タウポ火山

ニュージーランド北島の中央部に位置するタウポ湖は、巨大な流紋岩質の超巨大火山であるタウポ火山のカルデラを満たしている。この巨大火山は、地質学的に見て比較的最近の時代に、世界で最も強力な噴火を2度も引き起こした。

この火山は、タウポ地溝帯内のタウポ火山帯に位置しており、この地溝帯は、南のルアペフからタウポ地区とロトルア地区を経て、ベイ・オブ・プレンティのワカアリ／ホワイト島まで広がる、地溝帯火山活動の地域である。

タウポ火山は約30万年前に噴火を開始しました。現在も周辺の景観に影響を与えている主な噴火は、6万5000年前のデイサイト質のタウハラ山噴火、約2万5500年前のオルアヌイ噴火^{[ 2 ] [ a ]}（現在のカルデラの形状を決定づけた）、そして西暦232 ± 10年のハテペ噴火^{[ 5 ] [ 6 ]}です。他にも多くの噴火があり、約1000年ごとに大規模な噴火が発生しています（過去1万年の噴火のタイムラインを参照）。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}特にオルアヌイ噴火は、過去の噴火活動の多くの痕跡を破壊または隠蔽しました。^{[ 10 ]： 5}   

タウポ火山は約 1,800 年間噴火していませんが、1979 年に開始され 2022 年に発表された研究によると、42 年間にわたって収集されたデータは、タウポ火山が火山活動の活発化の時期があり、しばらくの間活動していることを示しています。^{[ 11 ]}タウポ火山帯内のいくつかの火山は、より最近噴火しています。タラウェラ山は1886 年にVEI-5の中程度の激しい噴火を起こし、ワカアリ/ホワイト島は頻繁に活動しており、最近では 2019 年 12 月に噴火しました。タラウェラ山の噴火後に 1888 年に発表された地質学的研究は、北島中央部の広範囲にわたる表面の軽石堆積物の可能性のある起源を説明するために、トンガリロ山の近くのより明白な火山ではなく、タウポ湖の下に火山が存在する可能性を初めて提起しました。^{[ 12 ]}

タウポ火山は、粘性の高い流紋岩を噴出しており、シリカ含有量が高いのが特徴です。これは、タウポ地溝帯内のタウポ火山帯の中央部に関連する特徴です。これは、ヒクランギ沈み込み帯で太平洋プレートと斜めに収束することによって生じた、オーストラリア大陸プレートの東部にある弧内地溝帯です。^{[ 13 ]}この地域では、モホ不連続面は、西と東の現代のタウポ地溝帯の境界を超えて、地表から約25～30 km (16～19 mi)下から始まりますが、より浅い深度での地震波速度の変化の解釈は意見の相違につながっています。^{[ 14 ]}中間速度は15～16 km (9.3～9.9 mi)まで発生し、主に石英長石質の地殻によるものと考えられています。^{[ 10 ] : 338} 15～25 km の間には、P 波速度から、より苦鉄質の岩石組成が示唆される。^{[ 10 ] : 338}研究によると、 10 km (6.2 mi)より下に広範囲の部分溶融があり、地表から約6～8 km (3.7～5.0 mi)下に脆性-延性岩石遷移が見られる。 ^{[ 13 ]}理由はまだ不明だが、おそらく現在の高いリフト拡大速度と最近のヒクランギ高原の沈み込みに関連して、この地域は地表火山活動が非常に活発である。^{[ 13 ]}        

マグマにガスがあまり含まれていない場合、流紋岩は溶岩ドームを形成する傾向があり、そのような噴火がより一般的です。しかし、ガスや水蒸気が混ざると、流紋岩質の噴火は非常に激しくなることがあります。マグマは泡立ち、軽石や火山灰を形成し、それが猛烈な勢いで噴出します。このような噴火は、噴火サイクルの初期段階で発生する傾向があります。

