデス山脈の火山の頂上の雪と氷を溶かしました。その後発生した泥流により2万5千人が死亡し、アルメロ市と近隣の集落が水没した。[ 43 ]
火山が形成されると、火山のマグマとさまざまなガスが混ざり合います。噴火の際には、これらのガスが大気中に放出され、人体に有害な影響を与える可能性があります。これらのガスの中で最も多いのはH 2 O (水) で、次いでCO 2 (二酸化炭素)、SO 2 (二酸化硫黄)、H 2 S (硫化水素)、HF (フッ化水素) です。[ 42 ]空気中のCO 2の濃度が 3% を超えると、吸入するとめまいや呼吸困難を引き起こす可能性があります。濃度が 15% を超えると、CO 2は死に至ります。CO 2は地表の窪地に沈み込み、無臭の致命的なガス溜まりを形成することがあります。[ 44 ] SO 2は、接触すると呼吸器、皮膚、眼を刺激する物質として分類されています。刺激的な卵臭とオゾン層破壊における役割で知られており、噴火の風下で酸性雨を引き起こす可能性があります。[ 44 ] H 2 SはSO 2よりもさらに強い臭いがあり、さらに毒性も強い。500 ppm を超える濃度で 1 時間未満曝露すると死に至る。[ 44 ] HFや類似の物質は火山灰粒子を覆い、堆積すると土壌や水を汚染する可能性がある。[ 44 ]火山ガス放出時にもガスが放出される。これは、休眠期間中にガスが受動的に放出される現象である。 [ 44 ]
雲仙岳のような噴火は死者や局地的な被害をもたらしたが、1991年6月のピナツボ山の噴火の影響は世界規模であった。[ 35 ]噴煙柱は高さ40km （25マイル）に達し、17メガトンのSO2を下部成層圏に放出した。 [ 45 ]二酸化硫黄（ SO2）、二酸化炭素（ CO2 ）、その他の火山ガスから形成されたエアロゾルは世界中に拡散した。この雲の中のSO2は（火山起源と大気起源の両方の水と）結合して硫酸を形成し、太陽光の一部が対流圏に到達するのを遮断した。[ 35 ]これにより、1992年から1993年にかけて世界の平均気温が約0.4 ℃（0.72 °F）低下した。これらのエアロゾルにより、オゾン層は当時記録された最低濃度に達した。[ 45 ]ピナトゥボ山規模の噴火は数年間天候に影響を与え、冬は暖かく夏は涼しくなった。[ 45 ]
同様の現象は、1815 年 4 月にインドネシアのスンバワ島にあるタンボラ山が噴火した際にも発生した。この噴火は、記録に残る歴史上最も強力な噴火として認識されている。[ 35 ]その噴煙は、地球全体の気温を0.4 ～ 0.7 °C (0.72 ～ 1.26 °F)も低下させた。[ 46 ]噴火の翌年には、北半球のほとんどの地域で夏の気温が低下した。北半球では、 1816 年は「夏のない年」として知られている。この噴火は、ヨーロッパ、アジア、北アメリカで 10 万人以上が死亡するほどの農作物の不作、食糧不足、洪水を引き起こした。[ 46 ]
