火山灰層の古地磁気方位を利用した巨大噴火同時発生イベントの検証

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K01311
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 長谷川 健 茨城大学, 理学部, 准教授 (00574196)
• 研究分担者: 岡田 誠 茨城大学, 理学部, 教授 (00250978)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 巨大噴火 / カルデラ / 古地磁気学

研究実績の概要

平成２９年度は、前年度に採取したニュージーランドの巨大噴火堆積物と、今年度に採取した国内の噴火堆積物について、古地磁気測定を行った。その結果、４つの巨大噴火イベント（国外１件、国内３件）について、同時性の検証を詳しく行うことができた。地質学的に見て発生時期が近接していると考えられる国内事例として、摩周カルデラ火山と鬼界カルデラ火山（7,500年前前後）、屈斜路カルデラ火山と阿蘇カルデラ火山（約9万年前）、阿寒カルデラ火山と十勝カルデラ火山（約130万年前）、のそれぞれ３セットの巨大噴火がある。それぞれについて古地磁気方位測定を行ったところ、前１者（摩周と鬼界）は、別々の場所で採取した試料であるにもかかわらず、非常に類似した古地磁気方位を示した。一方、後２者のセットは、いずれも明瞭に異なる古地磁気方位を示すことが分かった。ニュージーランド、タウポ火山地域のオハクリ・カルデラ火山とロトルア・カルデラ火山の噴出物セット（約24万年前）も、地質学的にも手同時期と考えられていたが、互いに、明瞭に異なる古地磁気方位を示すことが明らかとなった。以上のことから、従来同時期と考えられてきた巨大噴火であっても、実際には４例中３件は、数十年以上の顕著な時間間隙を有し、同時噴火イベントとは言い難い噴火であったことが分かった。摩周と鬼界については、今後、系統的なサンプリングを行い、同時性の詳細な検討を行う。また、十勝カルデラ火山とオハクリ・カルデラ火山の噴出物は、地磁気エクスカーション・イベント中に噴火・堆積したものであることが分かった。地磁気エクスカーションの時期は、古地磁気方位の変化率が大きいと考えられており、より高解像度の時間間隙を検出できる可能性があるので、今後この点も検討したい。また、当該年度末には、国外事例の新たな試料として、カメルーンの火山噴出物を採取することができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画段階においては、世界における５例の同時巨大噴火イベントについて、同時性のタイムスケールを検証する予定であったが、すでに４例について検証がほぼ完了している。残りの１例（海外事例）については、当初、千島列島のカルデラ火山の試料採取を計画していたが、諸事情により現地調査が困難であることが分かったため、対象をカメルーンの火山として、現地において試料を採取した。以上、研究は概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

平成30年度が本課題研究の最終年度である。当初の研究計画どおり、まず、平成30年度は、残りの１事例についての古地磁気測定および古地磁気方位データの解析を行う。また、平成29年度に得られたデータのうち再検討すべき点（摩周カルデラ火山と鬼界カルデラ火山噴出物の同時性の詳細な検討、および十勝カルデラ火山とオハクリ・カルデラ火山噴出物における地磁気エクスカーション・イベントの詳しい検討）について追加の測定や解析を行う。具体的には、各噴出物について放射年代測定を行い、古地磁気データとの整合性のチェックなどを試みる。最終的に得られたデータセットを用い、時間間隙の正確な算出を行う。仮に、同時巨大噴火と認定できた事例があった場合は、その供給源である各火山の置かれたテクトニックセッティング、特に広域応力場を詳しく調べ、同時噴火の発生メカニズムを検討する（例えば両火山が同一の、あるいは密接に関連する応力場に置かれている場合は、一方の火山が巨大噴火を起こすことで地殻の構造運動が発生し、もう一方の火山噴火が誘発された可能性などが考えられる）。両火山の距離が数十km以内と近い場合は、地下のマグマ系も連結している可能性があり、この場合は両噴出物の岩石学的な特徴を明らかにすることで、より統合的なモデルを構築する。

次年度使用額が生じた理由

理由：測定に必要な液体ヘリウムを本予算で購入する必要がなくなったため。
※測定機器およびそのヘリウム・タンクは本研究専用ではなく共有である。このため他の予算で一定量のヘリウムが供給された場合、その余分で本研究に必要なヘリウム量をまかなえるケースが生じる。
使用計画：翌年度は測定量がやや増える予定なので、今年購入しなかった分の液体ヘリウム分の予算をそのまま翌年度用いる。

