2018 Fiscal Year Annual Research Report
爆発的火山噴火を誘発するマグマの破砕メカニズムの解明と噴火推移予測モデルの構築
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18H01296
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
奥村 聡 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40532213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小園 誠史 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40506747)
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マグマ破砕 / 爆発的噴火 / 減圧結晶化実験 / 噴火推移予測モデル / 脱ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山噴火の爆発性を決定づけているのは，地表へ上昇するマグマの破砕である．マグマ破砕は高粘性流体であるマグマの流れを，マグマの飛沫を含む低粘性ガス流へと変化させることで爆発的噴火を引き起こす．破砕メカニズムには，マグマ中に形成された気泡の体積が十分に大きくなった場合と気泡の急成長によってマグマが脆性的挙動を示す場合が考えられているが，どのようなメカニズムで爆発的噴火が誘発されているかは未解明である．本研究では，どのような破砕メカニズムが爆発的噴火を誘発しているか明らかにするために，マグマ中の微結晶形成を利用したマグマ圧力計を実験的に作成し，それを国内3火山の爆発的噴火の噴出物に応用することでマグマが破砕した圧力を決定する．そして，得られたマグマ破砕圧力を説明できる破砕メカニズムを明らかにし，噴火推移予測モデルを構築することが最終目標である．本年度は，（１）マグマだまりから地表までのマグマの上昇を再現できる条件，すなわち1000℃弱の温度条件で、200MPa程度から1気圧まで任意の速度で減圧できる減圧実験装置を作成し，（２）新燃岳2011年噴火，有珠火山1977年噴火の減圧再現実験および天然試料の解析を進め，（３）実験で得られた結晶化速度を考慮したマグマ上昇の物理モデルの構築を進めた．減圧実験装置は，試料を急冷クエンチできるように改良した．今後，より広い条件範囲での実験を進め，天然試料の組織との比較を通して，減圧率・破砕圧力を決定し破砕メカニズムを解明する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度予定していた以下の実施計画は予定通り進んだ．
（１）まずはじめにマグマだまりから地表までのマグマの上昇を再現できる条件，すなわち1000℃弱の温度条件で、200MPa程度から1気圧まで任意の速度で減圧できる減圧実験装置を作成し東北大学に設置した．減圧した試料を急冷しクエンチするシステムも開発済みである．
（２）有珠火山1977年噴火の火山噴出物調査とサンプリングを行った．堆積物の確認のため，次年度にも再調査を行う．
（３）結晶化速度を考慮した火道上昇物理モデルの構築がほぼ終わった．結晶度閾値を用いた破砕条件の計算にも成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
実験装置は完成し，分析手法，計算方法もほぼ確立されつつある．今後は複数の火山について，減圧速度・マグマ破砕圧力を決定し，マグマ破砕条件を明らかにしていく．現状では，本課題を推進するにあたって大きな障壁は無い．
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