マグマだまり

蓋の閉まった炭酸飲料のボトルの中でガスが圧力を溜め込んでいるように、火山の足元深くにも熱い物質が集まり、エネルギーを蓄える場所があります。それが、地表面から数キロメートルほど地下に広がるマグマだまりです。

地球深部のマントルや地殻の下部で岩石が溶けると、液体のマグマが生まれます。マグマは周囲の冷たく硬い岩石よりも密度が低く軽いため、水中の気泡のように地表に向かってゆっくりと浮上し始めます。

しかし、地表近くの強固な岩盤に阻まれたり、周囲の岩石と密度が釣り合ったりすると、それ以上上がれずに止まります。こうしてマグマが地下の岩石の隙間にしみ込み、集まって広い貯蔵エリアとなった場所こそが、まさに火山の巨大な地下倉庫なのです（実際の内部の様子については後ほど詳しく解説します）。

この倉庫は、ただじっと静止している場所ではありません。地下深部から新たなマグマが時折上がってきて補充されると、マグマだまりは体積を増して再び熱くなります。新たなマグマが届かない間は、周囲の岩石に熱を奪われ、ゆっくりと冷えて固まっていきます。

マグマだまりへ新しいマグマが次々と流れ込んでくると、内部の圧力はじわじわと上昇していきます。パンパンに膨らんだ風船にさらに空気を送り続けると、ゴムが張りつめ、やがて破裂してしまうのと同じ原理です。

マグマの中に溶け込んでいたガス成分も、噴火の引き金を引く決定的な役割を果たします。マグマが冷えるにつれて鉱物の結晶が先に固まって沈殿すると、残された液体のマグマの中では、水蒸気や二酸化炭素といった火山ガスの割合が急激に高まります。

これらのガスが液体から分離して泡立ち、体積を一気に膨らませると、内部の圧力は制御できないほど巨大になります。耐えきれなくなったマグマだまりの周囲の岩盤がついにバリッと割れ、地表へと通じる噴出ルートが開かれます。

通り道が開いた瞬間、ガスとマグマが猛烈な勢いで吹き上がり、火山の噴火が起こります。よく振った炭酸飲料の栓を抜いたときに、泡と中身が一気に噴き出す現象とそっくりです。ただし、マグマの粘り気や性質によっては、大爆発せずに溶岩が穏やかに流れ出るだけだったり、地表に出ずに地下深くでそのまま固まってしまったりすることもあります。

映画やアニメなどでは、マグマだまりを「真っ赤な溶岩がなみなみと湛えられた巨大な地下の空洞や湖」のように描きがちです。しかし、実際のマグマだまりの姿は、私たちが抱くイメージとは大きく異なります。

マグマだまりは周囲の冷たい岩石へと熱を奪われ続けるため、その内部では鉱物の結晶が絶え間なく晶出しています。そのため、完全な液体だけが巨大な塊として長期間残り続けることは困難です。地震波を使った地下探査でも、完全に溶けている部分は全体のごく一部にすぎないことが分かっています。

実際のマグマだまりは、硬い岩石の結晶の隙間に液体のマグマが染み込んだ状態で存在しています。ジュースをたっぷり吸い込んだスポンジや、氷の粒がぎっしり詰まったフローズンドリンクを思い浮かべると分かりやすいでしょう。地質学ではこれを「クリスタルマッシュ（結晶泥）」と呼びます。

普段のマグマだまりは、大半が結晶で固まっていてほとんど流動性がありません。地下深くから高温のマグマが新たに上昇し、たっぷりと熱を供給してくれたときにはじめて、固まっていたクリスタルマッシュが融解し、液体のように流れて噴出できるようになるのです。