2021 Fiscal Year Research-status Report
火山熱水系の物質科学に基づく噴火発生予測モデルの構築：水蒸気噴火減災に向けて
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21K13998
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
井村 匠 山形大学, 理学部, 助教 (20878524)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水蒸気噴火 / マグマ水蒸気噴火 / 熱水変質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，水蒸気噴火およびマグマ水蒸気噴火の発生場となる火山熱水系の物質科学的特性や時空間変化を明らかにするため，下記の課題(1)～(3)を軸に研究を進めることで，マグマ―熱水の両方の物質科学に立脚した革新的な中～長期火発生予測モデル構築を実現する．ここでは，本研究対象として，最近数千年間で水蒸気噴火，マグマ水蒸気噴火，マグマ噴火をそれぞれ異なる頻度で繰り返す，蔵王火山，吾妻火山，安達太良火山に着目する．
課題(1)では，噴出物の地層層序構築に基づき，水蒸気・マグマ水蒸気・マグマ噴火における活動遷移過程を復元する．課題(2)では，噴出物や山頂変質帯の岩相分布および地質構造，物質科学的特徴から，噴火発生場となる火山熱水系の状態(温度・圧力・構成物)を決定する．そして，課題(3)では，事例比較により火山熱水系の普遍性および差異を見出すことで火山システムにおける火山熱水系の位置づけを明確にする．
2021年度には課題(1)(2)に関して成果が出ている．まず，吾妻火山1331年以降の噴火活動について，従来認識されていなかった1331-1893年間の活動に由来する一連の噴出物を初めて見出し，またそれらの物質科学的特徴からおよそ500年間の火山熱水系の活動変化を復元した．この吾妻山での事例は国際学術雑誌Journal of Volcanology and Geothermal Researchにて公表した．蔵王火山では1895年噴火に注目し，物質科学的分析を進めたところ，上記の現象遷移と対応して噴出物中のミョウバン石鉱物の化学組成が変化することが明らかになった．安達太良火山では山頂に露出する熱水変質帯の地質・鉱物学的特徴から，かつての熱水系の構造を明らかにした．蔵王，安達太良の事例は現在原稿執筆中であり，2022年度中に誌上公表予定である．
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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
吾妻火山での成果を研究期間早期に公表できたことで，本研究における一連の手法の有効性を実証できた．上記の吾妻火山での手法は，蔵王火山でも有効であったため，野外調査・室内実験データが順調に蓄積し，現在1895年噴火の物質科学について原稿執筆中である．このほか，安達太良火山の調査で着想した，開析が進んだ山体で露出した山体内部の変質帯の直接観察が，蔵王火山についても有効であることを確かめ，山体地質調査にも着手した．噴出物解析と山体地質調査により，蔵王火山の火山熱水系の実態はより精密に明らかにすることができるだろう．安達太良火山では，初の試みであったUAV空撮調査による山頂変質帯の広域岩相マッピングの手法確立に成功した．これに基づき山体の内部でかつて生じていたマグマー熱水プロセスの空間的なスケールが明らかになってきた．
コロナ禍による出張制限を受けた時期はあったものの，研究拠点となる山形からのアクセスが良いフィールドを設定したこともあり，現地調査ならびに室内分析に集中することがきできた．このことは取得した分析用岩石試料が合計200点を超えること，また現時点でも学会講演，論文公表に耐えうるデータを取得できていることから明らかである．また，2021年度には本研究予算を用いて実験室の立ち上げ作業もほぼ完了させることができた．従って，以上のことから「おおむね順調に進展している。」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度いっぱいまでは，課題(1)(2)に関連する各火山の個別事象のデータ収集に取り組む．吾妻山については更なる高精度噴出物層序の構築を目指し，フィールドワークと室内化学分析を継続する．蔵王，安達太良については現状のデータ公表を最優先としながら，取得した室内分析試料の化学分析・解析を進め，噴火発生場の条件付けをより精度を上げて実施する．本年度の後半ごろから，対象とした三火山での成果を比較検討し，以前から研究を進めていた北海道十勝岳，木曽御嶽山の事例も踏まえて，活火山における統合的な熱水系発達モデルを構築する．これに基づき，対象とした3火山において水蒸気・マグマ水蒸気噴火・マグマ噴火のうち，いずれが支配的かを考慮することで，中～長期火発生予測を試験的に行う．
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| Causes of Carryover |
必要な設備を全て購入・導入出来たこと，別予算の獲得により旅費に余剰が出たため，2022年度へと繰り越し，今年度内の成果公表に係る投稿料および英文校閲料金に充てる予定である．それでも余剰が出た場合は実験室への消耗品購入に充てる．
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