火山が安定した噴煙を大気圏上層部に発生させると、軽石や火山灰は横方向に吹き飛ばされ、最終的には地上に降り注ぎ、雪のように景色を覆う。

噴出した物質が空気よりも急速に冷えて密度が高くなると、高く上昇することができず、突然地面に崩れ落ち、火砕流を形成します。火砕流は滝の水のように地表に激突し、地表を横方向に猛スピードで広がります。軽石と火山灰が沈殿すると、十分に高温であるため、互いにくっつき合ってイグニンブライトと呼ばれる岩石になります。火砕流は時速数百キロメートルにも達することがあります。

タウポよりもさらに北の地域では、以前にも火砕流噴火が発生していた。これらの噴火の中には巨大なものもあり、約125万年前と100万年前の2つの噴火は、オークランドからネーピアまで 北島全体を覆うほどの火砕流堆積物を生成するほどの規模だった。

タウポ火山は約30万年前から活動しているが、爆発的な噴火は過去4万2000年間でより頻繁に発生している。^{[ 15 ]： 108}

タウポ火山のオルアヌイ噴火（カワカワ噴火とも呼ばれる）^{[ 17 ]： 118は}、火山爆発指数が8で、過去7万年間で世界最大の噴火として知られています。約2万5500年前に発生し^{[ a ]}、約430 km ³ （100 cu mi）の火砕流堆積物、320 km ³ （77 cu mi）の火砕流（PDC）堆積物（主にイグニンブライト）、および420 km ³ （100 cu mi）のカルデラ内一次物質を生成しました。これは530 km ³ （130 cu mi）のマグマに相当します。^{[ 18 ] [ 16 ] [ 19 ]}            

現在のタウポ湖は、この噴火によって形成されたカルデラの一部を埋めている。

噴火による火山灰は、北島中央部の大部分を最大200 m (660 ft)の深さの火砕流堆積物で覆いました。火砕流堆積物の噴火は、後のハテペ噴火ほど強力ではなかったかもしれませんが、この噴火の全体的な影響はやや大きくなりました。ニュージーランドの大部分が降灰の影響を受け、850 km (530 mi)離れたチャタム諸島でさえ、噴火した湖底堆積物からの珪藻を含む18 cm (7.1 in)の火山灰層が残りました。^{[ 20 ] : 2}その後の侵食と堆積は景観に長期的な影響を与え、ワイカト川はハウラキ平野からワイカトを通ってタスマン海に至る現在の流路へと移動しました。      

The Hatepe eruption (also known as the Taupō or Horomatangi Reef Unit Y eruption) represents the most recent major eruption of the Taupō Volcano, and occurred about 1,800 years ago. It was the most powerful eruption in the world in the last 5,000 years.^[21][22] The type of eruption that occurred is the most extreme volcanic hazard due to the pyroclastic flows very high mobility and heat content.^[17]:129 It has been stated to have had an energy release equivalent to about 150 ± 50 megatons of TNT.^[17]:129

Stages of eruption

The eruption went through several stages which were redefined in 2003 with at least 3 separate vents:^{[17]:122–124}

1. A minor eruption occurred beneath the ancestral Lake Taupō lasting hours, and producing 0.05 km³ (0.012 cu mi) of fine ash.
2. A dramatic increase in activity produced a high eruption column from a second vent, and 2.5 km³ (0.60 cu mi) dry ash.
3. A vent erupted mainly wet phreatoplinian ash but some dry magmatic ash to a total of 1.9 km³ (0.46 cu mi) over tens of hours.
4. Either a short break occurred or two vents became active at the same time with one producing a wet dark ash- and obsidian-rich 1.1 km³ (0.26 cu mi) fall deposit, the Rotongaio fine phreatoplinian ash. At the end of the last phase or beginning of this there was a period of heavy rainfall.^{[17]:122–123}
5. A larger dry eruption ensued, which erupted 7.7 km³ (1.8 cu mi) ash/pumice over a huge area, over up to 17 hours, before partial column collapse with as many as eleven dry pyroclastic flow density currents resulting in 1.5 km³ (0.36 cu mi) of local ignimbrite deposits to the east of the present lake.^[17]:123
6. その後、噴火の最も破壊的な部分が起こった。噴火口の一部が崩壊し、その過程で約30立方^{キロメートル}（7.2立方マイル）の物質が放出され、時速600～900キロメートル（370～560マイル）の高速の火砕流が発生し、15分以内に消滅した。     
7. 数年後、流紋岩質の溶岩ドームが噴出し、ホロマタンギ礁とワイタハヌイ堆の形成に寄与した。^{[ 23 ]}これらの後の小規模な噴火は、総規模は不明だが、大きな軽石のいかだも作り出し、大噴火から数十年以内に終息した。^{[ 24 ]}

