【研究領域課題番号】19K14806 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山ガス / ドローン / Multi-GAS / 噴火 / UAV / 火山ガス組成 / 火山 / 無人航空機

【研究成果の概要】

火山活動推移の予測・評価のためには，噴火事象の進展を定量的に解釈する必要がある。近年の火山ガス組成観測から，深部マグマ溜まりからの火山ガス供給の増加が，噴火発生の要因であるという仮説が提唱されている。しかし，噴火時の測定には危険がともなうため，実際の測定例は非常に限られている。そこで本研究では，噴火時にも火口近傍に接近できるドローン搭載型の観測システムを開発し，噴火時に放出される火山ガス組成を観測することにより，噴火発生の要因となった火山ガスの起源を明らかにすることを目標とする。
本年度は，昨年度製作したドローン搭載用Multi-GASの試験機を改良した。使用するマイコンボードをArduino Unoに変更し，通信ボードも変更した。この改良版試作機を用いた試験観測を，京都大学火山研究センターの協力を得て，2022年1月に阿蘇山の中岳火口で実施した。しかし，現地でマイコンボードにトラブルが発生した。現在原因を調査中であるが，制御のマイコンボードに接続不良があること，制御プログラムにミスがあったことが原因として考えられる。コロナ禍で出張がままならず，試験観測が十分に行えなかった。来年度は上記トラブルを解決し，阿蘇山での試験観測を行い，装置を完成させる。また，他の資金による観測が箱根山や霧島硫黄山で実施できる可能性があるので，それらの機会に観測を実施し，本研究で製作した装置のテストを行う。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】17KK0085 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴煙 / 流体実験 / サーマル / プルーム / 火山 / 渦輪 / 噴火 / 防災 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

瞬間的爆発的噴火における噴煙ダイナミクスと火山灰輸送メカニズムの理解を目的に、基研究の科研費基盤C課題「瞬間的な火山噴火の災害予測モデル提案」の数値研究と合わせ、パリ地球物理研究所IPGPの研究者の協力のもと実験研究と理論研究を推進している。新型コロナウイルス感染症蔓延により、令和２年度に引き続き令和３年度もフランス渡航を中止した。予定していた追加実験とそれに基づく議論は令和４年度に延期し、これまで得た室内実験データと数値シミュレーション結果の検討を続けた。
数値シミュレーションから得られた噴出条件と噴煙高度の関係は、噴出率・噴出速度・火口半径・噴火継続時間を用いた複数のスケーリング則が候補になった。どのスケーリング則であっても計算結果をうまく説明できるが、より単純で理論的な説明のできるスケーリング則を選定することが今後の課題である。ブルカノ式と呼ばれる爆発的噴火は噴出時間が瞬間的なサーマルで近似されてきたが、噴煙高度が噴出時間にも大きく依存することが計算や実験の結果示された。この結果は、ブルカノ式噴火による災害予測をする上で噴火継続時間を正確に見積もる必要を示唆する。
噴煙高度が噴火継続時間に依存することに伴い、火山灰の上昇高度や地表への堆積分布も噴火継続時間に大きく影響される様子を数値シミュレーションで確認できた。総噴出量が同じであっても噴火継続時間が異なると火山からの堆積距離が変化することがわかった。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

【研究期間】2018 - 2022

【配分額】8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】17H02955 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山ガス / 噴火 / 火山 / 火山ガス組成

【研究成果の概要】

噴火を繰り返す火山において、マグマ脱ガス圧力の変化に敏感なガス組成の連続観測手法と解析手法の開発を行った。火山ガス中SO2/H2S比の大きな変動が2014-2015年の阿蘇火山の噴火中や噴火を繰り返している桜島において、噴火活動の変化に伴って観測され、火山ガス組成がマグマ脱ガス圧力の変動に敏感であることが示された。特に阿蘇火山においてはCO2/SO2比の変動との相関も同時に観測され、噴火中に火道内の異なる深さから気泡が上昇していることが示された。

