[S-CG57] 破局噴火：メカニズムと地球表層へのインパクト

[SCG57-01] 大規模火砕噴火の準備・トリガー・推移とそのメカニズム

★招待講演

*下司 信夫¹ (1.産業技術総合研究所　活断層・火山研究部門)

キーワード：大規模火砕噴火、カルデラ、大規模火砕流、珪長質マグマ溜まり

大規模火砕流を噴出し陥没カルデラを形成するような大規模火砕噴火は，おおむね数10㎞³から数100㎞³のマグマを短時間に噴出する．このような規模の噴火は全地球で数回/千年程度の頻度で発生しており，日本列島では約7300年前に発生した鬼界アカホヤ噴火が相当する．大規模火砕噴火を発生させるためには，多量のマグマを地殻内部に準備するプロセスと，それを短時間に噴出するメカニズムが必要である．大規模火砕噴火に先行するマグマ蓄積過程や蓄積したマグマ溜まりの構造についてはいまだにその詳細は把握されていない．結晶度の比較的高いクリスタルマッシュ状，あるいはより結晶度が高い状態で存在するマグマ領域（広義のマグマ溜まり）の中でメルトが分離し，相対的にメルト分率が高いまとまった領域（狭義のマグマ溜まり）が形成されることが大規模火砕噴火の準備過程としては重要だろう．
比較的浅部（数㎞）に大量に蓄積された珪長質マグマ溜まりからは，さまざまなトリガーで噴火が発生し得る．マグマ溜まりからのマグマ噴出はマグマ溜まりを減圧させる．マグマ排出速度が相対的に小さい場合には，壁岩の変形によるマグマ溜まりの体積縮小によってマグマ溜まりの減圧は相殺される．しかし，壁岩の変形をうわまわるマグマ溜まりからの急速なマグマの噴出は，マグマ溜まりの減圧とそれによる壁岩，とくにマグマ溜まり天井岩へのせん断応力の蓄積を生じ，それが破断強度を超えた場合にはマグマ溜まり天井岩が破断する．マグマ溜まりの天井岩の破断のタイミングは，天井岩の強度とマグマ溜まりの減圧量に依存する．マグマ溜まりの深さが浅い，すなわちマグマ溜まり天井岩が薄いと小さい減圧量でマグマ溜まり天井が破断するのに対し，マグマ溜まりが相対的に深いとマグマ溜まりの天井の破断には大きな減圧量が必要である．さらに，マグマ溜まりの深さが一定よりも深いと，マグマ溜まりを完全に減圧させてもマグマ溜まり天井岩の破断は発生しない．すなわち，陥没カルデラは形成できない．マグマ溜まりの天井岩の破断とマグマ溜まりへの沈降は，天井岩に形成された割れ目系を使ったマグマ溜まりからのマグマの排出を促し，その結果と大規模火砕流が噴出する．天井岩の崩壊が一度に発生すれば一つのパルスの大規模火砕流が噴出するし，段階的な崩壊が繰り返せば複数のフローパルスに分かれた大規模火砕流が噴出すると考えられる．この崩壊のパターンは，マグマ溜まりの減圧量の大小が影響している可能性がある．マグマ溜まりからどれだけのマグマが噴出し得るかは，マグマ溜まり天井岩のマグマ溜まりへの沈降によるマグマ溜まり増圧や，形成される火道の断面積などに依存するだろう．究極的には，マグマ溜まり天井がマグマ溜まり“底”まで沈降するまでマグマの排出が続く．従って，カルデラ形成噴火の噴出量は，地殻内部に準備されたマグマの体積に依存すると考えられる．将来発生し得る巨大噴火の規模を予測するためには，地殻内部に蓄積されているマグマの体積を見積もることが必要である．