【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】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】16H02221 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 固体地球物理学 / 地質学 / 火山噴火 / 西之島 / 海洋島火山 / 遠隔監視システム

【研究成果の概要】

2013年11月に始まった西之島の噴火は2018年7月の小規模噴火に至るまで継続し，噴出量は1億m3を超える近年の国内では最大規模の噴火となった．この噴火活動に対し，数回に亘る多項目遠隔調査及び2016年10月の上陸調査，島内に設置した地震・空振観測，周辺海域での海底地震観測，海底電位磁力観測，離島火山モニタリングシステムによる調査を実施した．この調査により， 長期の噴火活動の推移，噴火に至るマグマ上昇プロセスや，噴出したマグマは島弧の安山岩としてはやや高温かつ低斑晶量であること，西之島山体下の浅部とより深部にマグマ溜りが存在することなどを解明し，西之島形成のプロセスを明らかにした．

【研究の社会的意義】

西之島の火山島形成プロセス，特にその噴火に至るマグマ上昇過程やマグマ供給システムの一端を，地球物理学的観測と物質科学的調査により明らかにしたことは，新たな火山島形成が世界的に見ても希な現象である事からも，学術的に高い意義を持っている．さらに，本研究において，Wave Gliderを用いた離島火山モニタリングシステム及び遠隔離島地震・空振観測装置が有効である事を示した事は，今後の海洋島の火山活動監視に新たな有力な観測手段を提供したものであり，火山防災上も意義の高い成果である．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】34,450千円 (直接経費: 26,500千円、間接経費: 7,950千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】15H02630 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

島弧火成作用 / プレート境界沈み込み / マグマ生成過程 / 鞍部チリ弧 / 南部チリ弧 / 線状変質帯（破砕帯） / 第四紀火山 / 親水性元素 / 流体の付加 / マグマ成因 / チリ弧 / 南部火山地帯 / 沈み込み帯 / 線状変質帯 / アンチモン / 地殻・マントル物質 / 地球化学 / 火山 / 地質学 / テクトニクス / 脱水融解作用 / マグマ成因論 / 断裂帯 / 地殻・マントル化学 / マグマ・火成岩 / 同位体・放射年代 / 物質循環 / 脱水作用 / トランスフォーム断層

【研究成果の概要】

比較的若い形成年代を持つナスカプレートが沈み込んでいる南部チリ弧では海洋地形から破砕帯（線状変質帯）が沈み込んでいる地域を明瞭に把握できる．本研究により，この破砕帯が沈み込む直上に位置する第四紀島弧火山を構成する火山岩類はそれ以外の周囲の火山に比べ，非常に高い親水性元素（例えば，Cs, Rb, Ba, K, Pb, Sr, Sbなど）の濃集が認められた．このことから，破砕帯が沈み込んでいる直上に位置する火山においては，通常の島弧火成作用よりも流体の付加が大きくなり，マントルウェッジの部分融解量が増大し火成活動が活発化していることが明らかになった．

【研究の社会的意義】

今回，南部チリ弧に分布する島弧火山帯において，沈み込む海洋プレートに発達する断裂帯直上の第四紀火山の島弧火成活動は通常の地域の火山に比べ流体の付加が増大し，活発化していることが明らかになった．南部チリ弧では比較的若い海洋プレートが沈み込んでいるため，海底地形から破砕帯の位置は明瞭に把握できるが，古い海洋プレートが沈み込んでいる東北日本弧や伊豆―小笠原弧ではその上に厚い堆積物が覆っているためその位置は明確でない．しかし，今回得られた地球化学的解析法を駆使すれば，環太平洋火山地帯全域の第四紀火山において，どの火山が今後活発化するか推定できうる重要な基礎データになる可能性がある．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】26302010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山 / 岩石・鉱物・鉱床学 / 地殻・マントル物質 / 地球化学 / 固体地球科学 / 地質学 / 地球・惑星内部構造

【研究成果の概要】

西太平洋のオントンジャワ海台とシャツキー海台という2つの超巨大火山（巨大海台）を対象とした。巨大海台の多量マグマは熱プルーム頭部がプレート境界に衝突することにより生産し、火山活動は短時間（数百万年以内）に終了すると提案されている。しかし活動終了後に再活動してできた海山が存在するようである。そこで4回の航海（KR14-07, KR16-04, KH-17-J01, KR17-13）により、海山の地質調査と岩石採取を行った。その結果、熱プルームモデルから想定されるよりも長期間の活動を行っており、巨大海台のマグマ成因には複雑なモデルを考慮しなければならないことが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】19710150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山噴火 / 津波 / 密度流 / 自然災害 / 地質学 / 堆積学 / 地球物理学 / 防災 / 火山

【研究成果の概要】

火山性密度流の海への突流入に伴い発生する津波の規模や,密度流の動きを支配する物理パラメータを明らかにするために,二層流モデルにもとつく水理実験と数値実験を行った.その結果,津波の発生効率には密度流の流量が大きく寄与すること,密度流の動きには主に底面摩擦抵抗が大きく効くことがわかった.また,モデルを1883年クラカタウ火山噴火に適用し,火砕流の海への突流入がこの噴火の津波発生機構として有力であるという結論を得て,モデルと手法の有用性を示した.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】3,460千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 360千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】19403003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山活動 / マグマ水蒸気爆発 / 北マリアナ諸島 / 火山性微動 / マグマ供給系 / 火山 / 自然災害 / 地震 / 測地学 / 地質学 / 地震地殻変動観測 / アナタハン / ウラカス / 背弧拡大 / 背弧拡士 / マグマ供給糸 / GPS繰り返し観測 / 地震臨時観測

【研究成果の概要】

北マリアナ・アナタハン火山において2008～9年に総合観測を実施し活動評価を行った。期間中に発生した水蒸気爆発では,火口直下を震源とし振幅が次第に増大する連続微動が捉えられた。GPS観測からは西方にある圧力源の収縮が記録されマグマが斜めに上昇する経路が捉えられた。噴出物からはマグマ噴火が2003～4年までであり,以降は水蒸気爆発であることが示された。これまで一連の火山活動はほぼ終息したと考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)