2020 Fiscal Year Research-status Report
Understanding the magma system at Taal volcano, Philippines, based on in-situ geophysical observations
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19KK0084
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
熊谷 博之 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10343758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀田 耕平 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 助教 (20819122)
大倉 敬宏 京都大学, 理学研究科, 教授 (40233077)
楠本 成寿 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (50338761)
大場 武 東海大学, 理学部, 教授 (60203915)
市原 寛 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (90553074)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 噴火 / マグマ / 地震波散乱 / 火山ガス / 比抵抗 / 重力 / 地殻変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年1月12日に43年ぶりに噴火を起こしたタール火山の火山活動の推移を明らかにするために、フィリピン火山地震研究所（PHIVOLCS）で取得された地震波形データの解析を行った。昨年度までに解析を行ってきた2011年から2013年までのデータに加えて、それ以降の2020年噴火が起こるまでの火山構造性地震の初動走時を読み取り、差分法による走時計算を用いた震源決定を行った。その結果、地震が発生していた場所は火山島周辺であり、深さに変化はあったものの、水平位置に関しては噴火直前とそれ以前とで大きな違いがないことが分かった。この結果は、新たな場所にマグマの貫入を起こすことなく、既存の火道を用いて2020年の噴火が起こったことを示唆している。
これらの地震波形を用いて5-10 Hzの高周波数帯でのエンベロープ幅の推定を行い、それらを用いてタール火山の1次元の散乱・減衰構造の推定を行った。そのために、散乱の強さを表す平均自由行程（l0）と減衰を表すQ値（Qi）を逆問題解析により推定できる手法を開発した。その結果、深さ1 km よりも浅い領域に非常に強い散乱と減衰を示す層が存在すること、さらにそれらの推定値は他の火山で推定されたものと類似していることが分かった。先行研究で推定されていた火山島の中央クレーター（MCL）の東側の地震波減衰領域ではl0が時間変動しており、地震活動が活発化しているときに大きく変動していることが予備的ではあるが示された。先行研究ではこの領域がマグマ火道に対応していると解釈しており、l0の変動は噴火前のマグマにおける発泡度や結晶分布の違いを示す可能がある。
2020年噴火直後の2月16日から2月26日に行った現地調査の結果について、タール火山のこれまでの地球物理学及び地球化学的な研究のレビューとともに火山学会の学会誌「火山」に解説論文として発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナによりフィリピンへの出張ができないことの影響があるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
タール火山の2020年噴火に伴う地震活動の詳細を明らかにするとともに、火山島周辺の3次元散乱・減衰構造とその時間変動を明らかにする。火山構造性地震の初動を用いた震源決定についてはほぼ完了しているので、今後は高周波振幅を用いた震源決定（ASL）法を用いた解析を行う。2020年噴火に伴って微動が観測されており、それらをASL法を用いて震源推定を行い、どの領域から噴火が起こったかを明らかにする。さらに3次元の散乱・減衰構造を推定するために、l0とQiに対する地震波エネルギーの感度を表す空間重み関数（SWF）を用いた手法の開発を行う。先行研究では散乱が強い拡散場におけるSWFの解析式が使われてきたが、本研究等により、火山において散乱が強い層は1 km程度と薄く、それ以深では通常の地殻と変わらない比較的散乱が弱い構造を持つことが分かってきた。その場合は、従来のSWFは用いることができないため、現実的な1次元散乱・減衰構造を用いてモンテカルロ法によりSWFを直接計算する。これを用いて各地震波形で推定されたエンベロープ幅からl0とQiの3次元分布を順問題的に推定できるようにする。この手法をタール火山に適用してl0とQiの空間分布を推定するとともに、速度構造や地震活動分布との関係を調べる。
PHIVOLCSがMCLの湖水を採取できた場合は、湖水の化学分析および安定同位体比分析を行い火山活動の評価を試みる。2020年噴火の以前に採取・分析した噴気試料の結果を取りまとめ考察を深化させ、国際誌に研究論文として投稿する。地磁気地電流法データを用いたタール火山における3次元比抵抗構造解析を進める。新規観測が困難な状況であることから、解析には2011-2012年に取得した既存データを用いる。既存の重力および地殻変動をデータを用いて火山島における密度の3次元分布および圧力源の時間変動を推定する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナの影響によりフィリピンおよび国内外の学会への出張が出来なくなったため。出張が可能となり次第、予算執行を行う。
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