火山ガスは、火山や火山活動域から放出される揮発性物質です。 火山ガスは常に火山噴火に関与していますが、受動的に脱ガスを起こしている（休火山）火山からもしばしば放出されます。 1162>
硫化水素の不快な臭いがする美しい場所であるが、ミヴァトン湖付近の地熱地帯は、硫化水素の臭いがする。
かつて、エトナ火山の二酸化硫黄、ベスビオ火山の塩化水素、プラセ（コロンビア）の二酸化炭素など、火山にはそれぞれ特有のガスがあると信じられていました。 しかし、1850年代にフランスの鉱物学者Charles Sainte-Claire Devilleによって、それが事実でないことが証明された3。 しかし、それぞれの火山は、マグマの組成、テクトニックな環境、脱ガスの深さ、地下水や熱水システムとの相互作用、地殻の組成などの結果、独自の特徴（異なるガス種の平均的な混合物）を持っている。 次に重要なガス種は二酸化炭素（CO2）で、ガス中の約10…40%を占めている。 硫黄化合物の二酸化硫黄 (SO2) と硫化水素 (H2S) も非常に重要である。 化学元素のCl、F、Brは酸として存在する（水中の水素と結合し、塩酸、フッ酸、臭化水素酸を形成する）。 これらの元素も、組成は非常に多様であるが、非常にありふれた成分である。 水素（H2）、一酸化炭素（CO）、メタン（CH4）、硫黄（S2）、窒素（N2）、アンモニア（NH3）、酸素（O2）、希ガスが少量含まれます。 また、多数の金属（Pb、Zn、Cd、Hg、Cu、Bi、Na、K）が微量に存在する。 1162>
ハワイの火山ガスは、二酸化炭素と二酸化硫黄に富んでいます。 1162>
Degassing magma at the Halema’U’u pit (collapse) crater within Kilauea summit caldera in Hawaii.
Krafla Volcano近くのIcelandic landscape.Is a lot of the Krada Geothermal areas. 手前の岩石は火山ガスから析出した鉱物（硫黄、石膏）で覆われている。
火山ガスの発生源
火山ガスを形成する揮発成分を供給する主な貯蔵庫は3つある。
- マントル
- 地殻
- 大気& 水圏
火山自体が地下深くからの物質によって供給されている場合は、マントルからの物質が支配的である。 海洋地殻下のホットスポット火山がそうである。 良い例がハワイです。 これらの火山からは、硫黄や炭素化合物が比較的多く含まれる混合ガスが噴出していますが、重要なのは水をほとんど含んでいないことです。 ハワイや大陸縁から遠く離れた島嶼火山があまり爆発しないのは、まさにこのためで、水蒸気をあまり放出しないのです。 大陸縁の火山（たとえば太平洋盆地を囲む環状火山）の火山ガスは、組成が非常に変化しやすい地殻物質も取り込んでいるので、組成的にもっと多用途で変化に富んでいるのです。 これらの火山は、マグマが厚く（珪酸質組成が揮発性物質の放出を妨げる）、また、溶解状態（マグマ内）から気相に移行する際に1000倍以上に膨張する水を多く含むため、一般に爆発的な性質を持つ。
マッドポットは噴気孔の一種である。 酸性の火山ガスが周囲の岩石を腐食して水っぽいスラリー状になり、泡が立って沸騰しているように見える。 このマッドポットはアイスランドのクラフラ火山の近くにあります。
その水はどこから来るのでしょうか。 大きく分けて2つの源泉があります。 この種の火山は、沈み込み帯と関連しています。 沈み込んだ海洋地殻のスラブは、水和鉱物を大陸地殻の下に運び、巨大な圧力によって水を放出しはじめます。 この水はさらに岩石を溶かし、液体のマグマとして上昇し始め、最終的には大陸縁に火山の連なりを作る（たとえばカスケード山脈のような）。 この水はもともと水圏-大気系の一部だったが、沈み込みプロセスを経たため、もはや水圏-大気系の一部とはみなされない。 火山ガスに含まれるもう一つの主要な水源は、隕石水です。 これは基本的に雨水が直接、あるいは雨水を含む水域を経由して間接的に流入するものである。 水圏-大気圏系は水だけでなく、水に溶ける物質（酸素やその他の大気ガス）も供給している。
