火山学

火山学（ vulcanologyとも綴る）は、火山、溶岩、マグマ、および関連する地質学的、地球物理学的、地球化学的現象（火山活動）を研究する学問です。火山学という用語は、ラテン語のvulcanに由来しています。Vulcan は古代ローマの火の神でした。

火山学者は、火山の噴火活動と形成、および現在および過去の噴火を研究する地質学者です。火山学者は、火山、特に活火山を頻繁に訪れ、噴火を観察し、火山灰（灰や軽石など）、岩石、溶岩のサンプルを含む噴出物を収集します。調査の主な焦点の 1 つは噴火の予測です。現在、これを正確に行う方法はありませんが、地震を予測するのと同じように、噴火を予測または予報することで、多くの命を救うことができます。

1841年、両シチリア王国に最初の火山観測所であるベスビオ天文台が設立されました。^[1]火山学の進歩には単なる体系的な観測以上のものが必要であり、この科学は地質学、テクトニクス、物理学、化学、数学を含む多くの分野の知識の理解と統合に依存しており、多くの進歩は他の科学分野で進歩があった後にのみ起こることができました。たとえば、放射能の研究は1896年に始まったばかりで、^[2]そのプレートテクトニクス理論と放射年代測定への応用はその約50年後に行われました。流体力学、実験物理学と化学、数学的モデリングの技術、計測機器、およびその他の科学における他の多くの進歩が1841年以来火山学に応用されてきました。

地震観測は火山地域の近くに設置された地震計を使用して行われ、火山活動中の地震活動の増加、特に火山の火道を通るマグマの動きを示す長周期高調波の微動を監視します。^[3]

地表変形の監視には、傾斜計、トータルステーション、EDMによる水準、傾斜、歪み、角度、距離の測定などの測地技術の使用が含まれます。これにはGNSS観測とInSARも含まれます。^[4]地表変形はマグマの湧昇を示します。マグマの供給が増加すると、火山中心部の表面に隆起が生じます。

ガス放出は、二酸化硫黄などの火山ガスの存在を分析するポータブル紫外線分光計（COSPEC、現在はminiDOASに取って代わられている）などの機器や、赤外線分光法（FTIR）によって監視されることがある。ガス放出の増加、特にガス組成の変化は、火山噴火が差し迫っていることを示す可能性がある。^[3]

温度変化は温度計を使用して監視され、火山湖や火口の熱特性の変化を観察することで、今後の火山活動の兆候となる可能性があります。^[5]

衛星は、広い範囲を容易に監視できるため、火山の監視に広く使用されています。衛星は、2010年のエイヤフィヤトラヨークトル火山の噴火のような火山灰の広がりや^{[6] 、} SO2排出量を測定することができます。^[7] InSARと熱画像撮影は、地上に機器を維持するには費用がかかりすぎる、人口の少ない広大な地域を監視することができます _。

その他の地球物理学的手法（電気、重力、磁気観測）には、火山による断層運動やマグマの湧昇を示唆する可能性のある抵抗率の変動や突然の変化、重力異常、磁気異常パターンの監視が含まれます。^[5]

地層分析には、火山灰や溶岩堆積物の分析と年代測定が含まれ、火山噴火パターンを明らかにし、^[8]激しい活動の周期と噴火の規模を推定します。^[3]

組成分析は、火山をタイプ別に分類すること、^{[9] : 274}マグマの起源、^{[9] : 274}特定のホットスポットのマントルプルームと火山のマッチング、マントルプルームの溶融深度、^[10]リサイクルされた沈み込み地殻の歴史、^{[9] : 302–3}テフラ堆積物同士および起源の火山とのマッチング、^[11]マグマ溜まりの形成と進化の理解、^{[9] : 296–303}リアルタイムのサンプリングによって現在検証されているアプローチなど、非常に成功しています。^[12]

