兵庫県立大学、知床硫黄山の大量の溶融硫黄が地下で生まれる仕組みを研究で解明

兵庫県立大学は2026年10月15日、知床硫黄山で溶融硫黄(溶けて液体になった硫黄)が生まれる仕組みの研究を発表した。兵庫県立大学、京都大学、大阪市立自然史博物館の研究者らが参加した。

何が明らかになったのか

研究グループは、地下水にマグマを起源とする水が混ざり、温泉の中で硫黄が生じる仕組みを示した。水が混ざる際の温度を176℃と推定している。硫黄の融点(固体が溶ける温度)を超えるため、硫黄は生成時から液体だとしている。

知床硫黄山では、大量の溶融硫黄を噴出する噴火が過去に4回記録されている。1936年には、当時の日本の年間消費量に匹敵する11万6000トンの液体硫黄が噴出した。

このときは標高600mの1号火口から噴出し、カムイワッカ川などへ流れた。硫黄の純度はほぼ100%で、日本特殊鉱業が肥料や火薬の原料として採掘した。

かんたんに言うと

地下で、別々の場所から来た水が合流する仕組みだ。たとえるなら、水の通り道に、熱い水と反応の材料が途中から加わるようなものだ。

研究グループによると、標高860m前後に降った雨は、帯水層(水を蓄え、通す地層)に入り、地下水として流れ下る。標高700m付近で、安山岩水と呼ばれるマグマ起源の水が混ざる。

さらに、二酸化硫黄や硫化水素も地下水に混ざり、温泉になるという。その温泉の中で二酸化硫黄と水が反応し、硫黄が生じるとしている。

温泉は帯水層を流れ下り、カムイワッカ川の右岸(北岸)に湧くという。地表に出てくる温泉と、地下での硫黄生成をつなぐ説明だ。

水の分析から地下の経路を探る

研究グループは、1号火口などの温泉水と周辺の河川水を分析した。調べたのは水素・酸素同位体比だ。水に含まれる水素と酸素について、種類ごとの割合を調べることで、水の由来を探った。

研究グループによると、現在のカムイワッカ川の温泉水に占める安山岩水は11～12%程度だ。活動期にこの割合が増えると、硫黄が大量に生じる可能性を示している。

また、安山岩水の増加が1936年の大規模な溶融硫黄噴出につながったと考察した。これは研究グループによる過去の噴火の説明だ。研究論文は2026年7月8日、火山学・地熱学の国際学術誌で公開された。

まとめ

今回の研究は、大量の液体硫黄が生じる仕組みを、地下水とマグマ起源の水の混合から説明したものだ。温度だけでなく、水の由来や混ざる割合に目を向けることで、硫黄が大量に生じる条件の理解が進む可能性がある。