粘弾性地殻変動シミュレーションモデルによる巨大噴火準備過程の解明

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本研究は、マグマを大きく溜め込んでいるのに噴火活動が不活発な火山もあれば、マグマを大きく溜め込んでもいないのに活発な噴火活動をみせる火山があることの理由に説明を与えようとしている。粘弾性地殻変動シミュレーションモデルを用いて、マグマ溜まり周辺の応力状態を予測し、「応力緩和が卓越して火道が収縮するモード」と「応力蓄積が卓越して火道が拡張するモード」を支配するパラメータを明らかにしていく。2022年度は、当初の計画通り、実際の地殻岩石が持ちうる粘性流動特性の範囲において、応力緩和が卓越して火道が収縮するマグマ供給速度と、応力蓄積が卓越して火道が拡張するマグマ供給速度について解析した。その結果、マグマ溜まりが地殻内のどの深さで定置して発達するのかに依って、応力緩和の程度が違ってくることを確認した。深さ依存性を持つ地殻内粘性構造における上層は、温度が低いため、応力緩和が進まない弾性層として振る舞うが、マグマ蓄積がそのような有効弾性層内の浅いところで発達すると、マグマ蓄積による応力を有意に緩和させることができない。一方、有効弾性層下においてマグマの蓄積が進行すると、応力緩和は有意に進行し、有効弾性層内でのマグマ蓄積に比べて、応力蓄積量を減じさせることができる。しかし、マグマ蓄積が一定のレートで進行するような場合、たとえ粘弾性緩和により応力蓄積量が減じられたとしても、ゆっくりとはいえ応力の蓄積は進行することになるため、火道収縮モードが卓越するにはマグマ蓄積がある程度以上の期間停止する必要がある。その停止期間の下限の目安は、地殻が持つ有効緩和時間の10%程度であると考えられる。