上で述べた技術のいくつかは、モデリングと組み合わせることで、いくつかの噴火の予測に役立ち、成功していることが証明されています。^{[13] : 1–2}たとえば、 1991年にピナツボ山の周辺地域から避難した際には、2万人の命が救われた可能性があります。^[14]短期予測では、地震データや複数の監視データを使用する傾向があり、長期予測では、過去の地元の火山活動の歴史の研究が含まれます。^{[13] : 1}ただし、火山予測では、次の噴火の開始時刻を予測するだけでなく、将来の噴火の規模や、噴火が始まった後の噴火の進行についても考慮する必要があります。^{[13] : 1–2}

火山学には長い歴史がある。火山噴火の記録として最も古いものは、トルコのアナトリア地方にあるチャタル・ホユックの新石器時代の遺跡で発見された紀元前7000年頃の壁画であると考えられている。^{[15] : 203}この壁画は噴火する火山を描いたものと解釈されており、その下には一群の家があり、噴火中の双峰の火山とその麓に町がある（ただし考古学者は現在この解釈に疑問を抱いている）。^{[16]この火山は}ハサン・ダグか、その小さな隣のメレンディス・ダグのいずれかである可能性がある。 ^[17]

古代ギリシャと初期ローマ帝国では、火山はさまざまな神の場所であると説明されていた。ギリシャ人は、火の神ヘパイストスがエトナ火山の下に座ってゼウスの武器を鋳造していると考えていた。火山を表すギリシャ語はエトナ、またはゼウスの息子ヘラクレスにちなんでヒエラと呼ばれた。ローマの詩人ウェルギリウスは、ギリシャ神話の解釈において、巨人エンケラドスは神々に対する反逆の罰として女神アテナによってエトナ山の下に埋められたと考えた。山の轟音は彼の苦痛の叫びであり、炎は彼の息であり、震えは彼が牢獄の鉄格子に訴えた言葉であった。エンケラドスの兄弟ミマスはヘパイストスによってベスビオ火山の下に埋められ、敗北した他の巨人の血はベスビオ火山を取り囲むフレグレイ平野に湧き出た。^[18]

ギリシャの哲学者エンペドクレス(紀元前 490-430 年頃) は、世界を土、空気、火、水の 4 つの元素の力に分けた。火山は火の元素の現れであるとエンペドクレスは主張した。プラトンは、地下の川には無尽蔵の温水と冷水が流れていると主張した。地球の奥深くには、ピュリプレゲトンという巨大な火の川が蛇行しており、世界中の火山に水を与えている。アリストテレスは、地下の火は「風が狭い通路に突入するときの摩擦」の結果であると考えていた。

紀元前5世紀にアナクサゴラスが噴火は強風によって引き起こされると主張して以来、16世紀まで風は火山の説明において重要な役割を果たしてきた。 ^{[19]ローマの哲学者} ルクレティウスは、エトナ山は完全に空洞で、地下の火は海面近くを循環する猛烈な風によって動かされていると主張した。オウィディウスは、炎は「脂肪分の多い食物」によって供給され、食物がなくなると噴火が止むと信じていた。ウィトルウィウスは、硫黄、ミョウバン、ビチューメンが深部の火を供給していると主張した。大プリニウスは、噴火に先立って地震が発生することを観察で指摘しており、彼はスタビアエで調査中に西暦79年のベスビオ火山の噴火で亡くなった。彼の甥である小プリニウスは、叔父が亡くなった噴火について詳細な記述を残し、その死因は有毒ガスの影響であるとした。このような噴火は、二人の著者に敬意を表して プリニアン噴火と名付けられました。

13世紀のドミニコ会の学者レストロー・ダレッツォは、彼の代表的論文『火山の噴火による地球の組成』の2章（11.6.4.6と11.6.4.7）を、地球の内因性エネルギーの起源に当てている。レストローは、地球の内部は非常に高温であり、エンペドクレスに倣って、地球には溶融した中心部があり、火山は溶融した岩石が地表に上昇することで噴火すると主張した。^[20]

