【研究領域課題番号】18H01305 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重力 / 地殻変動 / 宇宙線透視 / マグマ / 火山 / 火道 / 火山噴火

【研究成果の概要】

観測面では、重力、地殻変動、及びミューオン透視観測が３本柱である。重力については、桜島の重力連続観測を令和１年４月から７月まで実施した。また、重力変動の誤差要因となる地下水についても、その潮汐成分を推定するために、桜島有村観測坑道の観測井における地下水位データを取得した。また、土壌水分の時間変化を推定するのに必要な毎時降水量データを国土交通省より取得した。これらのデータから、土壌水分変動に起因する重力擾乱をKazama and Okubo(2009)の方法で見積もった。地殻変動については、京大防災研究所による連続観測（歪・傾斜）を桜島において継続した。ミューオン観測については、桜島に設置済みの装置の受信面積をさらに増強した。
理論面では、火道内をマグマが上昇・下降する際に生じる地殻変動の定量的モデルを構築した。現実的な物性定数を仮定すると、一定量のマグマが地下深部からマグマ溜まりに注入されたときに生じる地殻変動は、開口火道系の場合、閉口系のそれに比して5％程度と極めて効率が悪いことが示された。他方、重力変動の大きさは、開口火道系であっても閉口系と同程度であることも明らかになった。
上記の理論にもとづき、今年度及びそれ以前の観測データとから、重力の時間変化から桜島におけるマグマ頭位を計算した。その結果を、桜島火口方向の傾斜・歪から推定される山体の膨張・収縮と対比した。その結果、山体膨張（収縮）に対応して、そのの１～３日後に火道内マグマの頭位の上昇（下降）が生じていることが分かった。これは深部のマグマだまりから浅部火道へのマグマ注入にともなう事象をとらえていると考えられる。マグマの上昇に要する時間スケールも１～３日程度と見積もられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-02-01 - 2023-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【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】20244071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

宇宙線透視 / 重力 / 火山 / 地下水 / 宇宙線 / 自然災害 / 絶対重力 / ミューオンラジオグラフィー / マグマ頭位 / 地下水流動

【研究成果の概要】

火山のマグマの通り道(=火道)のどこに、マグマの上端があるのかを推定する手法の開発に取り組んだ。マグマ上端の位置によって山麓の重力が変動することに着目し、絶対重力の連続観測を行った。重力観測データに含まれる降雨等の環境変動起源の重力擾乱を補正し、火山起源の重力シグナルを抽出するために、地下水学的なシミュレーション手法を開発した。補正後のデータと宇宙線で透視した火道形状とを用いて、火道内のマグマ上端の高度が算出できるようになった。これにより、火山浅部のマグマの移動と火山活動の関係を議論する上で、極めて重要な成果を得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】37,960千円 (直接経費: 29,200千円、間接経費: 8,760千円)