また、火山ガス（またはその一部）はマグマの脱ガスの結果である必要はないことを言及する価値があります。 近くの火山活動によって温められた地下水だけである場合もあります。 火山ガスは山頂の火口からだけでなく、山腹の割れ目（噴気孔）から放出されることもありますし、地面を通して拡散的に放出されることもあります（特に CO2 や He3 のような非反応性の種）。
気候と環境に対する火山ガスの影響
科学者は明らかに、将来の噴火に備えるために、火山の内部構造に対する洞察を得るために火山ガスを研究しています。 しかし、火山ガスが過去に地球の大気（および水圏）の組成に多大な影響を与え、将来も与え続けるという点でも、火山ガスを研究することは非常に興味深い。
地球の大気と水圏は火山ガスの組成に大きく影響するが、大気と水圏がともにマグマの脱ガスの結果である点は興味深い。 これらの地球圏の主要成分（窒素、二酸化炭素、水）は、すべて火山起源である（酸素は顕著な例外）。 原始地球は、おそらく完全に溶融していた。 それが冷えると同時に、火山性の水蒸気雲から雨水が凝縮して、低地に水がたまりはじめた。 原始時代の大気は、二酸化炭素も非常に豊富だった。 ほんの数十年前までは0.035%だったのですから、現在の0.04%は多いように思えるかもしれません。 これは、人間の活動によって引き起こされた可能性が高い、非常に急激な大きな変化です。 しかし、地球は過去に何十倍ものCO2濃度を記録したことがあるのです。 比較的最近（地球45億年の歴史の中では最近）、恐竜が地球を支配していた時代でさえ、空気中のCO2は少なくとも5倍はありました。
Iceland, Krafla Volcanoで火山性ガスから沈殿した硫黄のことです。 硫黄化合物（特に二酸化硫黄）は、気候や環境に深刻な影響を与える可能性があります。
したがって、火山ガスは地球の気候を変更する非常に影響力のある変数ですが、その影響方法は決して単純明快なものではありません。 火山から放出される二酸化炭素や他の多くの揮発性化合物（水蒸気や二酸化硫黄など）は強力な温室効果ガスであるが、反対に冷却効果を持つ物質もある。 特にSO2は、冷却と温暖化の両方の役割を担っていることが注目される。 温室効果ガスとして大気を暖めるが、硫酸エアロゾルを形成して成層圏に数年間とどまり、入ってくる太陽放射を散乱させるヘイズとして明らかに冷却効果を持つ。
火山噴火の大部分は、気候や環境に非常に限定的かつ局所的に影響を与える。 これは、（1）放出されるガスの量が少ない、（2）噴火が十分に長く続かない、（3）噴火雲が成層圏に侵入するほど高く到達しない、などの理由によるものである。 対流圏のエアロゾルは1週間以内に洗い流されてしまうので、後者は非常に重要です。 また、噴火の期間も非常に重要である。なぜなら、環境に長期的な影響を与えるためには、海洋大気の気候システムが火山の擾乱と平衡状態になる必要があるからである。 たとえ噴火が比較的強力であったとしても、噴火が数ヶ月しか続かないのであれば、それは起こり得ません。
アイスランドのストロックル（アイスランドで最も有名な間欠泉）付近の地熱地帯
気候に対する最も厳しい影響は、非常に大規模で長く続く玄武岩噴出からもたらされます。 なぜ玄武岩質の噴火である必要があるのでしょうか。 一般的な珪酸質噴火では火山ガスが多く含まれないのでしょうか？ 確かにそうですが、珪長質噴火の火山ガスの大部分は水蒸気なので、地球の気候や環境を破壊することはないのです。 一方、玄武岩質の噴火は二酸化硫黄を多く含み、長期的な環境破壊を引き起こす可能性が高いのです。 洪水性玄武岩噴火は、強力で持続時間が長く、硫黄を多く含むため、非常に大きな影響力を持つのです。
