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

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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．