【研究の社会的意義】

火山災害の軽減のためには、火山噴火の発生やその活動の変化に先立って起きる現象を把握することが必要である。本研究では火山噴火現象の推移や発生条件の変化を理解するために、噴火を繰り返す火山などで火山ガス組成変化の観測を行い、その変化原因を解析を行った。本研究では特にマグマの脱ガス圧力の変動に起因して生ずる火山ガス組成の変化に注目し、観測・解析を実施した結果、阿蘇や桜島の噴火活動期にはマグマ脱ガス圧力変動に起因すると考えられる、火山ガスのSO2/H2S比の大きな変動を検出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】17H02063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴出物 / 機械学習 / モニタリング / 火山 / 噴火 / 統計解析 / 岩石・鉱物 / 地質学 / 噴出物 / 噴火推移 / 自然現象観測・予測 / 岩石・鉱物・鉱床学

【研究成果の概要】

本研究では，火山噴出物の化学組成や形状，色調などのデータを大量取得し，その統計解析から，従来，熟達者が行ってきた分類，特徴抽出，異常判定などを誰でも可能にすることを目指した．特に，多変量解析では，火山岩の成因に基づく分類，噴出物の形態や色に基づく噴火様式判別を実現した．一方，従来の岩石学的分析手法は時間と労力を要し，統計学的に十分なデータ獲得が難しかった．本課題では，既存の手法に併せて，分光測色法を導入し，迅速かつ連続的な物質データの取得を実現した．さらに，地球物理観測データとの多変量時系列相関解析を行い，桜島火山でのマグマ供給系と表面現象・噴出物の間に時間差を伴う相関関係を見出した．

【研究の社会的意義】

従来の火山監視手法は，地震，地盤変動，ガス放出量などの観測が主で，噴出物は，たまたま試料が入手できた場合に分析する程度であった．本研究では，火山灰試料を連続採取し，その測色分析により迅速に時系列連続データを得ることを実現し，多くの火山で火山灰測色値が噴火様式や活動度の違いに対応することを示した．
一方，測色連続データを，地震，地盤変動データなどと合わせて時系列相関解析を行い，マグマの地下上昇に伴い，各データ間に特徴的な「時間差」を見出した．これらは，噴火発生に至る様々な地下での素過程発生の「時間差」を示しており，将来，これらを正確に理解し検出できれば，噴火推移の予測につながるものと考えられる．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】16H04071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 噴火 / マグマ / マントル / 防災

【研究成果の概要】

東北本州弧～千島弧の代表的な活火山を対象にマグマ生成率を推定するため、火山岩の物質科学的解析と同地域の地殻～マントルを対象とした地震学的解析の融合的研究を行った。その結果、物質科学的研究では活火山下のマグマ生成深度におけるマントルの温度や流体量についての情報が蓄積され、一方で地震学的研究では東北本州弧～千島弧における広域的な地下構造や活火山下の局所的な地下構造について、より高解像度の情報が得られた。両手法を融合することにより、沈みこむ太平洋プレートから放出されたスラブ流体の経路などの推定を行うことができたが、マグマ生成率の推定については研究期間内では終了せず、今後引き続き行うこととなった。

【研究の社会的意義】

本研究において、東北本州弧～千島弧におけるマントル温度構造のリファレンスモデルを提供する準備を整えることができた。このモデルはウェッジマントルの対流モデルの検証や物質循環モデルの構築に役立てることができる。さらに沈み込み帯の研究において残された最重要課題の一つである、ウェッジマントルにおけるスラブ流体の移動経路や移動速度について、重要な制約を得ることができた。また、残念ながら研究期間内では達成することができなかったものの、各活火山で推定されるであろうマグマ生成率は、過去の経験に基づく手法では予測できないケースについても対応できる、中長期的な噴火活動予測の新しい指標として役立てることができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15K13561 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / アナログ実験 / 振動 / 圧力波 / 音波 / 気液二相流 / 噴火 / 模擬実験 / 素過程 / 数理モデル / 非線形振動 / 流体 / 圧力変動 / 周期性 / 噴出率 / 波動 / モデル実験