ルネッサンス期には、ベルナール・パリシー、コンラート・ゲスナー、ヨハネス・ケントマン（1518-1568）などの観察者が、地球の性質、行動、起源、歴史に深い関心を示した。16世紀後半から17世紀半ばにかけて、火山活動に関する多くの理論が構築された。ゲオルギウス・アグリコラは、後にデカルトが提唱した太陽光線は火山とは何の関係もないと主張した。アグリコラは、圧力をかけた蒸気が「山の油」と玄武岩の噴火を引き起こすと信じていた。ヨハネス・ケプラーは、火山を地球の涙と排泄物が流れ出る導管と考え、ビチューメン、タール、硫黄を排出すると考えていた。^{[21] [より適切な出典が必要]}デカルトは、神が一瞬にして地球を創造したと断言し、3つの層に分けて創造したと述べた。火の深み^[22] 、水の層、そして空気。火山は太陽の光が地球を貫くところに形成されると彼は言った。

南イタリアの火山は、ルネッサンス期にルクレティウスやストラボンなどの作家によって古典時代の火山の記述が再発見されて以来、博物学者の関心を集めてきた。ヴェスヴィオ山、ストロンボリ山、ヴルカーノ山は、火山現象の本質を研究する機会を提供した。これらの火山の近くに住むイタリアの自然哲学者は、この主題に関する長くて学術的な本を書いた。ジョヴァンニ・アルフォンソ・ボレッリによる1669年のエトナ山の噴火の記述は標準的な情報源となり、ジュリオ・チェーザレ・レクピトの1631年のヴェスヴィオ山の噴火の記述（1632年版とそれ以降の版）やフランチェスコ・セラオの1737年のヴェスヴィオ山の噴火の記述（1737年、フランス語版と英語版）も同様であった。^[23]

イエズス会士アタナシウス・キルヒャー（1602-1680）は、エトナ山とストロンボリ山の噴火を目撃し、その後ヴェスヴィオ山の火口を訪れ、硫黄、ビチューメン、石炭の燃焼によって生じた多数の火とつながっている中央の火を持つ地球の見解を発表しました。彼はこの見解を『Mundus Subterraneus』に発表し、火山が一種の安全弁として機能していると述べました。^[24]

これらの現象の原因は、1650年以降の100年間に発表された多数の地球理論で議論された。これらの理論の著者らは、自身は観察者ではなかったが、他者の観察とニュートン、デカルト、聖書、アニミズムの科学を組み合わせて、さまざまな包括的なシステムを生み出した。これらのシステムでは、火山の噴火や地震は一般に、地球の下にある巨大な開いた洞窟の存在と結び付けられており、そこで可燃性の蒸気が蓄積し、発火すると考えられていた。トーマス・バーネットによると、地球自体の大部分は可燃性であり、ピッチ、石炭、硫黄はすべて燃えやすい状態にあった。ウィリアム・ウィストンの理論では、発火するには地中の空気が必要であり、ジョン・ウッドワードは水が不可欠であると強調した。アタナシウス・キルヒャーは、洞窟と熱源は深く、地球の中心に向かって下方に伸びていると主張したが、他の作家、特にジョルジュ・ビュフォンは、それらは比較的浅いものであり、火山の火は火山円錐自体のかなり上の方にあると信じていた。多くの作家、特にトーマス・ロビンソンは、地球は動物であり、その内部の熱、地震、噴火はすべて生命のしるしであると信じていた。このアニミズムの哲学は17世紀末までに衰退したが、その痕跡は18世紀までずっと続いた。科学は、黄鉄鉱が水で燃焼するという考え、岩はビチューメンが固まったものであるという考え、そして岩は水から形成されるという概念（海王星説）と格闘した。当時知られていた火山はすべて水の近くにあったため、海が陸に及ぼす影響が火山活動の説明に使われた。

環太平洋火山帯やアメリカ大陸には火山にまつわる部族伝説が数多くあり、通常、火山の激しい噴火を説明するために超自然的または神聖な力を持ち出すものである。 ^{[25]マオリ神話によると、}タラナキ族とトンガリロ族はピハンガ族に恋をした恋人同士であり、嫉妬による意地悪な争いが起こった。マオリの中には、争いが再燃することを恐れて、今日までトンガリロ族とタラナキ族の直線上に住まない者もいる。^[26]ハワイの宗教 では、ペレ（/ ˈ p eɪ l eɪ / Pel-a; [ˈpɛlɛ]）は火山の女神であり、ハワイ神話の人気人物である。^{[27]ペレは、}ペレの髪、ペレの涙、リム・オ・ペレ（ペレの海藻）など、様々な科学用語に使われてきました。木星の衛星イオの火山もペレと名付けられています。^[28]

