テフラ

テフラは、組成、破片の大きさ、堆積メカニズムに関係なく、火山の噴火によって生成された破片状の物質です。 ^[1]

火山学者は、空中の破片を火砕物とも呼びます。地表に落ちた岩片は、火砕岩や凝灰岩に溶けるほど熱くならない限り、テフラのままです。火山が爆発すると、灰、燃え殻、ブロックなど、さまざまなテフラが放出されます。これらの層は陸地に堆積し、時間が経つにつれて堆積が起こり、これらのテフラ層が地質学的記録に組み込まれます。

テフラ年代学は、テフラ（単一の噴火による火山灰）の個別の層を使用して、古環境または考古学的記録を配置できる年代順の枠組みを作成する地質年代学の手法です。火山が爆発すると、生物が死滅し、その残骸がテフラ層内に埋もれることがよくあります。これらの化石は、後に科学者によって年代測定され、化石の年代と地質学的記録における位置が決定されます。

テフラは、爆発的な火山噴火によって生成されたあらゆる大きさや組成の火砕物であり、正確な地質学的定義が存在します。^[2]テフラはさまざまな物質で構成されており、通常はマグマの液滴が冷却されて形成されたガラス質の粒子（気泡状、固体、または薄片状）と、山と火口の壁から発生するさまざまな割合の結晶質および鉱物成分で構成されています。粒子が地面に落ちると、風と重力によってある程度選別され、固まっていない物質の層を形成します。粒子は地表または海底の水流によってさらに移動します。^[3]

噴火後の火山灰の分布は、通常、最も大きな岩石が最も速く地面に落ちるため、噴火口に最も近くなりますが、小さな破片はより遠くまで移動します。火山灰は、噴火後数日から数週間成層圏に留まるため、数千マイル、さらには地球周回距離を移動することもあります。大規模な火山噴火（または同時に発生する多数の小規模な噴火）により大気中に大量の火山灰が蓄積すると、太陽からの光と熱を大気を通して反射し、場合によっては気温を下げ、一時的な「火山の冬」をもたらします。火山灰が大気中に放出されて生じる酸性雨や降雪の影響は、噴火が止んだ後も何年も見られます。火山灰の噴火は、噴火の規模に応じて、数百万平方キロメートル、または大陸全体に及ぶ生態系に影響を及ぼす可能性があります。^[4]

火山灰の破片は大きさによって分類されます。

• 灰– 直径2 mm（0.08インチ）未満の粒子
• 火山礫または火山灰– 直径 2～64 mm (0.08～2.5 インチ)
• 火山弾または火山岩– 直径64 mm（2.5インチ）を超えるもの

独自の化学的性質と特徴を持つテフラ層を考古学や地質学の遺跡における時間的マーカー層として利用することをテフラ年代学と呼びます。^[3]

「テフラ」と「火砕物」という言葉はどちらもギリシャ語に由来しています。τέφρα ( téphra ) という言葉は「灰」を意味します。^[5]一方、火砕物はギリシャ語のπῦρ ( pyr ) （「火」を意味します）^[6]とκλαστός ( klastós ) （「粉々に砕けた」を意味します）に由来しています。^[7] τέφραv （「灰」を意味します）という言葉は、アリストテレスが『気象学』の中でヴルカーノ（ヒエラ）の噴火について記述した広い文脈で使用されています。^[8]

火山灰が対流圏に放出されると、物理的にも化学的にも環境に影響を及ぼします。物理的には、火山岩が地元の植物や人間の居住地に損害を与えます。火山灰は通信や電気系統に損害を与え、森林や植物を覆って光合成を低下させ、地下水を汚染します。^[9]火山灰は地下と地上の空気と水の動きを変えます。化学的には、火山灰の放出は水循環に影響を及ぼす可能性があります。火山灰の粒子は雲の中で氷の結晶を成長させ、降水量を増加させる可能性があります。近くの流域と海洋では、特に鉄などのミネラル濃度が上昇し、プランクトン群集の爆発的な増加を引き起こす可能性があります。 ^[4]これにより、富栄養化が発生する可能性があります。

テフラは、テフロクロノロジーに加えて、地質学、古生態学、人類学、古生物学など、さまざまな科学分野で、化石の年代測定、化石記録内の年代の特定、先史時代の文化や生態系の調査に使用されています。たとえば、オルドイニョレンガイ（東アフリカ大地溝帯の火山）で見つかったカーボナタイトのテフラには、噴火現場の近くに人間の化石化した足跡が埋もれ、保存されています。^[10]特定の条件下では、火山ブロックは数十億年にわたって保存され、^{[引用が必要]}、噴火から最大400 km離れた場所まで移動することがあります。^{[引用が必要]}世界中の火山噴火は、地元の生態系や古代文化に関する貴重な科学的情報を提供してきました。^{[引用が必要]}

