Magma mass redistribution process in active volcanoes, revealed by broadband gravity observations
| Project/Area Number |
22K03777
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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 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
風間 卓仁 京都大学, 理学研究科, 助教 (20700363)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 活動的火山 / 重力観測 / マグマ質量 / 火道内マグマ対流 / トンガ火山噴火 / 大気重力波 / スケールファクター |
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| Outline of Research at the Start |
火山内部における質量変動現象（例えばマグマの移動や密度変化など）を把握することは、火山活動を監視し予測するという意味において防災・減災の観点上非常に重要であり、火山噴火のダイナミクスを理解するという観点において基礎科学的にも興味深い研究テーマである。そこで本研究は、日本国内の活火山周辺で重力加速度の観測を実施し、得られたデータを詳細に解析することで、火山内部のマグマ質量の分布やその時間変化を把握し、質量変動の観点から火山活動を詳細に理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は活動的火山において広帯域の重力観測を実施し、火山内部のマグマ質量移動プロセスを解明することを目標としている。本課題の2年度目に当たる2023年度は以下の研究を実施した。
(1) 重力計の検定観測： 相対重力計で得られる重力値の系統誤差や器差を低減するため、北海道から沖縄に至る長距離測線で相対重力計の検定観測を実施した。その結果、複数の相対重力計のスケールファクターを高精度に決定したほか、相対重力計のスケールファクターが読取値に対して線形的に変化していることを示した。
(2) 火山での重力連続観測： 火山地域における短い時間スケールの重力変化を捉えるため、阿蘇・桜島の各火山で相対重力の連続観測を継続した。その結果、阿蘇火山では噴火活動に伴って重力値がステップ的に変化する様子を確認した。
(3) 京大での重力連続観測： 各火山における新たな連続観測点の増設を念頭に、京都大学で相対重力連続観測を試験的に実施した。その結果、2022年1月15日トンガ火山噴火の気圧変動に伴って約1 microGal未満の重力変化を検出することに成功し、この重力変化は大気重力波の理論によって定量的に再現できることを示した。
(4) キャンペーン重力測定： 火山地域における質量時空間変動を把握するため、箱根・阿蘇・桜島の各火山でキャンペーン相対重力測定を実施した。特に、桜島火山では重力変化の空間分布を密に捉えるために、2023年秋の重力測定において測定点を増設した。その結果、桜島中央部では最大+4.3 microGal/yrの重力増加が継続しており、この重力増加は桜島中央部直下の海抜下2.5 kmにおける+6 * 10^9 kg/yrの質量増加で説明可能であることが分かった。この質量増加は、火道内マグマ対流に伴う脱ガスマグマの密度増加を反映していると考えられる。
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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
本研究課題は申請時点において、[1]火山における広帯域重力観測、[2]重力計検定および重力データ補正、[3]質量変動のモデル化、および[4]質量変動モデルの一般性検証を実施することとしていた。また、これらの研究に関連し、重力計1台のオーバーホールを実施する予定としていた。
本課題のこれまでの研究期間（2022年度～2023年度）において、[1]については複数の火山で広帯域重力観測を実施済みであり、特に桜島火山では重力時空間変化を詳細に捉えられるようになってきた。[2]については日本縦断測線を用いた重力計の検定や、陸水変動に伴う重力変化の補正を実施し、この研究の一部は論文の形で報告済みである。[3]については桜島火山で既に質量変動モデルを構築済みであり、またトンガ火山噴火に伴う重力変化についても大気重力波モデルでよく説明できることを確認済みである。さらに、2023年度には本研究の予算を用いてラコスト型相対重力計G892のオーバーホールを実施し、2023年秋の桜島キャンペーン重力測定においてG892重力計が問題なく機能していることを確認した。
このように、本課題は[1]～[3]の点において計画通り進展しているものの、[4]についてはこれまでの研究期間で十分な検討がなされていない。[4]については各火山での重力観測を今後も継続し、それらのデータを比較することで実現できると期待される。以上のことから、本研究課題の現時点での自己評価を「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、今後も各火山での広帯域重力観測を継続した上で、観測データの解析・モデル化や統合的な解釈を行う。具体的には、箱根火山および桜島火山では年2回、阿蘇火山では月1回の相対重力キャンペーン測定を実施し、重力時空間分布のデータを蓄積させる。また、阿蘇と桜島では、連続観測用に設置されている各重力計の保守作業を実施し、今後の火山活動に備えて重力時間変化の連続観測を継続する。その上で、各重力データを逐次解析し、火山内部の質量変動をモデル化する。さらに、重力データから推定された質量変動モデルを各火山で比較し、火山内部の質量変動プロセスに関して共通点や相違点を整理する。以上の研究内容については、随時学会発表や論文の形で成果発表し、観測データの公開も進めていく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Presentation] NICT光原子時計の重力赤方偏移に起因する不確かさ軽減とその定量的評価に向けた測地観測 その３2023
Author(s)
市川隆一, 蜂須英和, 関戸衛, 井戸哲也, 平岡喜文, 針間栄一郎, 深谷俊太朗, 松尾功二, 中島正寛, 服部晃久, 青山雄一, 福田洋一, 今西祐一, 本多亮, 風間卓仁
Organizer
日本地球惑星科学連合2023年大会
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