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海底カルデラにおいて特異に繰り返す火山性津波地震と海底火山活動様式の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J01689
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関国立研究開発法人防災科学技術研究所

研究代表者

三反畑 修  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波防災研究部門, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード海底火山 / 火山性津波 / 火山性地震 / カルデラ / 火山現象 / マグマ溜まり / 断層破壊
研究開始時の研究の概要

伊豆島弧の海底カルデラ火山では、地下浅くの高圧マグマと断層破壊が相互作用して発生すると考えられる『火山性津波地震』という特異な火山性地震が約十年間隔で発生し、大きな地震動を伴わずに数十cmの津波を引き起こしている。本研究は、地震波・津波の観測記録を基にした観測ベースの研究と、マグマと断層破壊が相互作用する現象を物理理論によって再現する理論ベースの研究によって、火山性津波地震の動力学的な発生メカニズムと、その火山活動との関連を明らかにすることを目指す。この研究によって、直接観測が困難な離島的な海底火山で繰り返す特異な現象の実態解明が期待される。

研究実績の概要

2022年4月から7月にかけて、昨年度から延期していた米国・スタンフォード大学での在外研究を行い、Eric Dunham准教授と共同研究を行なった。特に、カルデラ火山における「トラップドア断層破壊」と呼ばれる火山性地震を対象とした、「動力学的地震サイクル・シミュレーション手法」の開発を行なった。本手法は、カルデラ火山での地震発生の動的プロセスを捉えるために重要である。また、地震の繰り返し発生と、火山下へのマグマ流入率を定量的に結びつけることが可能になり、同研究計画で対象としている海底カルデラ火山における火山性地震の繰り返し特性から、火山直下へのマグマ流入率を推定することが可能になる。現在、本手法のマグマだまり内の流体の流れを導入するなど、手法を改良中ではあるものの、本研究計画の最終目的であった「カルデラ火山での火山性地震の地震サイクル過程を再現」を達成することができた。さらにこの手法は実際のカルデラに適用が可能であり、複数の火山での同現象の理解の進展が期待される。
また、北硫黄島カルデラでの繰り返し地震による津波発生を特定するために、DONETの海底水圧計の複数観測点記録を用いたアレー解析を行い、微小な津波シグナルを検出した。これによって、繰り返し地震も同様にトラップドア断層破壊のメカニズムで発生していることを示した。
一方で、ニュージーランド北方沖の海底カルデラ・Curtis Calderaでの同種現象の運動学的震源モデル構築の研究を論文としてまとめるため、東京大学、米国・カリフォルニア工科大、フランス・ストラスブール大学の共同研究者と繰り返し議論を進めてきた。さらに、久保久彦博士らと共同研究を行い、トンガ共和国の海底火山・フンガトンガ=フンガハアパイ火山の海底噴火に伴う、気圧・海洋波の観測記録の解釈について議論を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] California Institute of Technology/Stanford University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Strasbourg(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Strasbourg(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Strasbourg University(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Sub‐Decadal Volcanic Tsunamis Due To Submarine Trapdoor Faulting at Sumisu Caldera in the Izu-Bonin Arc2022

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata Osamu、Watada Shingo、Satake Kenji、Kanamori Hiroo、Rivera Luis、Zhan Zhongwen
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 127 号: 9

    • DOI

      10.1029/2022jb024213

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ocean-wave phenomenon around Japan due to the 2022 Tonga eruption observed by the wide and dense ocean-bottom pressure gauge networks2022

    • 著者名/発表者名
      Kubo, H., Kubota, T., Suzuki, W., Aoi, S., Sandanbata, S., Chikasada, N., & Ueda, H.
    • 雑誌名

      Earth, Planets, and Space

      巻: 74 号: 1 ページ: 104-104

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01663-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Meteorological tsunami generation due to sea-surface pressure change: Three-dimensional theory and synthetics of ocean-bottom pressure change2021

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., Kubota, T., Chikasada N. Y, Tanaka, Y., & Sandanbata, O.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      巻: 126 号: 5

    • DOI

      10.1029/2020jc017011

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase delay of short-period tsunamis in the density-stratified compressible ocean over the elastic Earth2021

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O., Watada, S., Ho, T. C., & Satake, K.
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 226 号: 3 ページ: 1975-1985

    • DOI

      10.1093/gji/ggab192

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Moment Tensors of Ring‐Faulting at Active Volcanoes: Insights Into Vertical‐CLVD Earthquakes at the Sierra Negra Caldera, Gal?pagos Islands2021

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata Osamu、Kanamori Hiroo、Rivera Luis、Zhan Zhongwen、Watada Shingo、Satake Kenji
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126 号: 6

    • DOI

      10.1029/2021jb021693

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inflation and Asymmetric Collapse at Kilauea Summit during the 2018 Eruption from Seismic and Infrasound Analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Voon Hui Lai, Zhongwen Zhan, Quentin Brissaud, Osamu Sandanbata, and Meghan Samantha Miller
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126(10) 号: 10

    • DOI

      10.1029/2021jb022139

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Meteotsunami Observed by the Deep‐Ocean Seafloor Pressure Gauge Network Off Northeastern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Kubota Tatsuya、Saito Tatsuhiko、Chikasada Naotaka Y.、Sandanbata Osamu
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 48 号: 21

