噴気に由来する全物質分析による火山活動予測：水蒸気噴火の準備過程の解明
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20K04081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17030:Human geosciences-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
齋藤 武士 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (80402767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
網田 和宏 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (20378540)
大沢 信二 京都大学, 理学研究科, 教授 (30243009)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | マグマ－熱水系 / 噴気 / 火山ガス / 水蒸気噴火 / 熱水系 / 自然電位 / 熱水 / 地磁気 / 焼岳 |
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| Outline of Research at the Start |
現在は静穏だが，活動活発化の兆候が伺える焼岳火山を対象に，噴気の観測と化学分析をもとに，火山体内部で進行する山体－マグマ－熱水の相互作用を包括的に復元する．火山噴出物や，噴気・熱水から析出する鉱物の晶出条件を決定することで，山体内部での岩石―熱水相互作用の物理・化学条件を推定し，水蒸気噴火とマグマ噴火の分岐条件の解明を目指すとともに，次の噴火活動の予測と噴火準備過程の解明を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球物理学的観測に基づく火山活動予測が一部の火山で成功を収めるようになってきたものの，小規模な水蒸気噴火による災害は後を絶たず，その活動予測は火山学に残された課題の一つである。本研究では，「水蒸気噴火はどこでどの様に準備され，トリガーされ，噴火へと至るのか？」という問いに対し，火山から放出される物質の中で最も移動速度が速い噴気（火山ガス）から，山体内部を探り，次の火山活動を推測する手法の提案を目指す。長野県と岐阜県の県境に位置する焼岳は1963年の水蒸気噴火以降静穏な状態を維持しているが，活動の活発化が懸念される活火山である。本研究では静穏な現在からデータを蓄積することで，次の噴火に備えるとともに，山体内部のマグマー熱水の相互作用とその変動システムの解明を目指す。2022年度までのコロナ禍の影響に加え，2022年5月末の地震活動による警戒レベルの引き上げの影響で計画が遅れており，研究期間の延長を行っている．2023年度は，これまで研究を行ってきた山頂周辺と山頂北東の噴気に加えて，山頂南西の噴気孔にアクセスし，噴気の採取と分析を行った．その結果，南西の噴気はH2，SO2，CO2，Heといったマグマ性流体の濃度が高く，深部の温度条件を保持したまま上昇・放出されていることが分かった．しかし噴気出口の温度は約101度と他の噴気孔よりも低く，またCH4濃度も高いことから，浅部熱水系の影響を受けている可能性もある．焼岳山体内部でのガスー熱水系の空間分布を考える上で重要なデータであり，さらに解析を加える予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は昨年度の遠隔観測で，他の噴気孔に比べて高いH2，SO2濃度を有していることが分かった山頂南西の岩坪谷噴気孔にアクセスすることに挑戦した．岩坪谷噴気は登山道を大きく外れ，急峻な斜面上に位置しているため，これまで我々のグループを含めて全く研究が行われていなかった．予備調査を行った結果，噴気孔の出口の位置が変化したことで，噴出孔へアクセスできることが分かったので，8月に現地調査を行い，噴気を採取した．噴気出口の温度は約101度と，これまで研究を行ってきた北峰南噴気孔の約110度より低い値を示したことは意外であったが，化学分析の結果，H2，SO2，CO2，Heといったマグマ性成分は高い濃度を示した．CO2/Heは焼岳の噴気でほぼ同じ値を示したことから，深部のガス供給源は共通で，山体上昇の過程で冷却・成分変化が生じていると考えられる．これまで噴気ガス分析や電磁気学的観測から，山頂から北東斜面にかけて熱水系が発達しており，南西側には熱水系の影響が弱いと考えていたが，今回の岩坪谷の結果は必ずしも南西の噴気が強いマグマの影響のみを受けて，高い噴出温度を有しているわけではないことがわかった．南西側にも熱水系が発達しているとしたら，それは北東側とどう違うのか，さらに検討を加える予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度も継続して噴気の観測と試料採取，電磁気学的観測を行い，静穏期のデータを蓄積するとともに，山体内部のマグマー熱水系に由来する変化を探る。ここ数年の研究により，定量的な議論ができる程度のデータが蓄積されてきた。この間の焼岳は黒谷火口の活発化や群発地震活動，さらに山頂付近での地震活動の活発化など，噴火へとは至っていないものの細かな活動変化が認められている。それらの変化と蓄積されたデータとを検証することで，マグマー熱水の相互作用とその変動システムの解明を目指す。特に2024年度はこれまでの研究データのとりまとめを積極的に行い，関連学会で研究成果を発表することで内外の研究者からの評価を得るとともに，研究成果の論文化に取り組む．
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