【研究成果の概要】

火山噴火を模擬する室内実験を行い，圧力変化や空中音波を計測した．模擬火山噴火実験で見られた間欠的な噴出を伴うノコギリ波状圧力変動に注目し，その発生機構を調べる実験とモデル構築を行った．その結果，この実験系が実際の火山振動に対して提案されているモデルと物理的・数学的に相似なシステムであることが示された．また，気泡振動による圧力波発生機構を調べた実験では，3種類のメカニズムが存在すること，空中や水中の音波という観測可能量から音源の情報を引き出すためには，メカニズムの特定が重要であることが示された．様々な現象を包括する模擬実験を詳細に観察し，複雑な火山現象に対する新たな示唆が得られた．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】15K01246 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火砕流 / 噴火 / 粉体 / 摩擦 / 火山 / 火山噴火 / 堆積 / 粒子 / 堆積物

【研究成果の概要】

大規模火砕流の挙動を表現するための二次元数値モデルの改良を行った。流走過程におけるマニング型摩擦則と減速・停止過程におけるクーロン型摩擦則の役割および導入の効果について明らかにした。火砕流堆積物の温度、層厚、ガス量等の条件に依存した、堆積物の冷却・溶結モデルを改良し、火砕流の溶結構造の形成過程と、噴火推移の時間スケール推定に応用した。代表的な大規模火砕流および中小規模火砕流について、観察記録や堆積物をもとにそれらの発生、流走、堆積過程や物理量を明らかにし、噴火推移を復元した。これらの火砕流現象の解明をもとに、噴火プロセス全体の理解を進展させ、災害現象とその評価手法について考察した。

【研究の社会的意義】

数値モデル改良は、シミュレーションによる火砕流分布域の推定精度向上や、ハザード評価に貢献するものである。近年の噴火事例をもとに解明した中小規模火砕流の噴出量・噴出率と流走距離との関係は、数値モデル検証のためにも活用できる。鬼界カルデラの大規模噴火については、火砕流発生のタイミング、発生様式などが明らかになった。堆積物の溶結・冷却モデルと堆積物解析にもとづき、プリニー式噴煙柱崩壊後、大規模火砕流の発生に至るまで、日または週のオーダーのギャップがあった可能性を示した。この結果は、大規模噴火の推移の理解を進めるとともに、災害の規模や時間スケールの評価にも活用できるものである。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】25287115 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 噴火 / 火山ガス / 火山噴火 / 火山ガス放出量 / 火山ガス組成

【研究成果の概要】

火口近傍に接近困難な桜島火山での火山ガス組成観測を実現するために、火山ガス感応起動型連続観測装置およびセスナ機を用いた飛行観測手法を確立し、桜島火山ガス組成の特徴を把握した。その結果、通常火山ガス放出時と連続噴煙活動中の火山ガス組成の変化を把握した。浅間山および三宅島における連続観測および繰り返し観測に基づき、長期的な火山ガス放出率の変動に伴う火山ガス組成の変化を把握した結果、噴火活動を伴う火山ガス高放出率時期においても、低放出率時期と顕著な組成の変動はなく、火山ガス放出条件の温度・圧力に変化はないと推定された。特に三宅島では組成変化は地表近傍での地下水との相互作用の変化が原因と推定された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】23654157 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山現象 / 火山 / 噴煙 / 噴火 / 空振 / 桜島

