帯水層評価に基づく水蒸気爆発の特性評価

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過去3回の噴火活動において水蒸気-マグマ水蒸気爆発が繰り返し発生した有珠山を例に,既存の坑井試料,電磁気探査から推定された地下構造および地球物理学的観測データから水蒸気-マグマ水蒸気爆発に関与した容水層を推定した.また,容水層の有効透水係数求めて,簡単な1次元2相流モデルにより,マグマと接触した容水層内の圧力の経時変化を計算し,マグマ水蒸気爆発のモデルについて検討した.有珠山地域の容水層は,温泉まで含めると現世河床堆積物から新第三系にまでわたり,大きく三つに区分される.それらの有効透水係数は地層の地質時代とともに小さくなり,その変化は6乗のオーダーにも達する.地球物理学的観測データによると,1943-1945年と1977-1982年の活動において,水蒸気-マグマ水蒸気爆発が発生した深度は,地表下65〜123m(海抜100〜50m)および地表下180〜230m(海抜250〜200m)と推定され,関与した容水層は大きな有効透水係数を持つ数層の帯水層が識別される更新統および上部鮮新統と想定された.簡単な1次元2相流モデルによると,透水性の地層では圧力は速やかに拡散し,不透水性の地層内ではビルプアップすることが分かった.この結果は一種の平衡破綻型モデルである柳谷のシナリオに従うマグマ蒸気爆発の発生環境が透水層よりも不透水層で形成されやすいことを示唆し,透水層とマグマの接触によるマグマ蒸気爆発の場合には平衡破綻型モデルよりはFCIのようなメカニズムを考えなければならないだろう.あるいは,マグマ蒸気爆発には透水層と上下2層の不透水層からなる系が関与しているのかもしれない.