[S-VC31] 火山噴火のダイナミクスと素過程

[SVC31-P05] 霧島御鉢1235年噴火の様式と推移-火砕物の分布・粒子形状・組織からの制約-

*正畑 沙耶香¹、前野 深²、外西 奈津美²、安田 敦² (1.東京大学理学系研究科地球惑星科学専攻、2.東京大学地震研究所)

キーワード：噴火様式、スコリア、御鉢

玄武岩質マグマの噴火様式の多様性は未だ理解が不十分である。特に噴火が爆発的になる場合や火砕流が発生する場合など噴火事象がどのようなプロセスによって決定されるのかについて理解を進める必要がある。霧島、御鉢火山は歴史時代に複数回爆発的噴火をしたことがテフラ層の存在より分かっている。噴火の時系列変化の大枠は明らかにされているが、その様式や推移の詳細、変化の要因については十分理解されていない。本研究では、1235年噴火と対応づけられている高原テフラについて詳細に調査し、噴出量の再検討と時系列に沿った火砕粒子の形状や密度、岩石組織の特徴の変化をもとに、噴火の推移とその駆動プロセスを考察することを目的とする。

高原テフラは構成粒子の特徴からA-Cの3ユニットに分けられる。まずこれらのユニットについて、本研究における新データを加味して等高線を引き直し、体積を推定した。その結果、総噴出量は従来の想定の1.5-2倍まで増え、13世紀噴火は従来の推定よりも大規模な噴火の可能性があることがわかった。さらに現地での観察によりそれぞれのユニット内が2〜3つの層に分けられることがわかった。ユニットCのステージに発生した火砕流（PDC）堆積物と、細分化した層ごとに試料を採取し、大きさを揃えた粒子について見かけ密度測定、粒子密度（連結空隙を除いた密度）測定、粒子形状の定量的評価、偏光顕微鏡による組織観察、構成鉱物の同定を行った。

見かけ密度測定の結果、ユニットCの下部以下と中部以上で異なるピークを示し、下部以下は低い値(0.8-1.0g/cm³)を、中部以上は高い値（1.0-1.2 g/cm³）を示した。またPDC粒子も高い値を示した。粒子密度測定の結果、ユニットB以下は低く（2.6g/cm³程度）C以上は高い値（2.9 g/cm³程度）であったが、PDC粒子ではユニットB以下同様低い値を示した。このことからPDCは低い連結空隙割合を持つと考えられ、実際に計算した連結空隙割合はテフラ層が0.62-0.69に対しPDCは0.59となる。

スコリア粒子の形状は、肉眼観察レベルでユニットごとに異なる特徴を持つことがわかった。Aはフレーク状、Bは比較的滑らかな形、Cは中間的であった。粒子形状の投影画像からcircularity、roundness、solidityの三指標（形状指数）を求めたところ、観察での凹凸などを反映することがわかった。

全層を通して構成鉱物種に大きな違いはなく、斑晶は斜長石、輝石、カンラン石である。ただし、全岩組成は噴火後半（ユニットC）でややSiO2に富むことがわかっている（宮本・筒井、1996）。石基結晶度はPDC>B>C>Aの順に高く、結晶度が低いほど結晶サイズは大きい。顕微鏡下の気泡組織は、Aは独立した小さな気泡が多く、Bは大きな連結した気泡が多い。Cは大きいが壁で隔てられた気泡が主で、PDCでは小さい気泡が複雑な形で連結しており、層序ごとに異なる。
形状指数と岩石組織を比較すると、火砕流を除いて、両者に関係があることがわかる。例えば、ユニットAでは結晶度が低く連結空隙割合が低いことが、粒子表面の粗さに反映される。この場合、粘性が低いマグマが高い上昇速度を持ち、爆発によって引きちぎられたように成形したことを表していると解釈できる。このように、粒子形状・密度と岩石組織との間に見出した関係は、ユニットごとの火砕粒子の成因と噴火推移を理解する上での重要な制約になる可能性がある。