2017 Fiscal Year Annual Research Report
A numerical modeling of conduit flow and crustal deformation during transition from effusive to explosive eruptions
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15K17741
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小園 誠史 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40506747)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 火山噴火 / 噴火遷移 / 火道流 / 地殻変動 / 数値モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山現象における非爆発的噴火から爆発的噴火への遷移過程について，本年度は１，２年目までに開発した火道流の流体力学モデルと地殻変動の弾性体力学モデルを統合した数値モデルを完成させた．このモデルの完成によって，マグマ溜まり体積・深さや火道径などの地質条件，揮発成分量や結晶量，ガス浸透率などのマグマ物性パラメータを広範に変化させる系統的な解析を実施することが可能になり，それらの条件やパラメータが噴火遷移中における地殻変動パターンに与える影響を定量的に明らかにすることができた．
完成した統合モデルによる解析の結果，「マグマ溜まり圧力極大→火道内浅部圧力極大」という時系列変化によって生じる地殻変動過程において，火道内浅部圧力の急増による火口近傍における歪の急激な変化が，爆発的噴火開始を直前に検知する重要な指標となることがわかった．一方で，火道内浅部の増圧中には，マグマ溜まりの減圧が生じるため，この減圧の効果によって噴火開始直前の歪変化が検知できなくなる場合がある．そこで本研究では，検知可能な歪変化をもたらす火道内浅部の増圧過程を支配するメカニズムを調べ，増圧源の量や深さが，マグマ上昇中のガス分離や結晶化を伴わない火道流によって解析的に求められることを明らかにした．その結果，マグマ溜まりにおける揮発成分量などのマグマ蓄積条件が，爆発的噴火開始直前の歪変化量や検知可能性に影響を与え得ることがわかった．広範なパラメータ解析の結果，火道浅部における発泡・増圧量が不十分になる低揮発成分量の場合，また，火道半径が約10m以下となって火道の増圧による歪エネルギーを十分に獲得できない場合を除いて，現実的な地質条件・マグマ物性のもとで，爆発的噴火開始直前の歪変化を検知できることがわかった．この成果は，地殻変動観測による噴火推移予測の実現に貢献する可能性がある．
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[Presentation] The dynamics of the 2011 Kirishima-Shinmoe-dake eruptions, Japan, revealed by tiltmeter, satellite, and weather radar observations2017
Author(s)
Kozono, T., Ueda, H., Ozawa, T., Koyaguchi, T., Fujita, E., Tomiya, A., and Suzuki, Y.J.
Organizer
IAVCEI General Assembly 2017
Int'l Joint Research / Invited
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