The active volcano Mt. Zao: Study of shallow magma chamber structure and the time sclaes of magma chamber processes for the eruption

• Project/Area Number: 17K05701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Economic geology
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Masao Ban 山形大学, 理学部, 教授 (50208724)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新城 竜一 琉球大学, 理学部, 教授 (30244289)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: マグマ供給系 / マグマ混合 / 滞留時間 / タイムスケール / 累帯構造 / Sr同位体比 / 蔵王山 / 噴火予測 / 火山噴火 / マグマ / 噴火史 / 浅部マグマ / 深部マグマ / 火山 / 岩石・鉱物・鉱床学

Outline of Final Research Achievements

We performed petrologic study on eruption products of the Goshikitake, the newest edifice of Zao volcano, and obtained following results. (1) By examining whole rock and mineral chemistry, couple with mineral texture, we revealed the shallow magma chamber located ca. 6 km depth and was rather heterogeneous. (2) The diffusion calculations based on chemical zoning of orthopyroxene phenocrysts indicated that the longest residence time of the phenocrysts in the chamber after the injection of deeper mafic magmas was more than ca. 50 years and most frequently one was less than several years. (3) Sr isotopic analyses revealed eruption products from Okama crater has different origin from the other eruption products of Goshikidake.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

浅部マグマ溜りの詳細構造と噴火に至るタイムスケール解明を、噴出物の組織解析と各種化学組成分析を組み合わせて行ったことが特色であり意義が深いと考えられる。また、噴火が危ぶまれる火山について、噴火以前に物質科学的解析を行い、観測から得られる情報と融合させてその火山の状態把握と今後の推移について予測しようとする試みは学際的な貢献という点で意義があると考えられる。
本研究によって浅部マグマ溜りの詳細構造や噴火に至るタイムスケール及び地下で進行している現象もある程度推定された。これは現在火山研究で喫緊に行うべきと社会から要請されている噴火予測や噴火発生場の解明に関して大きな貢献となったと考えられる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Salamanca(スペイン)
• [Journal Article] 近代的噴火観測事例のない火山での噴火推移予測：蔵王火山の例 (2019)
  • Author(s): 伴雅雄・及川輝樹・山崎誠子・後藤章夫・山本希・三浦哲
  • Journal Title: 火山 Volume: 64 Pages: 131-138
  • NAID: 130007676210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure of the shallow magma chamber of the active volcano Mt. Zao,NE Japan: Implications for its eruptive time scales (2019)
  • Author(s): Nishi, Y., Ban, M., Takebe, M., Álvarez-Valero, M. A, Oikawa, T. and Yamasaki, S.
  • Journal Title: Journal of Volcanology and Geothermal Research Volume: 371 Pages: 137-161
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2019.01.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Exploring the Basa of the Volcano: A Case Study of an Active Stratovolcano, Mt. Zao, NE Japan (2018)
  • Author(s): Sato S, Ban M, Oikawa T, Yamasaki S, Nishi Y
  • Journal Title: Volcanoes, InTech Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Noble gas signals in corals predict submarine volcanic eruptions (2018)
  • Author(s): Alvarez-Valero, A.M., Burgess, R., Recia, C., de Matos, V., Sanchez-Guillamond, O., Gomez-Ballesteros, M., Recio, G., Fraile-Nuez, E., Sumino, H., Flores, J.A., Ban M., Geyer, A., Barcena, M.A., Borrajo, J., Compana J.M.
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 480 Pages: 28-34