【研究成果の概要】

桜島昭和火口の噴火活動を対象とした空振アレイ観測を実施することで、噴煙放出に伴う微弱な空振シグナルの特徴を明らかにした。これまで噴煙挙動と関係すると考えられてきた周波数帯のシグナルについては、火口底下の通路を、噴煙や火山ガスなどの希薄流体が通過することで形成されるものとして区別した。一方、既往噴煙数値計算コードの改良によって、現実を反映した初期・境界条件で、噴煙挙動を数値的に模擬することを可能にした。火山噴煙の噴出、拡大、上昇過程に伴う空気振動放射過程の詳細を定量的に理解するための下地を整えることができた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】23241055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 衛星 / リモートセンシング / Web / 火山防災 / 噴火推移 / 東アジア / 赤外画像 / 噴火 / 防災 / ウェッブ / ウエッブ

【研究成果の概要】

地球上には多数の火山が分布するが，その大半は恒常的な観測体制が敷かれていない．我々衛星赤外画像による観測システムの開発と観測に取組んできた．本研究は，旧来のMODISとMTSATから，新しいGCOM-C/SGLIとひまわり8号/AHIベースのシステムへの移行を進め，観測能力の向上を図った（GCOM-Cの打上は2016年末に延期された）．また．これらのデータを用いた観測手法の高度化について，高頻度低分解能(AHI)・中頻度中分解能(SGLI)・高分解能低頻度の3種類のデータを組合せて解析を行う方法を考案し，インドネシア，ラウン火山噴火を用いて具体的な検討を行い，その有効性を確かめた．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】22710171 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴火 / 火山モニタリング / 火山 / 噴気地 / 熱流量 / 火山ガス / 放熱率 / 噴火 / 放熱量

【研究成果の概要】

火山活動監視能力を強化するために,噴気地の熱流量モニタリングを目的とした,全く新しい熱流計測装置を開発した.本装置は,氷箱熱流計測の原理を応用し,火山ガスが運ぶ伝導伝熱,対流伝熱および潜熱を電気的に測定する.本装置を用いて現地観測を行ない,氷箱熱流計測法との比較するために,箱根火山に観測定点を設けた.また,噴気地全体からの総放熱量を測定するために,箱根火山に置いて航空機を用いた空中赤外観測を行った.実際の火山で観測を行うことで,本装置の有効性を検証することを期待している.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】20740251 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山現象 / 圧力波形 / 固体地球物理学 / 自然現象観測・予測 / 複合材料・物性 / 火山 / 気泡 / 音波 / 噴火 / 空振

【研究成果の概要】

非ニュートン性流体中の連続的な気泡の上昇・破裂に伴う音波を調べる室内実験を行い,音波発生の時間間隔,波形,前兆信号,それらを支配する記憶効果やフィードバック機構を明らかにした.また,浅間火山に空振観測システムを設置し,研究機関中である2009年2月に発生した噴火,及び,その後の火口活動をとらえた.独自の計測方法や解析方法を試み,微弱な空気振動から火口活動の発生を検知できるようになった.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】19310116 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴火 / カルデラ / 地下構造 / 大規模噴火 / 地熱活動 / 電磁気構造 / 火山体構造 / 火山 / 噴火

【研究成果の概要】

カルデラを生成するような大規模噴火は,マグマが地表に達することなく地下に滞留しやすい場において準備される.マグマの上昇を阻害する要因の1つにマグマからの脱ガスが考えられ,電磁気構造調査を実施した結果,マグマが地下に滞留しやすい火山周辺において火山ガスが帯水層を介して周辺に拡散していることを示唆する事実を得ることができた.温泉水の同位体水文調査では,火山地域のみならず非火山地域の特定の地域の温泉水にマグマからの脱ガスを示唆するスラブ脱水起源の成分が検知された

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】19310114 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 噴火 / ロボット / システム / 野外実験 / 火山探査 / 火山噴火 / 野外走行実験 / 観測実験 / 防災 / MOVE / 機動基地局 / 近傍観測