聖アガサはエトナ山に近いカターニアの守護聖人で、キリスト教古代の処女殉教者の重要な例として今日まで高く評価されています^{[29] [30]} 。彼女の非業の死から1年後の西暦253年、エトナ山の噴火が静まったのは彼女のとりなしによるものと考えられています。しかし、1169年のエトナ山の噴火によりカターニアはほぼ完全に破壊され、15,000人以上の住民が亡くなりました。それにもかかわらず、1669年のエトナ山の噴火や、 1886年にニコロージの町を危険にさらした噴火の際にも、聖人は再び呼び出された。 ^{[31]イタリアの}民間信仰において聖人が呼び出され扱われる方法は、聖人との祈りのやり取りで時々使われる、見返りを求めるやり方、つまり交渉的なアプローチであり、（ジェームズ・フレイザーの伝統において）以前の異教の信仰や慣習に関連している。^[32]

1660年、ヴェスヴィオ火山の噴火により、近くの村々に双晶 輝石の結晶と灰が降り注いだ。結晶は十字架に似ており、聖ヤヌアリウスの作品と解釈された。ナポリでは、ヴェスヴィオ火山の大噴火のたびに聖ヤヌアリウスの遺物が町中を練り歩かれる。これらの行進の記録と、アントニオ・ピアッジョ神父の1779年と1794年の日記により、イギリスの外交官でアマチュア博物学者のウィリアム・ハミルトン卿はヴェスヴィオ火山の噴火の詳細な年表と説明を提供することができた。^[33]

• プラトン（紀元前428年～紀元前348年）
• 大プリニウス（23～79年）
• 小プリニウス（紀元61年 -  113年頃）
• ジョルジュ＝ルイ・ルクレール、ビュフォン伯爵（1707–1788）
• ジェームズ・ハットン（1726–1797）
• デオダ グラテ ド ドロミュー(1750–1801)
• ジョージ・ジュリアス・プーレット・スクロープ(1797–1876)
• ジュゼッペ・メルカリ(1850–1914)
• トーマス・ジャガー（1871-1953）、ハワイ火山観測所の創設者
• フランス政府顧問ハルーン・タジエフ（1914年 - 1998年） 、ジャック・クストー
• ジョージ・P・L・ウォーカー（1926年～2005年）、火山学の先駆者であり、この学問を定量的な科学へと変革した人物
• ハラルド・シグルズソン（1939年生まれ）、アイスランドの火山学者、地球化学者
• カティアとモーリス・クラフト（それぞれ1942年～1991年と1946年～1991年）は、1991年に日本の雲仙岳で亡くなった。
• デイビッド・A・ジョンストン（1949年 - 1980年）、1980年のセントヘレンズ山の噴火で死亡
• ハリー・グリッケン（1958-1991）、1991年に日本の雲仙岳で死去

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  夜のコスタリカ、アレナル火山。
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  アイスランド南西部の温泉地、クリースヴィーク。
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  ハワイ島、キラウエア島のハレマウマウの硫黄鉱床
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  フィリピンのピナツボ火山の火山灰堆積物の浸食解剖。
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  早朝のストロックル間欠泉の噴火。

• 地球規模の火山活動プログラム
• GNS サイエンス(旧地質学・核科学研究所) (ニュージーランド)
• 火成岩
• 茂木火山変形モデルの開発者、茂木清雄氏
• テフラ年代学
• 火山
• 火山番号
• 火山活動

• 欧州火山学会
• 米国地質調査所 - 火山災害プログラム
• Volcano Live – 火山学者とは何ですか?
• BBCのIn Our Timeにおける火山学
• 世界火山観測所機構
• Strother, French (1915 年 4 月)。「Frank A. Perret、火山学者」。The World's Work: A History of Our Time。XXIX : 688–706。2009年8 月 4 日閲覧。およびStrother, French (1915 年 5 月)。「Frank A. Perret、火山学者 (完結)」。The World's Work: A History of Our Time。XXX : 85–98。2009年8 月 4 日閲覧。