11:00 〜 13:00
[SVC32-P11] 気泡組織解析に基づく2021年福徳岡ノ場噴火のマグマ上昇プロセスの推定
キーワード：福徳岡ノ場火山、マグマ水蒸気爆発、気泡組織解析、減圧速度
大規模な爆発的噴火は噴出物の拡散によってしばしば広範囲に影響を与える。将来的な活動予測を目指す上で、これらの発生プロセスについて理解を進める必要がある。一般的に、上昇に伴う減圧によるマグマの発泡・破砕が爆発的噴火の原動力として説明される。火口が水面下の場合、マグマと外来水の接触・混合によって破砕が促進されて爆発的な噴火を発生させることがあり、マグマ水蒸気爆発として知られている。水中で発生した噴火の爆発度は噴出率と水深と関係があり、浅海域の噴火では、比較的小さい噴出率で発生するスルツェイ式噴火がしばしば観測されている。大規模なマグマ水蒸気爆発では水蒸気プリニー式噴火の存在が提唱されているが、現在までに観測事例がなく現象の描像やメカニズムの理解に乏しい。
小笠原諸島の福徳岡ノ場海底火山では2021年8月13-15日にかけて爆発的噴火が発生した。噴煙高度は16 kmに達し、大量の噴出物がパミスラフトとして流出した。この噴火は浅海域における大規模噴火のプロセスを明らかにする上で貴重な事例である。一方で、今回観測された噴煙柱は水蒸気が主体であったことが指摘されており、プリニー式噴火で観測されるような大量の噴出物を含んだ噴煙とは異なる可能性もある。したがって、マグマ上昇プロセスを明らかにし、一般的に高い噴出率を示すプリニー式噴火との比較が重要となる。
本研究では噴出物の気泡組織解析によって、今回の噴火におけるマグマ上昇過程に制約を与えることを試みた。試料は沖縄県読谷村長浜で採取された漂着軽石を用いた。漂着した軽石は多様な特徴を示すため、色や組織に基づいてタイプ分けを行った。最も存在量が多い軽石は白色で、しばしば黒色の包有物がみられる。石基ガラスは灰色でマイクロライトは含まれない。円～楕円形の気泡が多数含まれ、気泡同士はそれぞれ独立、もしくは弱く結合している。
白色軽石の噴出が大規模な噴煙柱の形成時であったと仮定し、画像解析により気泡組織の定量化を行った。求められた気泡数密度（BND）は2.8×1013 m-3であり、一般的なプリニー式噴火で見られる値（1014-1015）より1-2桁低い。これまでに提案されているBND減圧速度計（Toramaru, 2006; Fiege and Cichy, 2015; Shea, 2017; Hajimirza et al., 2021）の各手法に基づいて減圧速度の検討を行った。メルトSiO2組成は65 wt%で、温度・圧力条件はYoshida et al. (2022)に従い可能性のある範囲で検討した。Toramaru(2006)による計算では8.8×106 Pa/sと最も高い値を示し、気泡核形成ピーク時の最も高い減圧速度が反映されていると思われる。Fiege and Cichy (2015)による計算では5.5×104 Pa/sと推定される。推定値は104-106 Pa/sと手法によって幅があるものの、定常火道流モデルで見積もられるプリニー式噴火の減圧速度106 Pa/s程度より低い可能性がある。また、Toramaru(2006)により減圧速度から噴煙高度を推定した場合、3.6～13 km程度であり、実際に観測された噴煙高度より低い。いずれの場合もプリニー式噴火に匹敵する減圧速度ではなく、観測された噴煙高度は高い噴出率に駆動されていないことが示唆される。
小笠原諸島の福徳岡ノ場海底火山では2021年8月13-15日にかけて爆発的噴火が発生した。噴煙高度は16 kmに達し、大量の噴出物がパミスラフトとして流出した。この噴火は浅海域における大規模噴火のプロセスを明らかにする上で貴重な事例である。一方で、今回観測された噴煙柱は水蒸気が主体であったことが指摘されており、プリニー式噴火で観測されるような大量の噴出物を含んだ噴煙とは異なる可能性もある。したがって、マグマ上昇プロセスを明らかにし、一般的に高い噴出率を示すプリニー式噴火との比較が重要となる。
本研究では噴出物の気泡組織解析によって、今回の噴火におけるマグマ上昇過程に制約を与えることを試みた。試料は沖縄県読谷村長浜で採取された漂着軽石を用いた。漂着した軽石は多様な特徴を示すため、色や組織に基づいてタイプ分けを行った。最も存在量が多い軽石は白色で、しばしば黒色の包有物がみられる。石基ガラスは灰色でマイクロライトは含まれない。円～楕円形の気泡が多数含まれ、気泡同士はそれぞれ独立、もしくは弱く結合している。
白色軽石の噴出が大規模な噴煙柱の形成時であったと仮定し、画像解析により気泡組織の定量化を行った。求められた気泡数密度（BND）は2.8×1013 m-3であり、一般的なプリニー式噴火で見られる値（1014-1015）より1-2桁低い。これまでに提案されているBND減圧速度計（Toramaru, 2006; Fiege and Cichy, 2015; Shea, 2017; Hajimirza et al., 2021）の各手法に基づいて減圧速度の検討を行った。メルトSiO2組成は65 wt%で、温度・圧力条件はYoshida et al. (2022)に従い可能性のある範囲で検討した。Toramaru(2006)による計算では8.8×106 Pa/sと最も高い値を示し、気泡核形成ピーク時の最も高い減圧速度が反映されていると思われる。Fiege and Cichy (2015)による計算では5.5×104 Pa/sと推定される。推定値は104-106 Pa/sと手法によって幅があるものの、定常火道流モデルで見積もられるプリニー式噴火の減圧速度106 Pa/s程度より低い可能性がある。また、Toramaru(2006)により減圧速度から噴煙高度を推定した場合、3.6～13 km程度であり、実際に観測された噴煙高度より低い。いずれの場合もプリニー式噴火に匹敵する減圧速度ではなく、観測された噴煙高度は高い噴出率に駆動されていないことが示唆される。