ワウアンナムス火山は暗い火山灰の層で覆われており、周囲のサハラ砂漠とは顕著な色のコントラストをなしています。

アフリカの火山は化石記録に影響を与えてきた。地理的にはアフリカの一部であるエル・イエロ島は盾状火山であり、カナリア諸島の中で最も新しく、最も小さい。エル・イエロ島の最近の噴火は2011年に海中で発生し、カナリア諸島全体で地震と地滑りを引き起こした。噴火のたびに、灰の代わりに浮遊岩である「レスティングオライト」が放出された。^[11] 2011年の噴火後、レスティングオライトから単細胞の海洋生物の化石が発見され、カナリア諸島の成長は海底の亀裂ではなく、地球の核から噴出した単一の浮力のあるマグマの噴出によるという起源理論が証明された。これは、フエルテベントゥラ島からエル・イエロ島にかけて東から西にかけて島々の年齢が下がっていることに反映されている。^[12]

東アフリカに位置するエチオピアには、約60の火山があります。エチオピア南部のオモキビッシュ岩層は、火山灰と堆積物の層で構成されています。これらの層からは、いくつかの化石が発見されています。1967年、古人類学者リチャード・リーキーによって、オモキビッシュ層でホモサピエンスの化石2体が発見されました。放射性炭素年代測定の結果、それらは195,000年前のものであることが判明しました。^{[13]この層で発見された他の哺乳類には、} Hylochoerus meinertzhageni（森のイノシシ）とCephalophus（レイヨウ）が含まれます。 ^[14]

アジアでは、いくつかの火山噴火が今日でも地元の文化に影響を与えている。北朝鮮では、成層火山である白頭山が西暦946年に初めて噴火し、地元の人々にとって信仰の場となっている。最後に噴火したのは1903年である。2017年、謎であった白頭山の最初の噴火の日付を特定する新たな化石証拠が発見された。英国の火山学者クライヴ・オッペンハイマー博士が率いる科学者チームは、白頭山に埋め込まれたカラマツの幹を発見した。放射性炭素年代測定の結果、カラマツは264歳のものであることが判明し、これは西暦946年の噴火と一致する。その木の年輪が研究されており、その時期の北朝鮮について多くの新発見がなされている。 ^[15]

中国北東部では、白亜紀前期の大規模な火山噴火により、強力な火砕流が一帯を浸水させ、熱河生物群として知られる生態系全体の化石化を引き起こした。堆積物には、恐竜、鳥類、哺乳類、爬虫類、魚類、カエル、植物、昆虫の化石が完璧に保存されている。^[16]

ヨーロッパの火山は、イタリアの歴史について独自の情報を提供してくれます。一例としては、イタリア南部に位置する成層火山のヴェスヴィオ山が挙げられます。 ^[17]この火山は、1944年3月に最後に噴火しました。それ以前の西暦79年には、12時間から18時間続いた噴火で、ヴェスヴィオ山はポンペイの街を溶岩、灰、軽石、火山岩、有毒ガスで覆いました。町の大部分は火山灰によって保存され、有機物は化石化したため、ローマ文化に関する貴重な情報が得られました。^[18]また、イタリアでは、成層火山のストロンボリ火山が2019年7月に最後に噴火しました。

北米ではいくつかの火山噴火が研究されている。1980年5月18日、ワシントン州の成層火山であるセントヘレンズ山が噴火し、ワシントン州、オレゴン州、モンタナ州、アイダホ州に5億トンの火山灰を撒き散らして地震、岩盤崩れ、巨大津波を引き起こし、付近の地域の地形を大きく変えた。^[19]イエローストーン国立公園では、噴火に関連した洪水によって木々が倒れて湖底に流され、化石化した。付近の森林は浸水し、樹皮、葉、枝が流された。^[20] 2006年、アラスカ州のオーガスティン火山が噴火し、地震、雪崩が発生し、約290キロ離れた場所に火山灰が飛散した。このドーム火山は4万年以上前に形成され、1800年以降11回噴火しています。^[21]

南米には、歴史的な活火山がいくつかある。チリ南部では、チャイテン火山が2011年に噴火し、火山縁が160メートル上昇した。黒曜石のテフラブロックから形成された先史時代の武器や道具は、5,610年前のものとされ、400km離れた場所で発見された。^{[22]東太平洋のナスカプレートの}沈み込み帯に位置しているため、ペルー南部には21の活火山がある。^[23] 2006年、ジョージメイソン大学のマーク・D・ウーヘン教授率いる古生物学者チームにより、ペルーの火山灰の層の下で化石が発見された。この化石は3種類の古鯨類、先史時代のクジラであると特定され、3661万年以上前のもので、2011年時点で発見された最古のクジラの化石となっている。^[24]

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