11:00 〜 11:15
[SVC50-08] 十和田火山、噴火エピソードC（中掫テフラ）噴出物の噴火推移と中湖カルデラの形成過程
キーワード：十和田火山、中湖カルデラ、噴火エピソードC、ピースミール型カルデラ
青森・秋田県境に位置する十和田火山は、直径11kmの十和田カルデラの内側に直径3kmの中湖カルデラを持つ二重カルデラ火山である。十和田カルデラは約15,000年前に形成されたが、中湖カルデラの形成時期についてはこれまで複数の議論があり、一致した見解は得られていない。
噴火エピソードCは下位から、プリニー式降下軽石堆積物である中掫軽石（CP）、石質岩片に富む降下火山礫堆積物が主体の金ヶ沢軽石（KP）、マグマ水蒸気噴火堆積物である宇樽部火山灰（UA）からなり、後カルデラ期の活動の中では最大規模の噴火である。Hayakawa (1985)は、活動規模とマグマ水蒸気噴火に至った活動推移から、噴火エピソードCが中湖カルデラを形成した活動であると結論付けたが、その詳細については言及されていない。また、中湖周辺を給源火口とした十和田カルデラ形成以降の活動では、噴火様式がマグマ噴火からマグマ水蒸気噴火へと推移する活動を繰り返しており、マグマ水蒸気噴火の発生とカルデラ形成を直接結び付けることが難しい。そのため、噴火エピソードCが中湖カルデラの形成と関連があるかどうかについては議論の余地がある。本研究では、噴火エピソードC噴出物の詳細な解析から噴火層序とその推移を再検討し、中湖カルデラの形成過程との関連を明らかにすることを目的とした。
噴火エピソードCは、マグマ噴火（CP）からマグマ水蒸気噴火（UA）へ活動が推移し、その間に断続的に噴煙柱を形成する活動（KP）が狭在する。CPは堆積物の下部と上部で粒径変化を伴い、噴煙柱の消長が示唆される一方、大部分を占める主部では粒径変化をほとんど伴わないため、噴火強度の変化を伴わない安定した噴煙柱が少なくとも半日以上維持されたと考えられる。CPは石質岩片に乏しいが、主部の最上部において含有量が急増し、引き続くKPでもその傾向が維持される。含まれる石質岩片は火道浅部を構成するものがほとんどであり、深部起源のものは含まれない。CPからKPを通して本質物質である軽石の密度および組成はほぼ一定で、外来水の積極的な関与を示すカリフラワー状軽石も含まれていない。UAを構成する本質物質は黒曜石片を主体とし、発泡粒子や黒曜石と漸移するものも一定数観察された。このことから、CPからKPにかけては外来水の影響が噴煙柱にはほとんど及ばなかったが、UAでその影響が強く現れ始めたと考えられる。
噴出物に含まれる石質岩片は、火砕物と火道壁間の摩擦による侵食や火道壁の崩落などによって取り込まれると考えられている（Macedonia et al., 1994） 。一方、中湖カルデラのような小型カルデラでは、マグマだまりの深さと環状断層で囲まれるマグマだまり天井の比が大きく、狭い陥没域において高角の逆断層が形成されることで、マグマだまり天井が比較的細かいブロック状に破砕して陥没が進行するピースミール型のカルデラになると考えられている（Roche et al., 2000）。このような陥没に伴うブロック同士の構造運動では石質岩片が効率的に生産され、それらが地下から上昇する固気混相流に取り込まれることで噴煙柱へと供給されることが期待される。CP主部の最上部では、粒径変化を伴わない中で石質岩片量が急増するため、CP中の石質岩片量の急増は噴火強度の変化に由来するものではなく、外的要因によるものであることが示唆され、中湖カルデラ形成開始がその要因であると考えられる。KPが断続的な活動であったことは、個々のブロックの運動による火道閉塞を考えることで説明可能である。さらに、噴火様式の推移は火口に湖水を湛えることができる窪地が形成されたことと整合的である。以上を踏まえ本研究では、噴火エピソードCのCP噴火末期に、中湖カルデラの形成が開始し、KP、UAと噴火が推移する中で陥没が進行したと結論付ける。
本研究において明らかになった噴火エピソードCの噴火推移は次のとおりである。CPはプリニー式の噴煙柱の消長を1度伴ったのち、安定した噴煙柱を少なくとも半日以上持続させた。噴火の末期には火道付近を構成していた堆積物が崩落しカルデラ形成が開始した。その後、プリニー～サブプリニー式の噴煙柱を形成する断続的な活動であるKPへと推移し、この間にカルデラ陥没が進行した。KPの活動が終息後、深くなった火口には湖水が流入し、その後上昇した発泡の悪いマグマと接触して激しいマグマ水蒸気爆発を発生させ、UAを堆積させた。その後噴火は収束し、一定量の湖水を湛えることができる窪地が形成された。
中湖カルデラのような直径数km程度の小規模カルデラが形成される際には、カルデラ形成噴火の総噴出量に対する前駆噴火の噴出量の割合が高いことが報告されている（Geshi et al., 2014）。本研究ではカルデラ形成開始のタイミングを正確に制約し、噴出量を算出することができた。今回得られた前駆噴火噴出量（1.86km3） と総噴出量（3.04km3）の比（0.63） は、先行研究で報告されている小規模カルデラの例（0.56～0.93）と同等であった。このことは、小型カルデラの形成過程はDruitt and Sparks (1984) に代表されるような一般的な大型カルデラ形成モデルでは説明できないことを示唆しているのかもしれない。
