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火山学において、爆発的噴火とは、最も激しいタイプの火山噴火のことである。顕著な例としては、 1980年のセントヘレンズ山の噴火が挙げられる。このような噴火は、粘性の高いマグマの中に圧力下で十分な量のガスが溶け込み、噴火口で圧力が急激に低下すると、噴出した溶岩が激しく泡立って火山灰となることで発生する。時には溶岩栓が山頂への通路を塞ぎ、その場合、噴火はより激しくなる。爆発的噴火では、噴火期間の平均で毎秒最大1,000 kg (2,200 lb) [ 1 ]の岩石、塵、ガス、火砕物が噴出し、毎秒数百メートルの速度で大気中を最大20 km (12 mi )まで上昇する。この雲はその後崩壊し、高温の火山物質からなる高速の火砕流を発生させる可能性がある。
粘性の高いマグマは、噴火する前に地表下で冷え固まります。この過程で、マグマから気泡が分離します。マグマは粘性が高いため、気泡はマグマの中に閉じ込められたままになります。[ 2 ]マグマが地表に近づくと、気泡、ひいてはマグマの体積が増加します。マグマの圧力が高まり、最終的に閉塞部が噴火口、通常は火口の最も弱い部分から爆発的に吹き飛ばされます。（ただし、セントヘレンズ山の噴火の場合は、火口ではなく火山の側面で圧力が解放されました。[ 3 ]）。圧力の解放により、さらに多くのガスが爆発的に分離します。ガスは毎秒数百メートルの速度で膨張し、上方と外側に広がります。噴火が進むにつれて、連鎖反応によりマグマはますます高速で噴出されます。[ 2 ]
激しく膨張するガスはマグマを分散・破壊し、火山灰と呼ばれるガスとマグマの混合物を形成します。火山灰中のガスが膨張するにつれて冷却されると、マグマの破片が冷え、しばしば、かつての液泡の壁の一部として認識できる小さなガラスの破片が形成されます。流動性の高いマグマでは、気泡の壁が球状の液滴に再形成される時間がある場合があります。エマルジョンの最終状態は、液体とガスの比率に大きく依存します。ガスが少ないマグマは、小さな空洞を持つ岩石に冷えて固まり、気泡溶岩になります。ガスが多いマグマは、空洞がほぼ接する岩石に冷えて固まり、平均密度が水よりも低い軽石を形成します。一方、他の物質はガスとともに加速され、火山弾になります。これらは非常に大きなエネルギーで移動するため、大きな火山弾は地面に衝突するとクレーターを形成することがあります。[ 2 ]
火山ガスとマグマのエマルジョンが地上に落下すると、火砕流と呼ばれる密度流が発生することがあります。エマルジョンはガスによってある程度流動化され、広がりやすくなります。これらはしばしば障害物を乗り越え、人命を奪います。[ 2 ]地上の火砕流は、時速最大80 km (50マイル)で移動し、 200 ～ 700 °C (392 ～ 1,292 °F)の温度に達することがあります。高温により、流れの経路にある木材、植物、建物などの可燃物が燃えることがあります。一方、噴火が大量の雪、火口湖、または湿った土壌に接触すると、流れに水が混ざり、ラハールが発生することがあります。 [ 4 ]これは世界中で重大なリスクをもたらすことが知られています。
爆発的噴火は通常、揮発性物質の溶出によって引き起こされるが、爆発的噴火を引き起こす方法は他にもある。
水蒸気爆発は、加圧された熱水が減圧されたときに発生する可能性があります。減圧によって水の沸点が低下するため、減圧されると水は突然沸騰します。[ 5 ]また、地下水が突然加熱されて、突然蒸気になるときにも発生する可能性があります。[ 6 ]水が蒸気になると、元の体積の最大1,700倍まで超音速で膨張します。これは固い岩を粉砕し、岩の破片を数百メートル飛ばすのに十分な力になります。[ 7 ]
爆発的な低温火山活動のメカニズムの一つは、低温マグマがクラスレートハイドレートと接触することです。クラスレートハイドレートは、高温にさらされると容易に分解します。1982年の論文では、上昇する高温マグマと接触したクラスレートハイドレートの不安定化によって発生する加圧ガスが、地表を突き破る爆発を引き起こし、爆発的な低温火山活動につながる可能性があると指摘されています。[ 9 ]
氷天体の表面に亀裂が達し、上昇する水の柱がほとんどの氷天体の表面のほぼ真空状態にさらされると、水蒸気圧が周囲の圧力よりもはるかに高いため、すぐに沸騰し始めます。それだけでなく、水中の揮発性物質も溶出します。これらのプロセスが組み合わさって水滴と蒸気が放出され、亀裂を上昇して噴煙を形成します。これはエンケラドゥスの氷の噴煙の一因と考えられています。[ 9 ]