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[SVC36-P01] 大規模水蒸気プリニー式噴火の発生機構とマグマ破砕過程：火山ガラス含水量からの考察
キーワード：水蒸気プリニー式噴火、外来水、カルデラ、屈斜路火山
“水蒸気プリニー式噴火”とは，珪長質マグマと外来水が関与して発生するマグマ水蒸気噴火の様式の一つである．水蒸気プリニー式噴火の噴出物は，大量の細粒火山灰が主体で，給源近傍から数十km～数百kmまで広域に分布し，大量の火山豆石（accretionary lapilli）を含むことで特徴づけられる（Self and Sparks, 1978）．しかしながら，水蒸気プリニー式噴火は観測事例が皆無であり，その発生機構は不明点が多い．マグマ水蒸気噴火の発生機構や推移変化の要因を理解することは，防災上の観点からも重要である．
本研究では，国内で発生した水蒸気プリニー式噴火の代表例の一つである屈斜路火山40 kaカルデラ形成噴火(Kp I: VEI=7)について，層序と層相および火山ガラスの形状や化学組成，含水量などのデータおよび，それらに基づく考察を報告する．火山ガラスの含水量は，SEM-EDSを用いて，下司ほか (2017)の手法に基づき測定した．
Kp I噴出物は7ユニットから構成され（下位から，Unit 1~Unit 7; 柴田・長谷川，2022），Unit 1~6は降下火砕物，Unit 7は軽石流堆積物である．Unit 1~Unit 6は薄い軽石層と厚いシルト質火山灰層の互層で，大部分は礫支持の火山豆石（accretionary lapilli）から構成される（噴出量：20 km3）．Unit 1~Unit 6には，発泡破砕した軽石・火山灰だけではなく，マグマ－外来水相互作用（急冷破砕）で形成されたブロック状の細粒火山灰が普遍的に含まれる．その量は，Unit 6で最大（47.3 %）に達する．火山ガラスの化学組成はSiO2=77 wt.%と均質であるが，含水量には差異が認められ，発泡破砕した軽石・火山灰の含水量（3.0~ 3.5 wt.%）は，急冷破砕された細粒火山灰（4.0~5.0 wt.%）よりも低い値を示す．
火砕物を放出するプリニー式噴火において，火山ガラス中の含水量はマグマ破砕深度におけるメルト中の含水量を保存すると考えられている（例えば，Martel et al, 2000）．通常，H2O に飽和した珪長質マグマが火道を上昇する際は深度約 1,000 m 付近から発泡破砕が開始する（例えば，Zhang, 1999）．ブロック状の細粒火山灰は，含水量の低い軽石・火山灰よりも先に，火道深部で外来水と接触・生成されたため高い含水量を示すと考えられる（Allen and Cas, 1998; Aravena et al., 2018）．これら2つの異なる破砕プロセスによる火山ガラスが，同一噴火中に生じるためには，巨大な帯水層を貫く火道を想定する必要がある．火道を上昇するマグマが，深部（1,000 m付近）の火道側面で外来水と接触することで，急冷破砕が生じる．一方で，火道の中心部を上昇するマグマは外来水と接触することなく，より浅部で発泡破砕が生じると考えられる．このような火道深部まで外来水を供給できる巨大な帯水層は，屈斜路火山の最大規模カルデラ形成噴火（Kp IV: 120 ka; Hasegawa et al., 2016）で形成された既存の（Kp I噴火当時に存在していた）カルデラ構造に起因している可能性がある．今回取得した火山ガラスの含水量は二次的な水和の影響を評価していないため，今後はFT-IRを使用して火山ガラス中のOH-濃度を測定する予定である．
本研究では，国内で発生した水蒸気プリニー式噴火の代表例の一つである屈斜路火山40 kaカルデラ形成噴火(Kp I: VEI=7)について，層序と層相および火山ガラスの形状や化学組成，含水量などのデータおよび，それらに基づく考察を報告する．火山ガラスの含水量は，SEM-EDSを用いて，下司ほか (2017)の手法に基づき測定した．
Kp I噴出物は7ユニットから構成され（下位から，Unit 1~Unit 7; 柴田・長谷川，2022），Unit 1~6は降下火砕物，Unit 7は軽石流堆積物である．Unit 1~Unit 6は薄い軽石層と厚いシルト質火山灰層の互層で，大部分は礫支持の火山豆石（accretionary lapilli）から構成される（噴出量：20 km3）．Unit 1~Unit 6には，発泡破砕した軽石・火山灰だけではなく，マグマ－外来水相互作用（急冷破砕）で形成されたブロック状の細粒火山灰が普遍的に含まれる．その量は，Unit 6で最大（47.3 %）に達する．火山ガラスの化学組成はSiO2=77 wt.%と均質であるが，含水量には差異が認められ，発泡破砕した軽石・火山灰の含水量（3.0~ 3.5 wt.%）は，急冷破砕された細粒火山灰（4.0~5.0 wt.%）よりも低い値を示す．
火砕物を放出するプリニー式噴火において，火山ガラス中の含水量はマグマ破砕深度におけるメルト中の含水量を保存すると考えられている（例えば，Martel et al, 2000）．通常，H2O に飽和した珪長質マグマが火道を上昇する際は深度約 1,000 m 付近から発泡破砕が開始する（例えば，Zhang, 1999）．ブロック状の細粒火山灰は，含水量の低い軽石・火山灰よりも先に，火道深部で外来水と接触・生成されたため高い含水量を示すと考えられる（Allen and Cas, 1998; Aravena et al., 2018）．これら2つの異なる破砕プロセスによる火山ガラスが，同一噴火中に生じるためには，巨大な帯水層を貫く火道を想定する必要がある．火道を上昇するマグマが，深部（1,000 m付近）の火道側面で外来水と接触することで，急冷破砕が生じる．一方で，火道の中心部を上昇するマグマは外来水と接触することなく，より浅部で発泡破砕が生じると考えられる．このような火道深部まで外来水を供給できる巨大な帯水層は，屈斜路火山の最大規模カルデラ形成噴火（Kp IV: 120 ka; Hasegawa et al., 2016）で形成された既存の（Kp I噴火当時に存在していた）カルデラ構造に起因している可能性がある．今回取得した火山ガラスの含水量は二次的な水和の影響を評価していないため，今後はFT-IRを使用して火山ガラス中のOH-濃度を測定する予定である．