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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Research on diversity and preparing processes of caldera-forming silicic eruptions

Research Project

Project/Area Number 15H03745
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

中川 光弘  北海道大学, 理学研究院, 教授 (50217684)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 栗谷 豪  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80397900)
吉村 俊平  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20706436)
松本 亜希子  北海道大学, 理学研究院, 技術職員 (20528260)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords巨大噴火 / カルデラ / 珪長質マグマ / 噴火準備過程 / マグマ供給系 / マグマ混合
Outline of Annual Research Achievements

H29年度も前年度に引き続き、カルデラ火山の巨大噴火履歴の特徴に基づいたタイプ区分を念頭におき、主としてそれぞれの代表的火山について、マグマ供給系の構造とその変遷および噴火プロセスについて検討した。さらにこれまでの成果を学会および学術誌で公表することも行った。
まず直前の先行する噴火のあるタイプとして鬼界火山および屈斜路火山の検討を行った。別課題で実施したボーリングコアを検討した結果、カルデラ形成後の噴火活動で、これまで知られていない複数タイプのマグマの存在を確認した。屈斜路火山ではKp4で明らかにした噴火推移に基づきマグマ供給系の検討を行った。その中で珪長質マグマは2種のマグマの混合物であることが明らかになり、その混合プロセスは噴火前の100~300年前から起こっていたこと、そしてその混合珪長質マグマに噴火の数時間から1ヶ月前にかけてマフィックマグマが貫入して、カルデラ形成噴火に至ったことが明らかになった。
先行する噴火のないタイプである支笏火山の4.6万年前のカルデラ形成噴火(VEI=7)については噴火推移とマグマ供給系の再検討を行った。その結果、従来は一連の噴火と考えられてきたカルデラ形成噴火には複数の時間間隙が存在することが明らかになった。そしてマグマ供給系の構造は屈斜路火山と類似しており、珪長質マグマは単一ではなく2種のマグマの混合物であること、その混合過程は噴火前の数百年前から起こっていたことが明らかになった。これに加え6万年前の噴火(VEI=6)についても噴火推移とマグマ供給系の検討を行った。その結果、この噴火ではカルデラ形成前のマグマプロセスの継続時間は100年以下であり、4.6万年前の噴火と比べると短時間であることがわかった。
これまでの成果は20編の論文として国内外の学会で発表されるとともに、査読付き学術誌に9編が公表され、そのうち6編が国際誌であった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究は当初計画以上に進んでいると考えている。その理由は以下のとおりである。
1)支笏火山ではカルデラ近傍で大規模な砂防工事が本研究課題と同時進行で進んでおり、極めて良好な大露頭が次々と出現している。そのことにより、火口近傍でのカルデラ噴火堆積物の全貌を観察することが可能となった。そして、通常の地表踏査では確認されていなかった噴火様式の時間推移の詳細が明らかになっただけではなく、噴火活動中の複数回の時間間隙も明らかにすることができた。
2)別予算でH28年度に実施した鬼界火山でのボーリング掘削では、既存研究では知られていないタイプの後カルデラ火山活動の存在を明らかにすることができた。このことにより大規模噴火から後カルデラ火山活動への推移について新たな知見を得ることが出来た。
3)鬼界火山ではH29年度に別予算によりボーリングを実施しており、カルデラ形成噴火の直前に噴出した長浜溶岩の活動の開始から終了までの試料を回収できた。そのことにより長浜溶岩の活動からカルデラ形成噴火にいたる過程を検討できると考えている。
4)屈斜路火山では隣接する摩周火山を対象とした地熱探査のための調査やボーリング調査が国や自治体によって行われており、そのコアを検討する機会に恵まれている。それにより屈斜路火山だけではなく摩周火山についても新たな知見が認められており、研究の進展が認められる。