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.05.013
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Evolution of the Magma Feeding System of the Komakusadaira Pyroclastics in Zao Volcano, Northeast Japan Arc (2019)
  • Author(s): Takebe, M, Nishi, Y, Ban, M
  • Organizer: 27th IUGG General Assembly, Montreal Canada
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蔵王火山，五色岳火砕岩類上部における噴火準備過程 (2019)
  • Author(s): 佐藤初洋・伴雅雄
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019 年大会
• [Presentation] 蔵王火山，御釜火口活動期における噴火準備過程 (2019)
  • Author(s): 佐藤初洋・伴雅雄
  • Organizer: 日本火山学会2019年度秋季大会
• [Presentation] 蔵王火山1895 年噴火の投出岩塊の噴出速度および噴出角の推定 (2019)
  • Author(s): 杉下七海・伴雅雄・常松佳恵・佐々木寿
  • Organizer: 日本火山学会2019年度秋季大会
• [Presentation] 蔵王山東麓、濁川・遠刈田地域のラハール堆積物ー堆積過程・発生要因・年代についてー (2019)
  • Author(s): 川嶌弘之介・伴雅雄・常松佳恵・片岡香子
  • Organizer: 日本火山学会2019年度秋季大会
• [Presentation] Pre-eruptive processes of Goshikidake pyroclastic rocks unit 4-5 deposits, Zao volcano, Japan: Zoning profiles of orthopyroxene phenocrysts (2018)
  • Author(s): Sato, M. and Ban, M.
  • Organizer: JpGU-AGU Joint Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蔵王火山、熊野岳山頂溶岩および馬の背溶岩における層序と岩石学的特徴 (2018)
  • Author(s): 伊藤直人、伴雅雄
  • Organizer: 日本火山学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 蔵王火山，五色岳火砕岩類 unit IV-5 のマグマ混合プロセス (2018)
  • Author(s): 佐藤初洋、伴雅雄
  • Organizer: 日本火山学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 蔵王火山，五色岳火砕岩類 unit IV-5 の噴火準備過程 (2018)
  • Author(s): 佐藤初洋、伴雅雄
  • Organizer: 日本鉱物科学会2018年年会
• [Presentation] 下部地殻マグマプロセス：東北日本第四紀フロント火山の同位体組成からの検討 (2018)
  • Author(s): 伴雅雄、木村純一、高橋俊郎、鵜沢由香、大場司、藤縄明彦、林信太郎、吉田武義、宮崎隆、Chan Qing、仙田量子、Vaglarov Bogdan、巽好幸
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Eruption history of Zao volcano (2018)
  • Author(s): Ban M
  • Organizer: 15th International Workshop on WATER DYNAMICS Deeper and Hotter in Frontier Earth
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蔵王火山、五色岳旧火山体の形成史 (2017)
  • Author(s): 西勇樹、伴雅雄、及川輝樹
  • Organizer: JPGU
• [Presentation] Temporal change of magma plumbing system in flourish time of Zao volcano, NE Japan (2017)
  • Author(s): Sato S, Ban M, Nishi Y, Oikawa T, Yamasaki S
  • Organizer: IAVCEI2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 蔵王山、古熊野岳-中丸山火山体のマグマ供給系の変化 (2017)
  • Author(s): 伴雅雄、佐藤真、西勇樹、及川輝樹、山崎誠子
  • Organizer: 日本鉱物科学会2017年年会
• [Presentation] 蔵王火山、熊野岳山頂溶岩および馬の背溶岩における層序とマグマ供給系の解明 (2017)
  • Author(s): 伊藤直人、伴雅雄
  • Organizer: 日本火山学会2017年度秋季大会
• [Presentation] 蔵王火山五色岳形成開始前後のマグマ溜まりの構造について (2017)
  • Author(s): 西勇樹、伴雅雄、及川輝樹、山崎誠子
  • Organizer: 日本火山学会2017年度秋季大会
• [Book] 日本地方地質誌2「東北地方」 (2017)
  • Author(s): 編集委員長吉田武義、副編集委員長永広昌之、伴雅雄
  • Total Pages: 693
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254167825
• [Remarks] 山形大学研究者情報
  • URL: http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp/html/631_ja.html
• [Remarks] research map
  • URL: https://researchmap.jp/read0169359
• [Remarks] 研究室紹介
  • URL: http://ksgeo.kj.yamagata-u.ac.jp/laboratories-j.html