現在、科学者たちは、洪水による玄武岩の形成と地球史における主要な絶滅事件とを結びつけることが多くなっている。 6500万年前の恐竜の絶滅は、間違いなく環境に悪い影響を与えたユカタン半島の衝突現象と長い間関連付けられてきた。 しかし、それは瞬時の出来事であり、短時間の影響であるため、唯一の原因であるとは考えにくい。 大量絶滅を引き起こすには、海洋と大気の化学反応を常に変化させるために、数千年とは言わないまでも、数百年の時間が必要である可能性が高いようだ。 この仮説は、恐竜の支配を終わらせた白亜紀末の絶滅イベントが、デカン洪水の玄武岩イベントと関連していることから、さらに信用されるようになった。 2億5千万年前のもっと深刻な絶滅事件も、シベリアの大規模な洪水玄武岩の形成と同時期である。 約6億5000万年前。 地球の歴史におけるこの時期は、スノーボールアース現象と呼ばれています。 地球の大部分が氷に覆われ、地球の反射率（アルベド）が著しく上昇し、地球をさらに冷やすことになったのです。 本来なら、もう元の状態には戻れないはずの状況です。 ところが、どういうわけか、そうなってしまった。 火山と火山ガスは、特に気候や大気を変化させる重要かつ複雑な役割を担っているのです。 現在のバックグラウンドレベルの火山活動は、地球温暖化や地球環境の変化に大きく寄与していないことが分かっています。 しかし、地球の歴史は、火山がそのような力を持っていることを明確に示している。
Fumarole on Kilauea Iki lava lake in Hawaii.
Hazards associated with volcanic gases
Volcanic gases are relatively minor hazard if we count the casualties while keeping the fatality caused by pyroclastic density current (PDC) 脇へ追いやられた火砕流が引き起こす犠牲者は、比較的少ないようです。 PDCは非常に致命的ですが、この現象は単に火のようなガス雲であるだけでなく、さまざまな大きさの岩石質の物質が混在しているため、通常は別扱いされます。 火山ガスによる死者数は全体としては比較的少ないのですが、窒息死は決して気持ちのよい死に方ではないでしょう。 1162>
火山ガスの一般的な成分のほとんどは、濃度が高くなると人間や他の生物にとって有害です。 死亡や健康被害を引き起こす主な原因は、二酸化炭素、二酸化硫黄、硫化水素、塩酸、フッ酸、硫酸です。
HawaiiのKilauea Volcanoの山頂カルデラから上昇した火山ガス。
Carbon dioxide
Carbon dioxideは少量では無害ですが（空気の0.04％がCO2）、十分に濃縮するとほとんど即座に昏睡状態に陥ります。 CO2は無臭、無色で、空気より濃度が高い。 火山活動地域では、穴やクレーター、窪みに行く前に、このガスが充満している可能性があるので、よく考えてから行くようにしなければならない。 二酸化炭素は、火山ガスに関連して多くの死傷者を出しています。 特に有名なのは、カメルーンで1700人の死者を出したニョス湖の事件です。 この事件については、すでに他でよく紹介されていること、また、注目すべき事件ではあるが、決して広く知られている事件ではないことから、詳細は割愛させていただく。 湖からこれほど急速に大規模な二酸化炭素が放出された例は、2つしかない（それぞれ1986年のニョス湖事件と1984年のモノウン湖付近の事件）4。 土壌中の二酸化炭素が多すぎて木の根が酸素を吸収できなくなると、大きな木でさえ枯らしてしまう。 最も有名なのは、カリフォルニア州のインヨー国有林である。 私自身は地質写真を撮るのが趣味なのですが、この場所で乾燥した木々を目の当たりにしながら、どうやら写真を撮り損ねたようです。
Sulfur dioxide