Strategy for Future Research Activity

H30年度は、これまで検討した火山および噴火事象に関する研究成果のとりまとめに重点をおく。まず支笏火山では4.6万年前のカルデラ噴火活動の新たに認められた時間間隙に注目して、マグマ供給系の構造とそこでのマグマプロセスの時間変化について検討する。鬼界火山では本研究期間中に実施されたボーリングで明らかになった、カルデラ噴火前の長浜溶岩と噴火後の後カルデラ火山に重点をおき、それらとカルデラ噴火との関連について検討する。屈斜路火山および摩周火山については、別課題および地熱探査に伴うボーリングやトレンチ掘削のデータを収集し、今後の研究課題を明らかにする。これら上記の成果については順次、学術雑誌に論文を投稿する。
H30年度は本研究課題の最終年度であるので、これまでの研究を総括する。そして、その研究成果をもとに、カルデラ火山およびカルデラ形成噴火研究の未解決の課題を明らかにし、次の研究計画に反映させる。

  • Research Products

    (29 results)

All 2018 2017

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 8 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Differentiation of a hydrous arc magma recorded in melt inclusions in deep crustal cumulate xenoliths from Ichinomegata maar, NE Japan.2018

    • Author(s)
      Yanagida, Y., Nakamura, M., Yasuda, A., Kuritani, T., Nakagawa, M., and Yoshida, T.
    • Journal Title

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      Volume: 19 Pages: 838-864

    • DOI

      10.1002/2017GC007301.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Chlorine diffusion in rhyolite under low-H2O conditions.2018

    • Author(s)
      Yoshimura, S.
    • Journal Title

      Chemical Geology

      Volume: 483 Pages: 619-630

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2018.03.032

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 火山噴火を中枢制御するマグマの発泡とガス輸送の実態2018

    • Author(s)
      吉村俊平
    • Journal Title

      可視化情報

      Volume: 38 Pages: 16-20

  • [Journal Article] 北海道中央部、美瑛~上川地域に分布する十勝カルデラ周辺の火砕流堆積物のFT年代及びU-Pb年代2017

    • Author(s)
      西来 邦章、石毛 康介、島田 駿二郎、中川 光弘
    • Journal Title

      火山

      Volume: 62 Pages: 83~94

    • DOI

      10.18940/kazan.62.2 83

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 北海道東部、アトサヌプリ火山における水蒸気噴火の発生履歴2017

    • Author(s)
      長谷川健・中川光弘・宮城磯治
    • Journal Title

      地質学雑誌

      Volume: 123 Pages: 269-281

    • DOI

      10.5575/geosoc.2016.0051

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluid-fluxed melting of mantle versus decompression melting of hydrous mantle plume as the cause of intraplate magmatism over a stagnant slab: implications from Fukue Volcano Group, SW Japan.2017

    • Author(s)
      Kuritani, T., Sakuyama, T., Kamada, N., Yokoyama, T. and Nakagawa, M.
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: 282-283 Pages: 98-110

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2017.02.011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A petrological and geochemical study on time-series samples from Klyuchevskoy volcano, Kamchatka arc.2017

    • Author(s)
      Bergal-Kuvikas, O., Nakagawa, M., Kuritani, T., Muravyev, Y., Malik, N., Klimenko, E., Amma-Miyasaka, M., Matsumoto, A. and Shimada, S.
    • Journal Title

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      Volume: 172 Pages: 35

    • DOI

      10.1007/s00410-017-1347-z.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mantle hydration and the role of water in the generation of large igneous provinces.2017

    • Author(s)
      Liu, J., Xia, Q.-K., Kuritani, T., Hanski, E. and Yu, H.-R.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Pages: 1824

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01940-3.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-Nb hawaiite-mugearite and high-Mg calc-alkaline lavas from northeastern Iran: Oligo-Miocene melts from modified mantle wedge.2017

    • Author(s)
      Ahmadi, P., Ghorbani, M. R., Coltorti, M., Kuritani, T., Cai, Y., Fioretti, A. M., Braschi, E., Giacomoni, P. P., Aghabazaz, F., Babazadeh, S., and Conticelli, S.
    • Journal Title

      International Geology Review

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1080/00206814.2017.1416502.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 北海道南西部ニセコ火山群、イワオヌプリ火山の形成史と活動年代2017

    • Author(s)
      松尾良子・中川光弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 北海道滝川単成火山群及び暑寒別火山の岩石学的研究:島弧会合部におけるマグマの時空変遷2017

    • Author(s)
      榎枝竜之介、中川光弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] カルデラ陥没を起こすプリニー式噴火の特徴.支笏降下火砕物の例,2017

    • Author(s)
      山元孝弘・中川光弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 北海道北部、利尻火山に産するカルクアルカリ安山岩の岩石学的成因2017

