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西之島はカルデラ噴火に移行するのか

研究課題

研究課題/領域番号 23K20899
補助金の研究課題番号 21H01195 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
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海洋研究開発機構

研究代表者

田村 芳彦  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 上席研究員(シニア) (40293336)

研究分担者 宮崎 隆  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (80371722)
佐藤 智紀  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 准研究員 (90724740)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード安山岩 / カルデラ / 海底火山 / 伊豆小笠原弧 / 沈み込み帯 / 西之島 / 爆発的噴火 / 軽石 / 玄武岩マグマ / 安山岩マグマ / バイモーダル火山活動 / フンガトンガーフンガハアパイ / 地殻の厚さ / 玄武岩 / フンガトンガーフンガハーパイ火山 / 大陸生成 / モホの成因 / 海洋底のでき方 / 大陸地殻 / 福徳岡ノ場 / トンガ海底火山 / 地殻構造 / サイエンスzero / カルデラ噴火 / 海洋島弧 / マグマ
研究開始時の研究の概要

海と大陸は太陽系のほかの惑星にはありません。大陸をつくる岩石は安山岩を主体としていますが、安山岩じたいが太陽系でユニークな岩石なのです。この岩石を噴出する小笠原諸島西之島は、地球において「どのように大陸ができるのか」という謎を解明してくれます。一方、これまで安山岩を噴出してきた西之島が、2020年に突然、爆発的な噴火をおこない、これまでとは異なる玄武岩マグマを噴出しました。高温の玄武岩マグマの上昇と噴火は、西之島を消失するカルデラ噴火へと移行する可能性もあります。西之島のマグマの研究を深め、さらに他の海洋島弧(トンガ-ケルマディック)で「大陸生成の西之島モデル」を検証していきます。

研究実績の概要

巨大な爆発的噴火と大量の軽石の噴出がマグマだまりの陥没を引き起こし、カルデラを形成する。西之島は2020年に爆発的な噴火を引き起こし、黒と白のバイモーダルな火山灰を噴出した。今後、西之島はカルデラ噴火に移行するのだろうか。西之島の海底において採取した2020年の噴出物を分析・解析し、その組成の推移、地下のマグマの成因と挙動をあきらかにした。その結果、2020年の爆発的噴火は、西之島の直下のマグマ溜まりに、これまでとは異なるマグマ(玄武岩マグマ)が貫入することによって引き起こされたことが判明した。ガスに富んだ玄武岩マグマの急上昇がマグマ溜まりにある安山岩マグマを押しだし、玄武岩マグマと安山岩マグマが混合し、ついには爆発的噴火に至ったというシナリオである。この成果はTamura et al. (2023)としてFrontiers in Earth Scienceに出版された。
西之島では従来安山岩マグマが噴出していた。この安山岩マグマはマントル由来の安山岩マグマであり、地球における大陸生成の謎の解明に繋がると考えられた(Tamura et al., 2016; 2019)。この西之島モデルの検証が、ニュージーランド北部のケルマディック弧キブルホワイト海底火山においておこなわれた(Hirai et al., 2023)。キブルホワイト海底火山においてもマントル由来の安山岩マグマを噴出していることを初めて示したのである。本研究はJournal of Petrologyにおいて出版された。
2023年9月12日-15日にGEOMAR(ドイツ、キール)でおこなわれたOceanic Volcanism Workshopに参加し、西之島の火山活動の経緯と爆発的噴火についての講演をおこなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

西之島の2020年の爆発的噴火の解明が本科研費の大きな目標の一つであった。2020年の噴火においては、従来の安山岩マグマではなく、玄武岩マグマが関与していたこと、玄武岩マグマと安山岩マグマの混合がおこっていたこと、ガスに富んだ玄武岩マグマが短時間に大量に噴出したことなど、爆発の原因と関与したマグマの成因に関する論文を出版することができた(Tamura et al., 2023)。また、西之島の噴火から導かれた大陸生成モデルが、世界の他の海底火山でもなりたつことが検証された(Hirai et al., 2023)。これら二つの論文が国際誌に出版されたことから当初の計画以上に進展していると判断した。これらの二つの論文は2024年4月に出版された講談社ブルーバックス「大陸の誕生」においても解説されており、研究者だけではなく一般の人たちへの普及も心がけている。さらに昨年度はひらめき☆ときめきサイエンスとも連動させて、陸上の地層から海底火山の理解につなげるような高校生を対象とするプロジェクトを実施した。

今後の研究の推進方策

西之島と西之島南海丘は、同じ海底火山であるにもかかわらず、系統的に化学組成が異なっている。地下のマントルにおいて、異なる2種類の安山岩マグマが生成した可能性がある。この可能性について新たにBa同位体比分析と解析をおこなって、検証していきたい。ニュージーランドのNIWAとフンガトンガーフンガハーパイ火山(フンガ火山)の岩石研究をおこなっているが、フンガ火山は西之島との共通点の多い海底火山であり、今年度中に論文の投稿をおこないたい。西之島がカルデラ噴火をおこした場合、可能性としてはマリアナのウエストロタカルデラと同様の経過をたどる可能性がある。ウエストロタカルデラの再検討を米国の研究者と進めていく。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (7件)