噴火エピソードCは下位から、プリニー式降下軽石堆積物である中掫軽石（CP）、石質岩片に富む降下火山礫堆積物が主体の金ヶ沢軽石（KP）、マグマ水蒸気噴火堆積物である宇樽部火山灰（UA）からなり、後カルデラ期の活動の中では最大規模の噴火である。Hayakawa (1985)は、活動規模とマグマ水蒸気噴火に至った活動推移から、噴火エピソードCが中湖カルデラを形成した活動であると結論付けたが、その詳細については言及されていない。また、中湖周辺を給源火口とした十和田カルデラ形成以降の活動では、噴火様式がマグマ噴火からマグマ水蒸気噴火へと推移する活動を繰り返しており、マグマ水蒸気噴火の発生とカルデラ形成を直接結び付けることが難しい。そのため、噴火エピソードCが中湖カルデラの形成と関連があるかどうかについては議論の余地がある。本研究では、噴火エピソードC噴出物の詳細な解析から噴火層序とその推移を再検討し、中湖カルデラの形成過程との関連を明らかにすることを目的とした。
噴火エピソードCは、マグマ噴火（CP）からマグマ水蒸気噴火（UA）へ活動が推移し、その間に断続的に噴煙柱を形成する活動（KP）が狭在する。CPは堆積物の下部と上部で粒径変化を伴い、噴煙柱の消長が示唆される一方、大部分を占める主部では粒径変化をほとんど伴わないため、噴火強度の変化を伴わない安定した噴煙柱が少なくとも半日以上維持されたと考えられる。CPは石質岩片に乏しいが、主部の最上部において含有量が急増し、引き続くKPでもその傾向が維持される。含まれる石質岩片は火道浅部を構成するものがほとんどであり、深部起源のものは含まれない。CPからKPを通して本質物質である軽石の密度および組成はほぼ一定で、外来水の積極的な関与を示すカリフラワー状軽石も含まれていない。UAを構成する本質物質は黒曜石片を主体とし、発泡粒子や黒曜石と漸移するものも一定数観察された。このことから、CPからKPにかけては外来水の影響が噴煙柱にはほとんど及ばなかったが、UAでその影響が強く現れ始めたと考えられる。
噴出物に含まれる石質岩片は、火砕物と火道壁間の摩擦による侵食や火道壁の崩落などによって取り込まれると考えられている（Macedonia et al., 1994） 。一方、中湖カルデラのような小型カルデラでは、マグマだまりの深さと環状断層で囲まれるマグマだまり天井の比が大きく、狭い陥没域において高角の逆断層が形成されることで、マグマだまり天井が比較的細かいブロック状に破砕して陥没が進行するピースミール型のカルデラになると考えられている（Roche et al., 2000）。このような陥没に伴うブロック同士の構造運動では石質岩片が効率的に生産され、それらが地下から上昇する固気混相流に取り込まれることで噴煙柱へと供給されることが期待される。CP主部の最上部では、粒径変化を伴わない中で石質岩片量が急増するため、CP中の石質岩片量の急増は噴火強度の変化に由来するものではなく、外的要因によるものであることが示唆され、中湖カルデラ形成開始がその要因であると考えられる。KPが断続的な活動であったことは、個々のブロックの運動による火道閉塞を考えることで説明可能である。さらに、噴火様式の推移は火口に湖水を湛えることができる窪地が形成されたことと整合的である。以上を踏まえ本研究では、噴火エピソードCのCP噴火末期に、中湖カルデラの形成が開始し、KP、UAと噴火が推移する中で陥没が進行したと結論付ける。
本研究において明らかになった噴火エピソードCの噴火推移は次のとおりである。CPはプリニー式の噴煙柱の消長を1度伴ったのち、安定した噴煙柱を少なくとも半日以上持続させた。噴火の末期には火道付近を構成していた堆積物が崩落しカルデラ形成が開始した。その後、プリニー～サブプリニー式の噴煙柱を形成する断続的な活動であるKPへと推移し、この間にカルデラ陥没が進行した。KPの活動が終息後、深くなった火口には湖水が流入し、その後上昇した発泡の悪いマグマと接触して激しいマグマ水蒸気爆発を発生させ、UAを堆積させた。その後噴火は収束し、一定量の湖水を湛えることができる窪地が形成された。
中湖カルデラのような直径数km程度の小規模カルデラが形成される際には、カルデラ形成噴火の総噴出量に対する前駆噴火の噴出量の割合が高いことが報告されている（Geshi et al., 2014）。本研究ではカルデラ形成開始のタイミングを正確に制約し、噴出量を算出することができた。今回得られた前駆噴火噴出量（1.86km3） と総噴出量（3.04km3）の比（0.63） は、先行研究で報告されている小規模カルデラの例（0.56～0.93）と同等であった。このことは、小型カルデラの形成過程はDruitt and Sparks (1984) に代表されるような一般的な大型カルデラ形成モデルでは説明できないことを示唆しているのかもしれない。