火山爆発の環境と動力学の地震学的解明

火山爆发环境和动力学的地震学解释

• 批准号: 06237204
• 负责人: 金嶋 聡
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06237204/
• 关键词: 阿蘇中岳; 爆発的土砂噴出現象; 広帯域地震計ネット; 長周期微動; 火口直下の水蒸気圧; 力学的モデル

本研究の目的は、阿蘇中岳の爆発的土砂噴出現象の物理モデルを構築することである。研究の特色となる点は、この現象に伴い放出される広い周波数帯の弾性波を解析することによって、噴出直前の準備段階から噴出に至る期間における火口直下の水蒸気圧の時間的・空間的推移を明らかにすることにある。地下の圧力の変化(例えば水蒸気圧の増減)は弾性波を励起するから、火山の爆発的諸現象の物理を理解するには、それに伴い励起される弾性波を広い周波数帯域にわたって解析することが最も有効な手段である。我々がこれまでいくつかの活動的火山で行った広帯域地震観測から、火山爆発現象の力学的モデルとしてのモーメント・テンソル解が得られている。しかし今までの観測では観測点の方位と火口からの距離が限られており、力学的モデルの唯一性や信頼性には疑問が残る場合が多く、さらに震源の広がりや深さを精度良く推定する事も困難だった。我々は、今年4月以来阿蘇中岳火口及び外輪山周辺で従来に無い高密度の広帯域地震計ネットワーク観測を行なって来た。そして、中岳第1火口直下の深さ1kmの狭い領域に震源を持つ周期15秒に及ぶ長周期微動の存在を確認した。その後9月半ばに至って、阿蘇中岳は爆発的に土砂を噴出し噴煙をあげる比較的活発な活動を繰り返し、我々のネットワークは、土砂噴出に2分近く先行する非常に長周期の振動を記録した。これらの変位記録は、この先行振動の振動源が上記の長周期微動源と同様に浅く、火口直下が膨脹して爆発的土砂噴出に至りその後収縮に転じたことを明白に示唆している。今回の観測結果の解析から、爆発的土砂噴出に伴う振動の震源位置や時刻、モーメント・テンソル解を飛躍的に高い精度と信頼度で推定できることが示された。さらに火口のビデオ映像や空振記録なども加えた総合的解析を行なうことにより爆発的土砂噴出現象の準備段階から終息までの全貌を明らかにできる。我々は、上記の現象には、火口直下の火道周辺における水蒸気圧の突発的な増大が深く関わっていると推察し、阿蘇中岳におこるこのような爆発的土砂噴出現象の、準備段階から最終的噴出に至るまでの一連の過程を、水蒸気のおかれた環境および水蒸気が爆発過程の中で果たす役割を解明する物理的モデルを構築した。火山における爆発的現象とその直前の準備期間に放出される数Hz〜100秒という広帯域の振動を至近距離かつ多点でとらえた観測は、世界にその例を見ず画期的である。さらに火口の映像や空振など振動以外の諸データも利用できることからも、これまでにない高解像度の解析が可能であり、爆発現象の理解に新しい貢献をすることが期待される。

这项研究的目的是为纳卡纳克山的爆炸沉积物喷发现象构建物理模型。该研究的一个特征是，通过分析由于这种现象而发出的宽频带弹性波，可以阐明从弹药射出前的制备阶段，在陨石坑下方的水蒸气压力下方的水蒸气压力的时间和空间进程。由于地下压力的变化（例如，增加或降低水蒸气压力）激发了声波，因此理解火山爆炸现象物理学的最有效方法是分析宽频带上令人兴奋的弹性波。我们从宽带地震观测值中获得了瞬间张量解作为火山爆炸现象的机械模型，我们已经在几个活跃的火山上进行了。但是，以前的观察结果在观测点和距火山口的距离方面的方向有限，许多次机械模型的独特性和可靠性仍然值得怀疑，而且也很难准确估计震中的扩散和深度。自今年4月以来，我们一直在ASO Nakadake火山口和外边缘周围进行空前的高密度宽带地震计网络观测。然后，我们确认存在15秒钟的长周期微生物，并在纳卡德克（Nakadake）第一个火山口下方的狭窄区域深1公里处。然后，在9月中旬，Aso Nakadake重复了相对活跃的活动，爆发爆炸性沉积物并引起烟雾，我们的网络记录了非常长的周期性振动，在沉积物喷发前几乎两分钟。这些位移记录清楚地表明，前面振动的来源是浅的，类似于上面提到的长周期微型汇合源，并且预先振动的来源直接在火山口下方扩展，从而导致土壤和沉积物的爆炸性爆发，然后开始收缩。对当前观察结果的分析表明，与爆炸沉积物射血相关的振动的震中位置，时间和矩张量可以估算出很高的精度和可靠性。此外，可以执行包括火山口和空中录音的录像，以阐明从制备阶段到爆炸性沉积物爆发现象结束的整个情况。我们推测上述现象与火山口下方火山口周围的水蒸气压力的突然增加密切相关，并构建了一个物理模型，阐明了Nakadake山上发生这种爆炸性沉积物弹出过程的一系列过程，从制备阶段，从制备阶段到最终的弹性，以及蒸发过程中的作用。在火山中捕获爆炸现象的观察结果以及在近距离和多个点之前释放的几秒钟到100秒的宽带振动是开创性的，世界上没有例子。此外，可以使用除振动（例如火山口图像和空气振动）以外的各种数据，从而可以分析前所未有的高分辨率，并且可以预期这将为理解爆炸现象做出新的贡献。

项目成果

S.Kaneshima & P.G.Silver: "Anisotropic Loci in the mantle benerth central Peru" Physics of the Earth and Planetary Interiors. (印刷中). (1995)

S.Kaneshima 和 P.G.Silver：“秘鲁中部地幔中的各向异性位点”，地球和行星内部物理学（1995 年出版）。

H.Kawakatsu,et al.: "10s-Period volcanic tremors observed over a wide areu in south westen Japan" Geophysical Researh Letters. 21. 1963-1966 (1994)

H.Kawakatsu 等人：“在日本西南部广大地区观测到的 10 年代火山地震”地球物理研究快报。