マグマの流動プロセスと火山性長周期地震に与える影響の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K14383
• Research Institution: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• Principal Investigator: 黒川 愛香 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 火山防災研究部門, 特別研究員 (40784715)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: マグマ / レオロジー / 火山

Outline of Annual Research Achievements

マグマのレオロジー的特徴は、温度や圧力、結晶配列によって劇的に変わる．そのレオロジー変化は、マグマの流動に起因した現象である火山性長周期地震の励起に繋がり得る．火山性長周期地震は噴火の前後に多発するため、マグマレオロジーとの関係から実際のマグマの挙動を掴むことが、噴火メカニズム解明の要となる．そこで本研究では、実験によってマグマレオロジーの詳細を調べ、その結果を土台に現実的なマグマ流動を再現し、長周期地震への影響を評価する．これらを通して噴火のメカニズムの解明と、噴火推移を予測する手がかりの発見に挑戦することを目的としている．
H29年度はまず、非定常状態のマグマレオロジーの測定に適した実験系を構築し、実験によってマグマレオロジーの詳細を調べることを開始した．実験の制御や作業を円滑に進めるため、また機器によるノイズを少なくするため、より小型な実験系にすべく、卓上電気炉を使用し、その中にアルミナ製サンプル容器を設置し、電気炉の上面にある穴からロッドを挿入することで、レオロジー測定を行うこととした．
一方、実験サンプルである1986年伊豆大島の割れ目噴火の溶岩噴出物の採取も行った．持ち帰ったサンプルは、エネルギー分散型X 線分析装置及び電子顕微鏡(SEM-EDS) を用いた分析により岩石学的特徴を調べた．さらに、溶岩噴出物を実験に適したサイズに切断し、溶融したサンプルとアルミナの反応が界面に限られることや、電気炉内の温度が一定であることを確認した後、本実験を開始した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初、平成29年度に1)実験系の構築、2)実験サンプルの採取と岩石学的特徴の把握、3)火山性地震と山体傾斜変化の解析を行うことを計画していた．この中で3)のみ行えていないが、実験は開始することができたので、概ね順調に進展していると言える．

Strategy for Future Research Activity

今後の研究では、初年度に構築した実験系を用いてせん断速度制御下での応力変化を、測定前の静置時間を変えながら測定する．また、せん断速度を徐々に増加あるいは減少させたときの応力変化など、サンプルの基本的なレオロジー的特徴を抜き出す実験も行う．このような実験を温度範囲がサブリキダス条件のときに行うことで、メルト中の結晶配列がレオロジーに与える影響を調べる．またレオロジー変化の要因を探るため、実験後にサンプルを急冷し、その内部構造をSEMで観察する．
さらに、初年度着手することのできなかった火山性地震と山体傾斜変化の解析も行いたいと考えている．この両者を合わせ、マグマ自体が保有する結晶配列の変化や非線形レオロジーに起因したマグマ流動モデル構築に向けて、実験から明らかになったマグマレオロジーの非線形的な特徴の数式化に試みる．

Causes of Carryover

当初の計画ではH29年度にレオメーターを購入する予定だったが、既存のものを使用して実験を始めたため．