    • Author(s)
      谷内元・栗谷豪・中川光弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 大規模珪長質マグマ系の多様性とその成因2017

    • Author(s)
      中川光弘・松本亜希子・長谷川健
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 北海道中央部, 旭岳の形成史:特に完新世の水蒸気噴火履歴および噴火様式について2017

    • Author(s)
      石毛康介・中川光弘・石塚吉浩
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 九州南部、7300年前の鬼界カルデラ形成噴火(K-Ah)の岩石学的研究2017

    • Author(s)
      松本亜希子・中川光弘・小林恭平・前野深
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 支笏-洞爺火山地域・後期更新世のテフラ層序の再検討2017

    • Author(s)
      宮坂瑞穂・中川光弘・三浦大助・上澤真平・古川竜太・松本亜希子
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] Petrological and Geochemical Study of Sundoro Volcano, Central Java, Indonesia: Temporal Variations in Differentiation and Source Processes in the Growth of an Individual Arc Volcano2017

    • Author(s)
      Haryo Edi Wibowo, Mitsuhiro Nakagawa, Ryuta Furukawa, Akira Takada, Oktory Prambada
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Petrological monitoring of eruptive activity since AD 2006 at Sakurajima volcano, Southern Kyushu, Japan: Implication of the activation in AD 20152017

    • Author(s)
      Akiko Matsumoto, Mitsuhiro Nakagawa, Masato Iguchi
    • Organizer
      IAVCEI 2017 meeting, Portland.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Diversity and origin of large silicic magma system: Comparative petrological studies of recent caldera-forming eruptions in Japan,2017

    • Author(s)
      Mitsuhiro Nakagawa, Akiko Matsumoto, Takeshi Hasegawa, Fukashi Maeno
    • Organizer
      IAVCEI 2017 meeting, Portland.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Eruptive history, structure and magmatic change at Yotei volcano, southwest Hokkaido, Japan2017

    • Author(s)
      Shimpei Uesawa, Mitsuhiro Nakagawa, Akane Umetsu
    • Organizer
      IAVCEI 2017 meeting, Portland.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 西之島マグマへのスラブ影響2017

    • Author(s)
      佐野貴司・栗谷豪・栗岩薫・谷健一郎・中川光弘
    • Organizer
      日本火山学会2017年度秋季大会
  • [Presentation] 利尻火山、カルクアルカリ安山岩の苦鉄質端成分2017

    • Author(s)
      谷内元・栗谷豪・中川光弘
    • Organizer
      日本火山学会2017年度秋季大会
  • [Presentation] Tephrastratigraphy and tephrochronology of the Shikotsu-Toya volcanic field, Hokkaido, Japan: Beginning and development of silicic volcanism at an arc-arc Junction2017

    • Author(s)
      Mitsuhiro Nakagawa, Mizuho Amma-Miyasaka
    • Organizer
      the 2017 Geoscience Society of New Zealand Annual Conference, Auckland.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chlorine mapping as a new tool to investigate the degassing processes of silicic magma2017

    • Author(s)
      Yoshimura S., Nakagawa M., Matsumoto A.
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 流紋岩質メルトの発泡実験と溶岩ドーム爆発条件の制約2017

    • Author(s)
      吉村俊平・谷口瑞帆
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2017年大会
  • [Presentation] 等化学ポテンシャルモデルから予想される地殻流体組成;堆積盆流体の例2017

    • Author(s)
      吉村 俊平
    • Organizer
      日本鉱物科学会2017年年会
  • [Presentation] Fluid-fluxed melting of the mantle as the cause of intraplate magmatism over a stagnant slab: implications from Fukue Volcano Group, SW Japan2017

    • Author(s)
      Takeshi Kuritani, Tetsuya Sakuyama, Natsumi Kamada, Tetsuya Yokoyama, Mitsuhiro Nakagawa
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fluid-fluxed melting of the mantle as the cause of intraplate magmatism over a stagnant slab: evidence from Fukue Volcano Group, SW Japan2017

    • Author(s)
      Takeshi Kuritani, Tetsuya Sakuyama, Natsumi Kamada, Tetsuya Yokoyama, Mitsuhiro Nakagawa
    • Organizer
      Goldschmidt Conference 2017, Paris
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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