マグマ生成から噴火へーメルト包有物からの新展開

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02011
• 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: 羽生 毅 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), グループリーダー (50359197)
• 研究分担者: 清水 健二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491) ; 金子 克哉 神戸大学, 理学研究科, 教授 (40335229) ; 木元 克典 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (40359162) ; 山本 順司 九州大学, 理学研究院, 教授 (60378536) ; 石塚 治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 首席研究員 (90356444)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: メルト包有物 / 揮発性成分 / マグマ / 火山

研究実績の概要

本研究の目的は、火山岩試料の斑晶鉱物に含まれるメルト包有物の揮発性成分と固体元素の組成を測定することにより、マグマ生成から噴火に至る過程における揮発性成分の挙動を調べることである。そのために、島弧火山や海洋島火山の火山岩を対象として、研究に適した斑晶鉱物を含む岩石試料の化学分析を行い、成果をとりまとめた。島弧火山である鬼界カルデラの研究においては、カルデラのすぐ外側で掘削により得られたコア試料の分析を行った。試料に含まれるメルト包有物に対して、レーザーラマン分光分析や二次イオン質量分析により揮発性成分組成を分析したところ、二酸化炭素濃度はかなり低く、二酸化炭素が脱ガスするような浅いところにマグマだまりが存在していたことが分かった。それにも関わらず、他の揮発性成分は高い濃度を示した。例えば塩素については、前年度に分析した海洋島玄武岩や先行論文で報告されている大洋中央海嶺玄武岩に比べて全般的に濃度が高いことが分かった。また、7300年前に起きたカルデラを形成した大規模噴火のマグマは、それ以前に断続的に起きていた小規模噴火のマグマよりも水に特徴的に富んでいた。一方、メルト包有物の主成分化学組成分析を行った結果、約40000年前から7300年前の大噴火まで同じ組成トレンドを示すマグマの噴出が継続していたことが分かった。このようなことから、地球表層から沈み込むスラブによって持ち込まれた揮発性成分が島弧の下で起こる脱水反応によりマントルウェッジに放出され、そこで発生したマグマが定常的に揮発性成分を火山下のマグマだまりに供給し、それが長期間蓄積してカルデラを形成するような大規模噴火につながったことが示唆された。これらの成果は学会やシンポジウムで発表するとともに、学術論文としてまとめているところである。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Evolution of magma supply system beneath a submarine lava dome after the 7.3-ka caldera-forming Kikai-Akahoya eruption (2023)
  • 著者名/発表者名: Hamada Morihisa、Hanyu Takeshi、McIntosh Iona M.、Tejada Maria Luisa G.、Chang Qing、Kaneko Katsuya、Kimura Jun-Ichi、Kiyosugi Koji、Miyazaki Takashi、Nakaoka Reina、Nishimura Kimihiro、Sato Tomoki、Seama Nobukazu、Suzuki-Kamata Keiko、Tanaka Satoru、Tatsumi Yoshiyuki、Ueki Kenta、Vaglarov Bogdan S.、Yoshida Kenta
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 434 ページ: －
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2022.107738
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 化学組成データベース構築に基づく鬼界カルデラの火成活動の理解 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上木 賢太、原口 悟、吉田 健太、桑谷 立、浜田 盛久、Iona McIntosh、宮崎 隆、羽生 毅
  • 雑誌名: 日本火山学会講演予稿集 巻: 2022 ページ: 133～133
  • DOI: 10.18940/vsj.2022.0_133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Raman spectroscopic identification of continuity of a channel olivine in a peridotite specimen (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Junji、Ishibashi Hidemi、Hagiwara Yuuki、Yokokura Lena、Niida Kiyoaki
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 56 ページ: 31～39
  • DOI: 10.2343/geochemj.GJ22003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 鬼界カルデラ破局噴火のマグマ準備過程 (2023)
  • 著者名/発表者名: 羽生毅、常青、中岡礼奈、清杉孝司、金子克哉、鈴木桂子、山本由弦、松野哲男、島伸和、巽好幸
  • 学会等名: 海と地球のシンポジウム2022
• [学会発表] 鬼界カルデラ破局噴火の噴火準備過程―ちきゅうSCORE試料より― (2022)
  • 著者名/発表者名: 羽生毅、常青、金子克哉、中岡礼奈、清杉孝司、鈴木桂子、山本由弦、松野哲男、島伸和、巽好幸
  • 学会等名: 日本地球化学会2022年会
• [学会発表] 化学組成データベース構築に基づく鬼界カルデラの火成活動の理解 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上木賢太, 原口悟, 吉田健太, 桑谷立, 浜田盛久, Iona McIntosh, 宮崎隆, 羽生 毅
  • 学会等名: 火山学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 鬼界海底カルデラにおけるアカホヤ噴火以降のマグマ供給系進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 浜田 盛久・羽生 毅・Iona M. McIntosh・Maria Luisa G. Tejada・常 青・金子 克哉・木村 純一・ 清杉 孝司・宮崎 隆・中岡 礼奈・西村 公宏・佐藤 智紀・島 伸和・鈴木 桂子・田中 聡・巽 好幸・ 上木 賢太・Bogdan S. Vaglarov
  • 学会等名: 日本火山学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Investigating the formation of the Kikai submarine lava dome using matrix glass volatile contents (2022)
  • 著者名/発表者名: Iona M. McIntosh, Morihisa Hamada, Takeshi Hanyu, Maria Luisa G. Tejada, Takashi Miyazaki, Qing Chang, Bogdan S. Vaglarov, Katsuya Kaneko, Koji Kiyosugi, Reina Nakaoka, Keiko Suzuki-Kamata, and Nobukazu Seama
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] 海底掘削試料から明らかになった鬼界カルデラ火山噴出物の特徴 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中岡礼奈、金子克哉、島伸和、鈴木桂子、清杉孝司、羽生毅、山本由弦、松野哲男、清水賢、杉岡裕 子、巽好幸
  • 学会等名: 日本地球化学会2022年会
  • 招待講演