主要な火砕流は周辺地域を壊滅させ、1,500 m (4,900フィート)以上も上昇して近くのカイマナワ山脈とトンガリロ山を越え、ロトルアからワイオウルまでの80 ± 10 km (49.7 ± 6.2マイル)の範囲を溶結凝灰岩で覆った。^{[ 15 ] : 129}ルアペフ山 だけが火砕流の方向を変えるのに十分な高さがあった。^{[ 15 ] : 128–9}        

火砕流の威力は非常に強く、場所によっては溶結凝灰岩で置き換えられた物質よりも地表から侵食された物質の方が多かった。 ^{[ 15 ]： 225} 谷は溶結凝灰岩で埋め尽くされ、地形が均一になった。

その地域内の植生はすべてなぎ倒された。軽石と火山灰の堆積物が崩れ落ち、主要な河川すべてに泥流が発生した。

この噴火は、はるかに大規模なオルアヌイ噴火後に形成された湖をさらに拡大させた。その新たな堆積物によって、タウポ火山の北側にレポロア・カルデラまで広がる別の大きな湖も一時的に形成され^、やがてワイカト川の谷に決壊し、短期間に2.5 km³ (0.60 cu mi)の水を放出した。^{[ 25 ] : 109}タウポ湖の以前の出口は塞がれ、湖の水位は現在の水位より35 m (115 ft)上昇したが、 ^{[ 17 ]}最初の小規模な洪水の直後に大規模な洪水が発生し、約20 km³ (4.8 ^cu mi )の水を放出した。^{[ 26 ] : 327 [ 25 ] : 109}        

組成研究によると、タウポ火山は現在の湖の南と北に歴史的な噴火口を持っていたことが示唆されており、最近の地震活動は湖の南北に広がっている。^{[ 10 ]： 15-19}北側ではマロアカルデラとの境界は不明瞭だが、地震活動のほとんどはこのカルデラに関連する構造物によるものと考えられる。タウポ湖の北20km（12マイル）にタウポ組成の噴火口が1つ特定されているが、これは約26,000年前の岩脈の噴出によるものと考えられる。[ 10 ]：^{図2b湖の北側}の最近の活動は、マグマ溜まりの観点から、ワイラケイの下にあるポイヒピ火山に起因するものとされている。^{[ 10 ]： 16-17} 2024年現在  2016年のカイコウラ地震では、震源に近い火山では地震や変形現象が観測されなかったにもかかわらず、火山の北西部で変形現象が引き起こされたことから、タウポ火山は地殻変動による地震動の影響を受けやすい内部不安定状態にある可能性がある。^{[ 32 ]： 5. 考察}

2022 年 5 月から 12 月にかけて、湖畔の地滑りや小規模な津波による浸水、地盤の変形を伴う地震活動の増加が見られました。^{[ 33 ]} 2022 年 9 月 20 日、タウポ火山の火山警戒レベルは火山警戒レベル 1 (小規模な火山活動) に引き上げられました。 ^{[ 34 ]}後から分析した結果、最大規模のMw 5.2 の_地震はマグマの過剰圧力に関連した火山構造起源のものであるという結論と一致しました。^{[ 35 ]}

