【研究領域課題番号】18K11614 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

溶存ガス / 地下水 / 地震 / 火山

【研究成果の概要】

地下深くからもたらされる温泉水には地球深部由来の成分を多く含んでおり、溶存ガスの組成比や同位体比はその起源や挙動について有益な情報をもたらす。本研究では気体透過膜を使った受動拡散サンプラーを用いて、深さ約300mの温泉井戸において任意の深さから溶存ガスを採取し、その組成比や同位体比の鉛直分布および経年変化を明らかにすることに成功した。特にヘリウムや二酸化炭素の同位体を分析することで、マグマ由来の物質が供給されていることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

本研究で採用した受動拡散サンプラーを用いた方法は、従来の試料採取とは異なり、採水の必要がないため他の場所からの汚染がなく、特殊な知識や器具が必要ないこと、分析においても溶存ガスを分離する手間がなく簡便であるため、地下水の溶存ガスを観測する上で多くの人の役に立つことが期待される。また温泉水の溶存ガスを時空間的に観測することで、地震や火山の活動を解明する手がかりとなる可能性があることを示すことができた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【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】16K12847 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

天変地異 / 地震 / 火山噴火 / 風水害 / 自然災害 / 泥雨 / 明治時代 / 防災 / 火山 / 黄砂

【研究成果の概要】

明治初期（おおむね明治20年まで）に発生した地震・火山噴火・その他自然災害（天変地異）について，カタログを作成した．この時期は，国の機関などによる体系的な観測および情報集約がおこなわれておらず，未知の事件が学問的には記録されないままになっている可能性がある．抽出した情報をデータベース化し，時系列や地域による並べかえ，検索などが容易にできるように工夫した．このデータベースはWeb上で公開した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15H03715 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

日本海溝 / 太平洋プレート / 海洋地殻 / 流体循環 / 地殻熱流量 / 電磁気探査 / 沈み込み帯 / 温度構造 / 南海トラフ / 熱流量 / 電気伝導度 / 浸透率 / 火山 / テクトニクス / 間隙流体 / 地震 / 断層 / 比抵抗 / アウターライズ

【研究成果の概要】

日本海溝海側の太平洋プレート上において、地殻熱流量が3～5 kmのスケールで顕著な増減を繰り返すことを明らかにした。この短波長変動は、海溝近傍でのプレートの曲がりによる海洋地殻の破砕、それに伴う流体循環の発達が、不均質に進行することを示すものと考えられる。また、同じく日本海溝海側での海底電磁気探査データから比抵抗構造を求めることにより、太平洋プレートの上部における水の存在、その海溝へ向かっての変化に関する情報を得ることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】統計科学

【研究領域課題番号】26280006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

データ同化 / 固体地球科学 / 逐次ベイズフィルタ / スパースモデリング / データ駆動型モデリング / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / レプリカ交換モンテカルロ法 / 地震 / 疎性モデリング / ベイズ統計学 / 火山 / プレート境界

【研究成果の概要】

本研究課題では、固体地球科学に資する次世代型データ同化手法の創出という所期の目的を、大きく進歩させることができた。特に，大自由度モデルにも適用可能なデータ同化手法である4次元変分法の高度化や、レプリカ交換モンテカルロ法との融合によるモデル／データ両駆動型データ同化の地震観測網データへの応用研究を実施した。また、国内および海外における多数の学会において成果発表を行うとともに，国際誌に論文を出版した。これらの成果をまとめた教科書を出版する予定である。さらに、日本地球惑星科学関連学会連合大会を始めとする学会において、本研究課題に関連するセッションを開催した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】23244092 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

観測手法 / 宇宙線透視 / 重力 / 火山 / 断層 / 地震

【研究成果の概要】

ミューオン以外の荷電粒子の影響は、ミューオン透視観測にとって最大の誤差要因である。これを低減するため、多層のミューオンセンサーと鉛層とを互層させる方式を開発した。この高精度化されたミューオン透視データと、重力異常データとの同時インバージョン手法を開発し、3次元密度構造を高い空間分解能で推定することに成功した。
また、桜島など、火道の口径等の幾何形状がミューオン・ラジオグラフィーで決定された火山では、観測された重力変動から火道内のマグマ頭位の変動を推定することができるようになった。また、推定された頭位と、火山爆発活動とが対応することがわかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】22540431 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山現象 / 数理モデル / 実験 / 火山 / 地震 / 微動 / 空振

【研究成果の概要】

本研究は,比較的単純な噴火形態を繰り返す火道システムの確立した火山を対象に振動現象の観測データから,火道浅部の内部状態を推定する方法を確立し,一連の噴火活動中での噴火様式変化の推定に結びつけることを目的とした.本研究期間中に,2011年霧島新燃岳の噴火が発生し,準プリニー式噴火,マグマ湧出,ブルカの式噴火という異なる噴火に対する火口近傍で地震,地殻変動,空振という多項目の観測データを得ることに成功した.これらのデータを解析することで,ブルカノ式噴火に先行する傾斜変動の時間的変化と傾斜変動継続時間の関係から,火道内部でブルカノ式噴火の直前に進行するプロセスを解明した.また,微動と空振が同じ励起源から発生するメカニズムを,粘性の異なるアナログ物質を用いた実験により再現した.さらに,微弱な火口活動のシグナルを検出する手段を確立し,火山活動のモニターリングのレベル向上を図った.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【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】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)

【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)