【研究成果の概要】

危険な火山噴火現象の科学的理解と災害軽減と目的として、遠隔地から無線で操作することのできる火山探査ロボットシステムの開発を目指している。そのため特定領域研究「火山爆発」において制作した火山探査移動観測ステーションMOVEを核として、主として野外実験に基づいて開発のための課題と解決を探ろうとした。従来からの最大の課題として電波障害による無線操作の困難性がある。これを解決するため、本研究では車両の中に無線機や伸縮アンテナなどを搭載した移動基地局車を制作し、2009年の3月と10月の2回、阿蘇山と三原山において野外走行・観測実験を行った。その結果、無線操縦により、約2km離れた地点から山頂火口への移動が成功裏に行われた。ただし、実際にシステムを作り学術や防災のために役立てるには、更なる資金、人員の増加や運用組織の構築など、数多くの課題が残されていることも明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】18540416 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 地震 / 空振(空気振動) / 噴火 / 数値波形計算 / 空気振動

【研究成果の概要】

本研究の目的は、噴火に伴い発生する地震波と空振(空気振動)を同時に解析する手法を開発し、噴火ダイナミックスの解明に資することである。地震波形は火道内部の力学的状態を反映し、空振波形は噴火に伴って大気に加わる圧力変動や大気中に注入される高温物質の流量・温度等に関する情報を反映している。この両者を個別に解析する試みはこれまでもあったが、同時解析の例は無い。本研究では次の3項目を行った。1)空振波形解析手法の開発、2)既存の地震波形解析手法と空振解析手法のカップリングによる地震・空振波形の同時解析手法の開発、3)開発された手法を2004年浅間山噴火時に得られた地震・空振波形に適用し、噴火のダイナミクスを解明する。
本研究で開発された手法を用いて2004年の浅間山噴火で発生した5度の中規模噴火を解析の結果は以下の通りである。地震波形からは震源域で作用する下向きの力の強度が推定された。また、空振波形の解析からは大気中へのガスや火砕物の注入レートの変化に依存する空振波形振幅が推定された。両者を比較したところ、震源域で作用した下向きの力と火口から大気への火山ガスや火砕物の注入レートの変化率の比が噴火毎に大きく異なることがわかった。例えば、9月1日の噴火は下向きの力の強度に比べて空振振幅が異常に大きなイベントであり、9月23日の噴火は下向きの力の強度に比べて空振振幅が異常に小さなイベントであった。噴火毎の違いは、火口をふさぐ溶岩や火砕物の蓋の厚さが噴火毎に数倍から数十倍異なることを示唆する。予測される蓋の厚さの変化は、航空機SARにより観測された火口底の標高の変化と調和的であった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】1,750千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 150千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】18201034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 防災 / ウェッブ / 噴火 / リモートセンシング / 東アジア / Web

【研究成果の概要】

東アジアにおける噴火監視と噴火研究の基礎となる活動データの大規模収集を行うために,MODISとMTSATデータを利用した「複数の衛星を利用した準リアルタイム東アジア火山観測システム」の構築を行い,主要147活火山の常時監視を行った.これらのデータの解析結果に関して,ウェッブサイトを通じて広く公開すると共に,より詳しい噴火状況を知るため,高分解能衛星データや地上観測データを組合せて,統合的解析を試みた.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】35,620千円 (直接経費: 27,400千円、間接経費: 8,220千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】17253002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

千島弧 / 火山活動 / 火山噴火 / 地震活動 / 地殻変動 / マグマ / 火山ガス / 津波 / 千嶋孤 / 火山 / 千島列島 / 噴火 / 北方四島 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

日露米の3ケ国により南千島ウルップ島から北千島パラムシル島で、ビザ無し専門家交流により日露で色丹・国後・択捉島で、火山学的および古津波調査を実施した。その結果、千島列島の過去1万年間の火山噴火履歴と、主要な噴火の噴火様式および特に南千島での津波の発生間隔を検討した。特に火山活動では、9500～6500 年前および4000～1000年前にカムチャッカ～北海道まで大規模な噴火が頻発したこと、またマグマ組成の広域変化が基盤構造の差異と調和的であることを始めて指摘できた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】16684014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 火山ガス / 噴火 / 遠隔測定 / ガス放出量