タウポでは噴火が目撃された記録はないものの、1872年以降、火山活動の活発化が17回発生しており、直近では2019年と2022～2023年に発生している。^{[ 6 ]}これはカルデラ内での地震活動の群発と地盤変形として現れた。現在のマグマ溜まりは体積が少なくとも250 km ³ (60 cu mi)で、溶融率は20%～30%以上と推定されている。^{[ 6 ]}   

1922年5月から1923年1月にかけての騒乱では数千回の地震が発生し、最大規模はマグニチュード6に達し、煙突が倒壊した。これらの出来事は国際的に誤って報道され、自主避難やタウポとロトルアの観光客の減少を引き起こした。サンフランシスコの情報源は、実際には死者が出ていなかったにもかかわらず、60人の死者が出たと誤って報道した。結果として、政府は広報担当官を任命した。^{[ 36 ]}

タウポ火山は非常に大規模な噴火を起こす可能性はあるものの、過去3万年間に発生した29回の噴火は様々な規模で、その大部分ははるかに小規模であったため、そのような噴火が起こる可能性は非常に低い。^{[ 37 ]}その多くはドーム状の噴火であり、モトゥタイコ島やホロマタンギ礁などの湖の地形の形成に寄与した可能性がある。

地震や津波の危険も存在します。ほとんどの地震は比較的小規模でマグマの移動に関連していますが、噴火や多数の地溝帯に関連する断層に関連する中規模地震は、歴史的に津波を引き起こしてきました。たとえば、地溝帯内のワイヒ断​​層は、490年から1,380年の間隔でマグニチュード6.5の地震と関連付けられており、ヒパウアの蒸気崖での地滑りに関連した津波が少なくとも1回発生しています。^{[ 38 ]}

GNS Science は、地震計とGPSステーションのネットワークを使用してタウポを継続的に監視しています。 ^{[ 37 ]}湖のホロマタンギ礁エリアは、活発な熱水噴出と高い熱流量に関連しています。^{[ 6 ]}湖の下にある火山の監視は困難であり、噴火はほとんど、または全く意味のある予告なしに発生する可能性があります。^{[ 37 ]}ライブデータはGeoNet の Web サイトに表示されます。

人類が居住した後、この地域で火山活動が認識されるようになったが、タウポ湖の下に大きな火山が存在することは認識されていなかった。マオリの伝承では、湖のタニファまたは水の怪物であるホロマタンギ（Horo-matangi）^{[ 39 ]}が、湖の南にあるモトゥタイコ島に隣接する洞窟に住んでいたと詳述されている。 ^{[ 40 ]}

エルンスト・ディフェンバッハは、1843年に出版したニュージーランドに関する著作の中で、現在タウポ火山の噴火であることが分かっている噴火について記述したが、1886年まで他の多くの人々と同様に、それらをタウポ湖の南にある成層火山に帰属させていた。^{[ 15 ] : 123}フェルディナント・フォン・ホッホシュテッターは、タウポに火山があると疑っていた可能性が高く、^{[ 15 ] : 123}確かにタウポ湖をワイカト川沿いの軽石堆積物の発生源として特定し、この地域の他の湖と同様に、火山台地の崩壊によって形成された湖であると解釈したが、^{[ 41 ]}他の可能性を排除するための調査はできなかった。

