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マグマ過剰圧とその時間変化の追跡による爆発的割れ目噴火推移過程の解明

Research Project

Project/Area Number 22K03785
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

下司 信夫  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, 研究グループ長 (70356955)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords割れ目噴火 / マグマ減圧率 / メルト包有物 / 桜島 / 火山 / 噴火 / マグマ / 火道
Outline of Research at the Start

高い時間精度でその噴火推移が記録され,また現存する噴出物の噴火推移にそった対比が行われている桜島大正噴火をおもな対象とし,噴火の開始から終息に至る時系列に沿ったマグマ噴出率を噴出物分布解析により復元し,また火道内マグマ上昇速度を噴出物中の水拡散プロファイル解析により明らかにし,それらを総合して火道形状と火道内過剰圧の変化を噴火開始から爆発的噴火終了までの期間追跡する.

Outline of Annual Research Achievements

桜島の代表的な割れ目噴火である大正噴火、安永噴火、文明噴火の噴出物の層序解析による噴火推移の把握を行うとともに、それぞれの噴出物から層序に沿って試料を採取し、その時間変化を解析した.大正噴火の噴出物は桜島の東部黒神地区および西部の湯之平地区で、東西の火口列の試料をそれぞれ採取した.とくに西部の湯之平地区では噴火最初期の細粒噴出物を見いだしその採取に成功した.
桜島大正噴火の噴出物のガラス包有物の含水量とその水拡散プロファイルを取得し、噴火層序に沿って噴火最初期からプリニー式噴火最盛期、その後の火山灰放出期の6試料を比較した.ガラス含水量は、EDSを用いた酸素定量による含水量推定方法を用いた.ガラス湾入部の含水量変化を60プロファイル以上取得し、マグマ噴出時の温度・ガラス化学組成から推測されるシリケイトメルト中の水の拡散速度を用いて、プロファイルから推測される平均的な減圧速度を推測し、それを層序に沿って検討した.その結果、噴火初期の爆発性がやや低い最初期には減圧速度は低かったものが、爆発性の高い初期の軽石噴火ステージではマグマ減圧速度が上昇し、5×10^4Pa/s程度まで加速した.その後、軽石噴火に引き続く火山灰放出ステージの噴出物では過剰圧が低下し、低い減圧速度で噴出していたことが判明した.軽石噴火ステージ内での時間変化ははっきりとした傾向を見出すことは難しかった.また、得られたマグマ上昇速度から割れ目火道の開口幅はプリニー式噴火最盛期でも1m程度であることを明らかにし、これは測地学的データから期待される開口幅よりも1桁小さい開口幅であることを示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

桜島の3回の割れ目噴火の噴出物の野外調査及び試料採取を実施し、最新の大正噴火噴出物を中心としてメルト湾入部の含水量及び含水量プロファイルの測定とそれによる減圧速度の予察的な結果を得ることができた.とくに大正噴火については層序に沿った試料採取とプロファイル解析を実施し、噴火推移に沿ったマグマ減圧率の変化を抽出した.年度後半二十氏予定であった、より古い二つのプリニー式噴火に対する解析は、担当者の機関間異動などのため、計画よりも遅れている。また、同様の手法を用いて解析した姶良カルデラの噴出物の含水量プロファイルとそれに基づくマグマ溜まり減圧過程の国際論文を公表することができた.

Strategy for Future Research Activity

大正噴火についてはデータ整理を行い、マグマ上昇速度の時間変化についてとりまとめ論文公表を行う.文明・安永の二つの噴火に関しては、大正噴火と同様に減圧速度の推測をガラスワン入部を用いて実施する。大正噴火については気泡数密度解析を実施し、マグマ減圧速度について独立な情報から支持情報を得る。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Caldera collapse thresholds correlate with magma chamber dimensions2023

    • Author(s)
      Geshi Nobuo、Miyagi Isoji、Saito Genji、Conway Chris E.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34411-5

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 火山災害軽減のための地質情報2023

    • Author(s)
      下司信夫
    • Journal Title

      月刊地球

      Volume: 45 Pages: 15-25

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 桜島 1914 年噴火のプリニー式噴火期のマグマ上昇過程2023

    • Author(s)
      下司信夫
    • Organizer
      日本火山学会2023年秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Decompression of magma chamber toward caldera collapse and eruption of voluminous ignimbrite2023

    • Author(s)
      Geshi, N., Miyagi, I., Saito, G. Conway, C.E.
    • Organizer
      International Union of Geodesy and Geophysics2023 Assembly
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Different styles of magma chamber decompression revealed by VEI 7 caldera-forming eruptions at Aira and Kikai calderas in Japan2023

    • Author(s)
      下司信夫・斎藤元治・宮城磯治・Conway Chris
    • Organizer
      IAVCEI 2023 Scientific Assembly
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 姶良・鬼界カルデラの形成噴火におけるマグマ溜まり減圧過程2022

    • Author(s)
      下司信夫・斎藤元治・宮城磯治・Conway Chris
    • Organizer
      日本火山学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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