  • [国際共同研究] NIWA(ニュージーランド)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] NIWA(ニュージーランド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Genesis and interaction of magmas at Nishinoshima volcano in the Ogasawara arc, western Pacific: new insights from submarine deposits of the 2020 explosive eruptions2023

    • 著者名/発表者名
      Tamura Yoshihiko、Sato Tomoki、Ishizuka Osamu、McIntosh Iona M.、Yoshida Kenta、Maeno Fukashi、Chang Qing
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 11 ページ: 1-17

    • DOI

      10.3389/feart.2023.1137416

    • 関連する報告書
      2023 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] Magnesian Andesites from Kibblewhite Volcano in the Kermadec Arc, New Zealand2023

    • 著者名/発表者名
      Hirai Yasuhiro、Tamura Yoshihiko、Sato Tomoki、Miyazaki Takashi、Chang Qing、Vaglarov Bogdan S、Kimura Jun-Ichi、Hoernle Kaj、Werner Reinhard、Hauff Folkmar、Timm Christian
    • 雑誌名

      Journal of Petrology

      巻: 64 号: 9 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1093/petrology/egad060

    • 関連する報告書
      2023 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] The nature of the Moho beneath fast‐spreading centers: Evidence from the Pacific plate and Oman ophiolite2022

    • 著者名/発表者名
      Tamura Yoshihiko、Rospabe Mathieu、Fujie Gou、Ohira Akane、Kaneda Kentaro、Nichols Alexander R. L.、Ceuleneer Georges、Sato Tomoki、Kodaira Shuichi、Miura Seiichi、Takazawa Eiichi
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 31 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1111/iar.12460

    • 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] Variety of the drift pumice clasts from the 2021 Fukutoku‐Oka‐no‐Ba eruption, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Kenta、Tamura Yoshihiko、Sato Tomoki、Hanyu Takeshi、Usui Yoichi、Chang Qing、Ono Shigeaki
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 31 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1111/iar.12441

    • 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] Intermittent growth of a newly-born volcanic island and its feeding system revealed by geological and geochemical monitoring 2013-2020, Nishinoshima, Ogasawara, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Maeno Fukashi、Yasuda Atsushi、Hokanishi Natsumi、Kaneko Takayuki、Tamura Yoshihiko、Yoshimoto Mitsuhiro、Nakano Shun、Takagi Akimichi、Takeo Minoru、Nakada Setsuya
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 9 ページ: 773819-773819

    • DOI

      10.3389/feart.2021.773819

    • 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] Genesis and interaction of magmas at Nishinoshima volcano in the Ogasawara arc, western Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Tamura
    • 学会等名
      Ocean Volcanism Workshop, GEOMAR
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 松島・浦戸地域の地質(Otbとは何か?)2023

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦・佐藤智紀・宮崎 隆・佐藤寿正
    • 学会等名
      日本火山学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 西之島の2020年噴火からわかってきたこと2023

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦、佐藤 智紀、石塚治、McIntosh Iona、吉田健太、前野深
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] フンガ火山海底部から採取された岩石2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 智紀、田村 芳彦、常 青、Richard Wysoczanski、Kevin Mackay
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 海の火山に注目2022

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] フンガ火山と小笠原弧西之島との類似性2022

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 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] 中央海嶺では時折ボニナイトが噴出する:モホの成因2022

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 学会等名
      日本火山学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Nishinoshima volcano in the Ogasawara arc: what happened in 2020 eruptions?2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Tamura
    • 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 / 招待講演
  • [学会発表] 西之島は2020年噴火で何を噴出したのか?2021

    • 著者名/発表者名
      田村 芳彦
    • 学会等名
      JpGU 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 西之島2020年噴火はなぜ爆発的だったのか2021

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 学会等名
      日本火山学会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 福徳岡ノ場から2021年8月に噴火した軽石(速報)2021

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 学会等名
      日本火山学会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] 大陸の誕生2024

    • 著者名/発表者名
      田村芳彦
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 海底火山から見つかった「アンカラマイト」から大陸形成の謎に迫る!

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/jamstec-eye-20240418/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 「マイロナイト」の縞は、海洋地殻が引き伸ばされている証拠だった!

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/jamstec-eye-20240419/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 誰も見たことのない“地球内部のマントル” 地下から出てきたマントルの姿が、これだ!

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/jamstec-eye-20230614/

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      2023 実績報告書
  • [備考] 海底はどこでつくられるのか?「Pillow」という名の岩石「枕状溶岩」で海洋地殻を読み解く

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/jamstec-eye-20230523/

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      2023 実績報告書
  • [備考] 「地球の大陸は海から生まれた?」 西之島の噴火から迫る、40億年前の「大陸の起源」

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/explore-20221213/

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  • [備考] 小笠原・西之島と“大噴火”のトンガ沖火山に共通点? 研究者が語る「火山を比べる研究」が大切なワケ

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/explore-20230424/

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      2022 実績報告書
  • [備考] 地殻–マントル境界と海洋地殻の成因に関する新しいモデルを提唱

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20220921/

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      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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