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[SVC51-05] 火山性地盤変動における熱膨張モデルと茂木モデル
キーワード：熱膨張モデル, 茂木モデル, 重力変化, 地盤変動, 秋田駒ケ岳, 多孔質媒質
(1) 昨年本学会で提案した熱膨張モデル(狐崎・村岡,2013)について，その基礎面を茂木モデル(Mogi,1958)との関連において再構成した．茂木モデルでは，大地を半無限等方均質弾性体とし，地表を自由平面とする．地下に球状の圧力源を設定し，それによる地表の変位を求める．その際の地表の重力変化については，萩原(1977)が考察した．このモデルにおいては，球域内は基本的には空洞（あるいは異質物質）とされる．その特例として球域内が外部と同一物質で，域内の温度のみが上昇するとする．この場合，熱膨張が圧力源となり，茂木モデルは球状熱膨張モデル(STモデル)に転化する．この場合球域内では質量変化はなく，地表での重力変化も地表隆起によるフリーエア効果(FE)によってのみ生じる．（2）上記のSTモデルは，熱域が任意形状の場合にも拡張できる．熱域を微小な格子に分割するとする．各格子要素(立方体)は実効的には球状熱域要素として機能するので，それらによる出力（地表の変位，重力変化等）はSTモデルで与えられる．熱域全体による出力は各要素の出力の和となる．従って，任意形状の熱域においても，地表の垂直変位によるフリーエア効果(FE)のみが重力変化に寄与する*．*[注] 狐崎・村岡(2013)における関連記述がここでは訂正されている．（3）実際の火山体浅部は概ね多孔質媒質とみなせる．間隙は水で飽和しており，流通状態にあるとする．(1)(2)の熱膨張モデルにおいて，媒質をこのような水飽和多孔質に置き換える．この場合間隙水に圧力変化はなく，固体部(骨格)は間隙水とは独立に挙動する．固体部の熱膨張は，(2)で述べたように地表変位とFEによる重力変化を生む．一方，熱域内の間隙水は温度上昇（沸点以下）に対応して，自由に膨張し，その密度も低下する．(水の熱膨張率は固体（岩石）よりも10倍以上大きい．）これによる重力変化がFEに加算され，総合的には重力変化は若干増幅される．このことを秋田駒ケ岳に関わる数値例で示す．[参考文献]萩原幸男(1977): 伊豆半島の異常隆起を説明する茂木モデルとそれに伴う重力変化,震研彙報,52巻, 301-309.狐崎長琅・村岡淳(2013): 秋田駒ケ岳火山における重力変化と熱膨張モデル,地球惑星科学連合，講演予稿, SVC52-04．Mogi, K.(1958): Relations between the eruptions of various volcanoes and the deformations of the ground surfaces around them, Bull. Earthq. Res. Inst., Vol.36,99-134.