    • DOI

      10.1029/2021gl094255

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Trapdoor faulting at submarine calderas in Japan and New Zealand: Its potential for volcanic tsunami generation2023

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O.
    • 学会等名
      IAVCEI 2023 Scientific Assembly
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sub-decadal volcanic tsunamis due to submarine trapdoor faulting at Sumisu caldera in the Izu-Bonin arc2023

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O., Watada, S., Satake, K., Kanamori, H., Rivera, L., and Zhan, Z.
    • 学会等名
      IAVCEI 2023 Scientific Assembly
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trapdoor faulting at Kita-Ioto Caldera, Japan: Quantification of magma overpressure beneath a submarine caldera2022

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O., & Saito T.
    • 学会等名
      AGU 2022 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trapdoor faulting near Kita-Ioto Island: Quantification of magma overpressure beneath a submarine caldera2022

    • 著者名/発表者名
      Sandanbata, O., and Saito, T.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] トラップドア断層破壊の観測および力学モデルに基づくカルデラ地下のマグマ過剰圧推定手法:北硫黄島カルデラへの適用2022

    • 著者名/発表者名
      三反畑修, 齊藤竜彦
    • 学会等名
      日本火山学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] カルデラ火山におけるトラップドア断層破壊の静的力学モデル:北硫黄島カルデラへの応用2022

    • 著者名/発表者名
      三反畑修, 齊藤竜彦
    • 学会等名
      日本地震学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 活動的火山における環状断層すべりのモーメントテンソル:Galapagos諸島Sierra Negraカルデラ火山における鉛直CLVD地震の事例研究2021

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修、金森 博雄、Luis Rivera、Zhan Zhongwen、綿田 辰吾、佐竹 健治
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返すTrapdoor型断層破壊に伴うMw 5地震から推察される北硫黄島カルデラへのマグマ流入率2021

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修、齊藤 竜彦
    • 学会等名
      日本火山学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Kermadec諸島Curtis島近海の海底カルデラにおけるTrapdoor型断層破壊に伴う火山性地震と津波2021

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修、綿田 辰吾、佐竹 健治、金森 博雄、Luis Rivera
    • 学会等名
      日本火山学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 環状断層を持つカルデラ火山における鉛直CLVD型のモーメントテンソル解の解釈 :シエラネグラ火山とキラウエア火山を例に2021

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修、金森 博雄、Rivera Luis、Zhan Zhongwen、佐竹 健治、綿田 辰吾、Lai Voon Hui
    • 学会等名
      日本地震学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Teleseismic moment tensor inversion for ring-faulting at active calderas: Case studies at Sierra Negra in the Galapagos Islands and Kilauea in Hawaii2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata, Hiroo Kanamori, Luis Rivera, Zhongwen Zhan, Shingo Watada, Kenji Satake, and Voon Hui Lai
    • 学会等名
      AGU 2021 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unexpected tsunamis generated by volcanic earthquakes at the submarine Smith Caldera, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata, Shingo Watada, Kenji Satake, Hiroo Kanamori, Luis Rivera, Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      International Tsunami Symposium 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unexpected tsunamis generated by volcanic earthquakes at the submarine Smith caldera, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata
    • 学会等名
      Marine Seismology Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volcanic tsunami earthquakes repeating at submarine calderas (1): Physical mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata, Shingo Watada, Kenji Satake, Hiroo Kanamori, Luis Rivera, Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Volcanic tsunami earthquakes repeating at submarine calderas (2): Kinematic source modeling of the 2015 Torishima earthquake2020

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata, Shingo Watada, Kenji Satake, Hiroo Kanamori, Luis Rivera, Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 特異な津波を引き起こす鳥島近海の火山性地震の物理メカニズム: 海底カルデラ火山における Trapdoor 型断層破壊2020

    • 著者名/発表者名
      三反畑修、綿田辰吾、佐竹健治、金森博雄、Luis Rivera、Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      日本火山学会 2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] New Zealand北方沖・Curtis島近海において繰り返した火山性津波地震の 物理メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修、綿田 辰吾、佐竹 健治、金森 博雄、Luis Rivera、Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      日本地震学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Unexpectedly large tsunamis generated by submarine volcanic earthquakes: Evidence of trapdoor faulting at a submarine caldera2020

    • 著者名/発表者名
      Osamu Sandanbata, Shingo Watada, Kenji Satake, Hiroo Kanamori, Luis Rivera, Zhongwen Zhan
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seismic characterization of explosive and collapse events at the Kilauea summit during the 2018 eruption2020

    • 著者名/発表者名
      Voon Hui Lai, Osamu Sandanbata, Zhongwen Zhan, Meghan Miller
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] New Zealand北方沖・Curtis島近海において繰り返した火山性津波地震の物理メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      三反畑 修
    • 学会等名
      第10回巨大津波災害に関する合同研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 朝日新聞デジタル記事「地震だけじゃない、津波の仕組み 大昔には高さ4キロの超巨大津波か」

    • URL

      https://www.asahi.com/articles/ASQC951V7QC9PLBJ003.html?ref=tw_asahi

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 東京大学地震研究所「地震規模に比べて大きな津波を繰り返し引き起こす火山性地震の発生メカニズム(略)」

    • URL

      https://www.eri.u-tokyo.ac.jp/research/17626/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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