Sulfur dioxideは、1ppm（100万分の1）の低濃度ですでに検出される独特の鋭いにおいを持っています。 キラウエア火山の溶岩の近くで呼吸したとき、鼻を強く刺激され、即座に振り向いて走ったことを覚えています。 それは、1ppmをはるかに超える濃度のSO2の臭いだった。 皆さんも感じたことがあるのではないでしょうか。 マッチを鼻に近づけて火をつけると、ヒリヒリとした不快感を感じることがあるが、これも同じ硫黄化合物によるものである。 二酸化硫黄は空気中の水分と反応して硫酸を生成し、酸性雨として降るほか、太陽からの放射線を散乱させて、平均気温を下げる。 キラウエア火山
火山ガスには硫黄が多く含まれており、特に苦鉄質組成の溶岩が多い。 明るい黄色の鉱物は元素状硫黄です。 硫黄噴気孔はソルファタラとして知られている。 ハワイのサルファーバンクス
硫化水素
硫化水素も有毒ガスで、腐った卵のような独特の不快なにおいがします。 というのも、腐った卵というのは、今ではなかなか手に入らない珍品だからです。 とにかく、この硫黄化合物とその臭いは、火山活動の活発な地域では目につきやすく、非常に一般的なものである。 また、そのガスは空気より重く、低い場所に集中する傾向がある。 1971年、日本では6人のダウンヒルスキーヤーが、このガスが充満した窪地を通過する際に、ほとんど即死状態に陥った4。
HCl and HF
火山地帯から出る煙は、硫酸だけでなく、塩化水素とフッ化水素のために酸性である。 前者は胃酸の主成分で、炭酸塩岩の検査（石灰岩かドロスト岩かの判定）に便利なので、本格的な野外地質学者なら誰でも小瓶に入れて持ち歩いている。 塩酸は、私たちの生活にとってそれほど深刻な脅威ではありませんが（もちろん、死亡事故は起きていますが）、酸性雨の原因となり、呼吸困難を引き起こし、目を刺激します。 ハワイでは、溶けた溶岩が海へ流れ、海水に溶けた塩イオンと水が化学反応を起こして塩酸が発生し、溶岩ヘイズ（またはラゼ）が形成されています。 フッ化水素酸（HF）も地質学者によって使用されますが、この物質は本当に厄介なものなので、今回は慎重に管理された条件下で実験室内で使用されます。 皮膚への刺激が強く、火傷の治りが遅い。
ハワイのラバレーズ（溶岩＋ヘイズ）。 この煙の雲は水蒸気で構成されていますが、塩酸も多く含まれています。 
塩酸は、海水がその中に溶けている塩（塩化ナトリウム）と反応することによってできます。
では、火山ガスに伴う危険を避けるためにはどうしたらよいでしょうか。 それは実に簡単です。 火山に近づかないようにすれば、何も悪いことは起こりません。 しかし、もしあなたが聞きたくなかったことなら、濃いガスがたまりやすい低い場所を絶対に避けることと、風向きに注意することをおすすめします。 もし、本当に危険な場所に行かなければならないのであれば、あなたはプロの火山学者で、良いガスマスクと防護服を持っているので、自分が何をしているか分かっていることを望みます。
Geothermal Area in Iceland near Viti Maar 泥壺と黄色い硫黄があるところ。
Muddy fumarole (mudpot) in Iceland.
Another mudpot in Iceland.
1.アイスランドにある噴気孔のこと。 Jackson, J. A. (1997). 地質学用語集
2.Gerlach, T. M. (1999). 火山ガス． で。 Encyclopedia of Geochemistry (Encyclopedia of Earth Sciences Series)
3. Delmelle, Pierre & Stix, John (1999). 火山ガス. In: Encyclopedia of Volcanoes
4. Williams-Jones, Glyn & Rymer, Hazel (1999). 火山ガスの危険性. In: Encyclopedia of Volcanoes