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[SVC33-P10] マグマ貫入プロセスにおける地殻沈降の数値シミュレーション解析
キーワード：カルデラ、マグマ、数値シミュレーション、地球内部物理学
地球における地表面の沈降は、火山活動や地殻変動と深く関係する現象であり、その発生メカニズムの解明は地球内部ダイナミクスの理解に不可欠である。本研究では、マグマの貫入プロセスにおける地殻沈降のメカニズムを調査するため、二次元数値シミュレーションを実施した。特に、(1) マグマの初期温度、(2) モホロビチッチ不連続面（Moho面）の温度、(3) 溶融物質の存在が沈降過程に及ぼす影響に着目し、地殻変形や沈降のダイナミクスを詳細に解析した。シミュレーションの結果、マグマの初期温度が1600 K以下では、貫入が発生しても顕著な地殻沈降は観察されなかった。一方、1700 K以上に設定した場合、貫入後の冷却に伴い地殻沈降が発生し、その際、地殻内の速度ベクトルがy方向（鉛直方向）の負の向きへと増加することが確認された。これは、貫入マグマの冷却および固化により密度が増加し、圧縮応力が生じた結果、沈降が促進されることを示唆している。さらに、沈降の進行とともに、地殻中央上部に環状断層が形成されることが確認された。本研究では、Moho面の温度の影響についても重要な知見が得られた。Moho面の温度が低い場合、マグマと周囲の温度差が大きくなり、冷却速度が遅くなることで、貫入岩が地殻内で上昇しやすい傾向が見られた。これにより、貫入岩の形状がよりドーム状になることが確認された。一方、Moho面の温度が高い場合、温度差が小さいため、貫入岩は水平方向に広がりやすく、沈降がより広範囲に分布する傾向が示された。ひずみ速度の解析結果から、温度条件の違いが地殻変形の様式に大きな影響を及ぼしていることが明らかになった。また、溶融物質を考慮した場合、沈降過程における浮力の影響が顕著であることが示された。溶融物質の割合が増加すると、貫入マグマの密度が低下し、浮力が強く働くため、速度ベクトルの向きや大きさに変化が見られた。特に、溶融割合が20%以上の場合、地殻沈降の進行速度が遅くなるものの、最終的な沈降量は増加する傾向を示した。さらに、沈降領域において、局所的な速度ベクトルの発散が見られ、沈降を伴う地殻の変形がより不均一に進行することが明らかとなった。本研究で得られた結果は、カルデラ形成や地殻変動のシミュレーションに応用可能であり、火山活動における沈降プロセスの理解に貢献するものである。特に、ひずみ速度と速度ベクトルの解析により、マグマの冷却および固化に伴う応力場の変化が沈降の主要な駆動力であることが確認された。本研究のアプローチは、火山活動の予測や地殻変動モデルの改良にも寄与する可能性がある。