Source mechanism of long-period volcanic tremors and earthquakes using topological analysis

基于拓扑分析的长周期火山地震震源机制

基本信息

批准号：
22K03774
负责人：
武尾実
金额：
$ 2.58万
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 (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03774/
关键词：
火山性微動長周期地震相図解析位相幾何学的解析

项目摘要

マグマ噴火に先行するマグマ湧出期やマグマ噴火の時期に発生する火山性微動や長周期地震は，マグマ噴火の発生機構を解明するための重要な情報を提供する．本研究では，複数の火山でこの時期に観測された火口近傍での多様な振動特性を示すデータに基づき，マグマ噴火の多様な発生機構に迫ることを目指す．2022年度は，先ず，2004年浅間山噴火に先行する長周期微動・長周期地震に対する予察的な数理モデルであるコントロール・バルブの検討を進め，日本学士院紀要の論文の中にこの成果をまとめた．この論文は，浅間山の深さ約10kmより浅い領域のマグマ供給系を地震波速度構造と地殻変動及び火山性地震の活動に基づいて明らかにした研究成果をレビューすると同時に，2004年浅間山噴火以降の2017年までの長期にわたる観測データ及び解析結果を基に，噴火活動とその前駆現象との関連を解明した．この中で，コントロール・バルブをベースとした数理モデルにより，2004年噴火に先行して観測された長周期微動・長周期地震がマグマ噴火に前駆する火道閉塞のシグナルであった可能性を示した．さらに，2021年の論文（Takeo, 2021）で構築した粘性流体の流動に起因する数理モデルの挙動を，流体流路の圧力-断面積の関係構成式を幅広く変化させて，励起される振動の相図の特徴を整理した．その結果，これまでは流体の移動が制限された条件下で発生すると考えられていたゆっくりと減衰する調和型の地震動（N型地震と呼ばれる）が，流体流動の数理モデルにより実現できることを明らかにした．本研究により，同様の振動パターンが全く異なる物理的条件の下でも励起されることが明らかになり，N型地震の見方について，新たな視点を付け加えることが出来た．この成果については，2023年春の地球惑星科学連合学会の大会で報告する予定である．

岩浆喷发前的岩浆喷涌期和岩浆喷发期发生的火山颤动和长周期地震，为阐明岩浆喷发发生机制提供了重要信息。在这项研究中，我们的目的是根据这一时期在多个火山观测到的火山口附近各种振动特征的数据，研究岩浆喷发发生的各种机制。 2022财年，我们将首先进行控制阀的研究，该控制阀是2004年浅间山喷发前的长周期震动和长周期地震的预测数学模型，并将在论文中总结结果在日本学士院的公报上。本文综述了基于地震波速度结构、地壳形变、火山地震活动等，并基于长期观测资料和研究成果，阐明了浅间山深度约10 km以下区域的岩浆供给系统的研究成果。通过截至2017年的分析结果，我们阐明了喷发活动与其前兆现象之间的关系。其中，基于控制阀的数学模型表明，2004年火山喷发之前观测到的长周期震动和长周期地震可能是岩浆喷发之前管道堵塞的信号。此外，通过改变流体流动路径的压力-截面积关系公式，对2021年论文（Takeo，2021）中构建的粘性流体流动引起的数学模型的行为进行了大幅改变，我们研究了激发振动。结果表明，以前认为在流体运动受到限制的条件下发生的缓慢阻尼谐波地面运动（称为 N 型地震）可以使用流体流动的数学模型来实现。这项研究表明，在完全不同的物理条件下会激发相似的振动模式，为我们看待 N 型地震的方式增加了新的视角。我们计划在 2023 年春季地球与行星科学联盟会议上报告这些结果。