粘弾性地殻変動シミュレーションモデルによる巨大噴火準備過程の解明

Research Project

Project/Area Number	22K03784
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	山崎雅国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30760235)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	粘弾性応力緩和 / 粘弾性緩和 / マグマ供給 / 応力蓄積 / 緩和時間 / 地殻変動シミュレーション / 粘弾性モデル / 巨大噴火準備過程
Outline of Research at the Start	甚大な災害をもたらしうる火山噴火活動の源は、地下で岩石が溶けたマグマである。しかし、そのマグマを大きく溜め込んでいるのに噴火活動が不活発な火山もあれば、マグマを大きく溜め込んでもいないのに活発な噴火活動をみせる火山があるのはナゼなのだろうか？本研究は、粘弾性地殻変動シミュレーションモデルを使って、マグマ供給による応力蓄積と地温が高い火山で顕著にあらわれる応力緩和（粘性流動）に支配されたマグマ溜まり周辺の応力状態を予測し、噴火しないでマグマを溜められる理由と噴火してしまいマグマを溜められない理由を明らかにすることで、大きくマグマを溜め込んだ火山で生じうる巨大噴火の準備過程を解明していく。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、測地学的・地震学的研究成果から制約された力学的構造を持つ３次元線形マックスウェル粘弾性地殻変動モデルを用いて、1914年の桜島火山噴火以降の姶良カルデラ下における地殻の応力状態の変遷、つまり1914年噴火による応力状態の変化が、それに対する粘弾性応答及びその後のマグマ供給（及び排出）と1946年噴火に対する粘弾性応答により、どのように回復するのかを予測し、その予測量をこれまでの噴火活動度と比較して、噴火発生時の応力状態について考察した。1914年噴火に対する粘弾性応答による応力回復は、測地学的・地震学的研究成果から要請される局所的な低粘性領域（LVZ: Low Viscosity Zone）の影響で、1934年頃までは速やかに、しかしそれ以降は非常に緩やかに、進行することがわかった；変動を律速する粘性率がLVZの内側（低粘性側）から外側（高粘性側）へと変遷する。1934年頃以降は、主にマグマ供給により、応力状態の回復がなされるが、1946年噴火直前においては、1914年噴火直前の状態にまで応力状態は回復していないことがわかった。その後のさらなるマグマ供給により、1960年頃には、1914年噴火直前の状態へと回復するが、ちょうどこの頃から、それまでは散発的だった桜島火山の噴火活動が継続的に起こってくることがわかった。しかし、マグマ供給による応力蓄積が進むほど噴火活動もより活発になってくるというわけではない。現在の姶良カルデラ下の地殻の応力状態は、1914年噴火直前のそれを大きく上回って回復しており、噴火を起こすに相応しい状態と言えるかもしれないが、実際に噴火するかしないかは、他の効果、例えば、変動源への短時間マグマ供給率等に支配されているのかもしれない。