【研究成果の概要】

本研究課題では、火山からのガス放出量の短周期時間変動を測定するため、火山噴煙中の二酸化硫黄カラム量の2次元分布を測定できるような装置を新たに開発し、短周期変動について知見を得ることが目的である。CCDカメラに二酸化硫黄の紫外吸収帯のある波長域の紫外バンドパスフィルタを取り付けて観測することで、二酸化硫黄カラム量の2次元分布を可視化する方法を開発した。これにより、これまで難しかった、秒スケールでの二酸化硫黄放出量の測定が可能となった。
平成18年度の前半は、これまでの観測装置をさらに改良し、2台のCCDカメラに上記のバンドパスフィルターと二酸化硫黄吸収がない波長域のバンドパスフィルターをそれぞれ装着した。同時に撮像した2つのCCDカメラでの画像を合成することで、約2秒間隔で二酸化硫黄噴煙の分布の画像を撮影できるようになった。桜島火山の観測では、この新しい装置を用いて火山ガス放出率の秒スケールでの変動の様子を明らかにした。そして、二酸化硫黄放出率が数分の周期で平均値に対して±80%程度変動していることが明らかにすることができた他、この周期が約8.3分と3.9分であることが分った。
9月末から10月始にかけて、イタリアのエトナとストロンボリの2火山で観測を行った。特にストロンボリ火山での観測では、小爆発に伴う二酸化硫黄放出率の変動の様子も二酸化硫黄分布映像でとらえることができた。
噴煙中の二酸化硫黄を可視化する測定手法をまとめた論文をGeophysical Research letters誌に発表した(次頁の研究成果参照)とともに、10月には熊本県で開催された日本火山学会で桜島での成果を発表した。また、12月には米国サンフランシスコで開催されたAGUの秋季大会でこれまでの成果の発表を行った。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)

【研究分野】地球化学

【研究領域課題番号】11304040 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 火山ガス / 揮発性物質 / 流体包有物 / 二酸化炭素 / ラマンスペクトル / ガスクロマトグラフ / 顕微分光分析 / 拡散放出 / マントル / 気泡 / 噴火 / ラマン分光 / マグマ / 同位体 / ガス分析 / 流体

【研究成果の概要】

火山活動を理解するうえで揮発性物質の挙動が重要であることは従来から指摘されており、本研究では、マグマ中に溶け込んでいる揮発性物質が火山ガスとして地表に現われるまでの化学的な過程を明らかにし、火山噴火や火山活動のメカニズムの解明に貢献した。これまでの火山ガスの研究は、火山ガスの分析と発泡現象を直接結ぶ研究が欠落しており、起源を論ずる上でネックとなっていた。そこで本研究では次の3項目に取り組み実験火山ガス学の確立を目論んだ。すなわち、(1)マグマ中に微小なバブルが発生し生長する過程の高圧実験で再現、(2)岩石中の微小流体分析のための顕微分光法の確立、(3)モデル実験を検証するために必要な火山ガスデータ現場分析法の改善、の3項目である。まず、(1)ついては、他機関の高圧発生装置を借用して、ケイ酸塩メルトに過飽和なガスを発泡させる実験をくり返し、様々な条件下での試料の作成が可能になった。(2)については、高感度顕微ラマン分光システムの開発を主に行なった。この装置を使って多くの成果を出すことができたが、マントル捕獲岩中の微小流体包有物の二酸化炭素のラマンスペクトルから残留圧力を求めることに成功したことは特筆に値する。(3)については、高速小型ガスクロマトグラフ分析計を用いて火山ガス放出現場で直接分析する技術を開発し、火山ガス組成の現場分析の向上を計ることができ、さらに火山体土壌を通して拡散放出する火山ガスの分析から、噴火予知に役立つ多くの成果を得ることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】38,210千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 810千円)