研究成果

• [雑誌論文] Upper Triassic mafic dykes of Lake Nyos, Cameroon (West Africa) I: K-Ar age evidence within the context of Cameroon Line magmatism, and the tectonic significance (2018)
  • 著者名/発表者名: Festus Tongwa Aka, Takeshi Hasegawa, Linus Anye Nche, Asobo Nkengmatia Elvis Asaah , Mumbfu Ernestine Mimba, Isidore Teitchou, Caroline Ngwa, Yasuo Miyabuchi, Tetsuo Kobayashi, Boniface Kankeu, Tetsuya Yokoyama, Gregory Tanyileke, Takeshi Ohba, Joseph Victor Hell, Minoru Kusakabe
  • 雑誌名: Journal of African Earth Sciences 巻: 141 ページ: 49-59
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2018.02.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 堆積物から超大規模噴火の継続時間を読み取る方法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川健・望月伸竜・大岩根尚
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大規模カルデラ形成噴火と活動的後カルデラ火山：北海道南西部，洞爺カルデラと有珠火山の地質概説および露頭紹介 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川健・松本亜希子・東宮昭彦・中川光弘
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Petrology of the 120 ka Caldera-forming Eruption of Kutcharo Volcano, Eastern Hokkaido, Japan: Coexistence of Multiple Silicic Magmas and their Relationship with Mafic Magmas (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiko Matsumoto, Takeshi Hasegawa, Mitsuhiro Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Petrology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/petrology/egy043
  • 査読あり
• [雑誌論文] 北海道東部，アトサヌプリ火山における水蒸気噴火の発生履歴：炭素年代および気象庁ボーリングコアからの検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川健・中川光弘・宮城磯治
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 123 ページ: 269-281
  • DOI: https://doi.org/10.5575/geosoc.2016.0051
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IAVCEI （国際火山学地球内部化学協会）2017年大会参加報告 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本武志・長谷川健・小園誠史・萬年一剛・中道治久・隅田まり 鈴木由希・田島靖久・高木朗充・田中 良・上澤真平・山田大志
  • 雑誌名: 火山 巻: 62 ページ: 189-196
  • DOI: https://doi.org/10.18940/kazan.62.4_189
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Connecting marine and on-land paleoinitensity studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Shibuya, Nobutatsu Mochizuki, Takeshi Hasegawa and Makoto Okada
  • 学会等名: 2017 GSA Cordilleran Section Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Geomorphological Evolution of Hashirikotan barrier spit controlled by Seismotectonics along the Southern Kuril Subduction Zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Futoshi Nanayama, Kiyoyuki Shigeno, Kazuaki Watanabe, Takeshi Hasegawa, Yasuhito Uchida, Yasuo Ikeda
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Emplacement of highly mobile and ‘cool’ block-rich PDCs from the Mashu caldera-forming eruption, eastern Hokkaido, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Hasegawa, Hiroki Hasegawa, Tetsuo Kobayashi and Darren Gravley
  • 学会等名: IAVCEI 2017 Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Eruption history and magma processes of pyroclastic deposits around Kamafusayama, southern Fukushima, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sekina, Takeshi Hasegawa
  • 学会等名: IAVCEI 2017 Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] 野付崎バリアースピッツの現行過程の視点から読み解く現在・過去・未来 (2017)
  • 著者名/発表者名: 七山 太・渡辺和明・重野聖之・石井正之・長谷川健・内田康人・石渡一人
  • 学会等名: 日本第四紀学会2017年大会
• [学会発表] 5万分の１地質図幅「網走」の概要 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川上源太郎・廣瀬 亘・林 圭一・渡辺真人・長谷川健
  • 学会等名: 日本地質学会124年学術大会
• [学会発表] 栃木県，高原火山におけるカルデラ形成期の火砕堆積物の層序と年代 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西野佑紀・長谷川健・藤縄明彦
  • 学会等名: 日本火山学会2017年度秋季大会
• [学会発表] 福島県南部，鎌房山における火砕堆積物のマグマ供給系 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関根大輔・長谷川健・藤縄明彦
  • 学会等名: 日本火山学会2017年度秋季大会
• [学会発表] 北海道東部，摩周火山で7,600年前に発生したカルデラ形成噴火の推移 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川健・長谷川弘樹・小林哲夫・Gravley Darren
  • 学会等名: 日本火山学会2017年度秋季大会
• [図書] ５万分の一地質図幅および説明書「網走」５万分の一地質図幅および説明書「網走」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 亘・川上源太郎・長谷川健・林 圭一・渡辺真人
  • 総ページ数: 66
  • 出版者: 地質調査所
• [図書] 釧路叢書，The Great Nature of Akan 阿寒の大自然誌 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷川健
  • 総ページ数: 266
  • 出版者: 釧路市教育委員会
• [備考] 茨城大学岩石学火山学研究室
  • URL: http://petrolvolc.sci.ibaraki.ac.jp/index.html