研究課題
本研究の目的は，巨大噴火をもたらすカルデラ火山のマグマ供給系モデルを構築することにある．この目的のため，まず，九州の3つのカルデラ火山（阿蘇，姶良，鬼界）を対象に，過去10万年に噴火したマグマの性質と，その時間変化を明らかにする．カルデラ間の比較研究をもとに，マグマ生成・蓄積・噴火をつかさどるマグマ供給系の進化について，マグマ起源物質の特定，マグマ上昇中の進化過程，マグマ溜まりの深さや温度を高精度で明らかにし，カルデラ火山マグマ供給系研究のブレークスルーを行う．阿蘇，姶良，鬼界火山について集中的に大規模および小規模噴火の噴出物に含まれる斜長石斑晶のSr同位体組成の測定を行った．最も重要なことは，これらの3つのカルデラ火山において，大規模噴火のマグマは，珪長質および苦鉄質マグマからなり，かつ，これら2つのマグマは同じ同一の起源物質（下部地殻と解釈される）の部分溶融よりなるという共通の性質を見出したことである．その一方で，それぞれの火山の個性は存在している．阿蘇火山は，下部地殻の部分溶融によってできたマグマに他の物質の混染がほとんど認められない．一方，姶良火山は，大規模噴火の苦鉄質マグマにおいて，顕著に浅部地殻の混染が認められる．また鬼界火山は，大規模噴火のマグマは，姶良同様浅部地殻の混染を受け，さらにマントル由来のマグマおよびの混染を受けているとが考えられる．このように，本年度の研究において，カルデラ火山の大規模マグマ生成に関する共通の性質，および，それぞれの火山の個性が明らかになった．
2: おおむね順調に進展している
本年度の研究では，3つのカルデラ火山においてマグマの起源物質の地球化学的性質，および熱源となるマントル由来の玄武岩質マグマの物質的寄与，地殻溶融場の深さに関する研究を進めるため，斜長石斑晶のSr同位体分析，斑晶鉱物のメルトインクルージョン分析，鬼界火山の14万年前および9万年前の大規模噴火噴出物の地質および基礎的岩石学データを得る計画であった．3カルデラ火山の大規模噴火噴出物中の斜長石斑晶のSr同位体比の測定は終了し，前節に示したような重要な結果を得た．また，阿蘇および姶良火山において，小規模噴火の噴出物中の斜長石斑晶のSr同位体組成分析もおおむね終了した．メルトインクルージョン分析は，Aso-4大規模噴火噴出物を対象に詳細に行った．予察的な結果として，Aso-4マグマの詳細な分化過程が明らかになり，さらに，マントルが起源であるようなAso-4マグマの熱源となったマグマが発見されたことを報告する．また，本年度，JAMSTECとの共同研究において，新青丸，かいれい，ちきゅうによる海底火山である鬼界火山のカルデラ内およびその周辺のドレッジ，ピストンコアによる試料採取を行った．特に重要な結果は，直近7千年前および9万年前の2つの大規模噴火における海中を流れた火砕流堆積物のコア試料が得られたことである．これらの堆積物は陸上で観察されるものと大きく産状が異なり，海中を流走する火砕流の理解が大きく進むことが期待される．また，同時に陸上の調査により，鬼界火山の過去の3つの大規模噴火の層序と基礎的な岩石学的データが得られ始めた．
マグマの起源物質の地球化学的性質および熱源となるマントル由来の玄武岩質マグマの物質的寄与の理解を進めるため，現段階で十分なデータを補うことが必要である．鬼界火山については，古い大規模噴火マグマに関する基礎岩石学データを補う必要があり，鬼界火山の基礎岩石データ全岩化学組成（主成分・微量成分），斑晶鉱物組成の分析を追加する．阿蘇火山については，地殻溶融のための熱源マグマの解析をさらに進めるため，Aso-4に加えて，Aso-3，Aso-2も解析の対象とし，メルトインクルージョンの主成分・微量成分組成を電子線プローブマイクロアナライザ―，LA-ICPMSなどにより分析を進める．また，３つのカルデラ火山で，Pbを含めた同位体のシステマティクスを得るため，これらの全岩同位体化学分析を行う．マグマ発生場の圧力をできる限りの高精度で見積もる．基礎的岩石学データである単斜輝石，角閃石などの鉱物結晶組成を用いた温度・圧力の見積もりを試み，また，FT/IRを用いたメルトインクルージョン中の揮発成分による圧力の見積りを試みる．揮発性成分の飽和濃度は圧力依存性が大きく，マグマが揮発性成分に飽和している場合は精密な圧力計になる．不飽和でも圧力の下限値が得られる．上記2方法でクロスチェックし，マグマ発生場蓄積場の圧力を絞り込む．また，噴出物に含まれるジルコンのU-Pb 年代測定を行い，マグマ生成に要する時間を推定する。噴火年代を示すジルコンの他，同化された地殻の年代が得ることが予想され，マグマ供給系の詳細過程を明らかにできる．以上のデータから，3つのカルデラ火山について比較を行い，マグマの性質，起源物質，生成深度は同じなのか異なるのか．時間的変化に規則性はあるのか．小規模噴火は大規模噴火の準備過程なのか．を明らかにし，普遍的なカルデラ火山のマグマ供給系モデルの構築を目指す．
すべて 2019
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件)
Geophysical Research Letters
巻: 46 ページ: 12968～12976
10.1029/2019GL084554