1864年までに、ホッホシュテッターの1859年の調査とストークスとドルーリーの調査からの情報が、この地域の最初の地質図として発表され、タウポ湖の北側3分の2の海岸線全体に流紋岩堆積物の縁があることが示されていますが、関連する表層堆積物の全範囲は特徴付けられていません。^{[ 42 ]}この地域では、 1886年のタラウェラ山の噴火後まで、それ以上の質の高い地質学的調査は行われず、この近くの噴火後の議論により、タウポを含む火山についての理解が大幅に向上したため、1886年から1888年にかけての理解の変化を説明する文脈として考慮されます。アルジャーノン・トーマスはこの情報を解釈して、タウポは火山であると仮定しました。^{[ 12 ] : 18–22} この調査が行われなかった原因の一人は、1865年からニュージーランド地質調査所の所長を務めていたジェームズ・ヘクター卿であった。1886年のタラウェラ火山の噴火に関する最初の公式報告書を作成するよう依頼された際、彼はタウポにも足を運んだ。 ^{[ 43 ] : 1}結果として作成された報告書の噴火原因に関する結論「これは純粋に熱水現象であるが、巨大な規模であり、非常に局地的で、深層起源ではないことは疑いの余地がないと思う…」^{[ 43 ] : 6 は}、当時の地質学的理解に基づきこの見解を支持する者もいたため、論争を巻き起こした。^{[ 44 ] : 6}

1887年に地区測量官を務めていたローレンス・カッセンは、明確な結論を出すことは避けたものの、「急峻な北岸と西岸を形成する火山岩のギザギザした外観は、それらが元々属していた岩塊から、噴火か沈下といった何らかの激しい作用によって分離されたという結論を即座に導き出す。湖内の島々や岩礁は、おそらく火山噴火口や溶岩流の栓であり、湖はまず噴火によって形成され、その後沈下が起こり、さらに湖内の噴火口の一部が水中火山として活動を続け、その噴出物が浸食作用によって円錐形の岩体から削り取られ、現在では比較的平坦な湖底を形成していると推測するのが妥当であろう」と述べている。^{[ 45 ]： 5}彼は同時期に共同研究を行っていた他の人々に判断を委ねたが、既に述べたように、トーマスは地質学文献において、タウポ湖の下に火山が存在し、それがカッセンから送られてきた標本の分析を含む野外調査から広範囲にわたる地表の軽石堆積物の発生源である可能性が高いという可能性を初めて明確にした。^{[ 12 ]： 18-22}

1937年には、ハテペ噴火による堆積物が非常に高温で、 160 km (99マイル)の範囲の森林を焼き尽くしたことが認識されたが、これが火砕流によるものだと認識されたのは1956年になってからであった。^{[ 17 ]： 129}  

直近の大規模噴火の時期は、放射性炭素年代測定に基づき、1960年代に西暦1世紀頃と初めて特定された。^{[ 46 ]} 1970年代には、放射年代測定により、活動は33万年前まで遡るとされた。^{[ 15 ] : 108}

1980 年以降のコリン・ウィルソンの研究により、タウポ火山のハテペ噴火の規模、火砕流、噴火口の位置に関する理解がさらに深まった。 ^{[ 15 ] : 109–111}オルアヌイ噴火についても、例えば噴火が地域の堆積学に及ぼす影響を解明するのに数十年かかるなど、理解が深まった。^{[ 47 ]}火山学はマグマの形成と噴火の過程をより良くモデル化し、これらの場合の流紋岩噴出物がマントル由来の玄武岩から、グレイワッケ基盤の 20～30% の同化と分別結晶作用によってマグママッシュを生成することで形成されるという支配的なモデルが広く受け入れられるようになった。^{[ 48 ]}

• 湖底地形図、出典：Rowe, Dave; Shankar, Ude; James, Gavin; Waugh, B (2002年7月) 「ニュージーランド、タウポ湖におけるワカサギ（Retropinna retropinna）の産卵域に対する水位の影響を予測するためのGISの使用」。Fisheries Management and Ecology。9（4）。John Wiley & Sons Ltd：205–216。Bibcode：2002FisME...9..205R。doi ：10.1046/j.1365-2400.2002.00298.x。2018年2月28日取得。同じデータは、Rowe, Dave; James, Gavin; Macaulay, Gavin; Shankar, Ude (2002 年 10 月) 「湖沼における漁業問題に取り組むためのハイテクツール」 Water & Atmosphere 10 (3). NIWA : 24– 25 にも存在します。2008年 5 月 2 日のオリジナルからアーカイブ済み。2008年3 月 16 日に取得。