稠密重力観測に基づく桜島火山における真のマグマ質量供給量の把握

Abstract

本研究は桜島火山に供給されているマグマ質量を定量的に把握するため、桜島火山で重力測定を実施し、かつ重力測定に関わる諸問題の解決に取り組んだ。南岳火口からの噴火が活発であった1975年～1992年には、桜島中央部で+15µGal/yrもの大きな重力増加が観測されていた。本研究はこの時期の水準・重力データを解析したところ、1975年～1992年には桜島直下浅部で媒質変形を伴わずに+4.5×10¹⁰kg/yrの質量増加が生じていたことが分かった。この質量増加は、脱ガスによって密度増加・体積減少したマグマが浅部マグマだまりに蓄積し、かつ地下深部から浅部マグマだまりに新鮮なマグマが供給されることによって説明できる。また、本研究は桜島火山で新たな相対重力データを取得し、これを1998年以降の重力データとともに解析することで、桜島中央部で最大+4.3µGal/yrの重力増加を検出した。これは上述の質量増加が南岳噴火静穏期（1990年代後半以降）にも継続していることを意味しており、1998年～2024年における桜島直下の質量変化速度は+0.6×10¹⁰kg/yrと試算された。ただし、この試算においては複数の簡単化が行われており、今後スケールファクターや陸水重力擾乱といった寄与を補正することでより正確な質量変化速度を推定できると期待される。

In order to quantify the magma mass supplied to Sakurajima Volcano, Southern Kyushu, Western Japan, we conducted gravity measurements at Sakurajima Volcano and worked on solving problems related to gravity measurements. During the eruptive period from 1975 to 1992, the significant gravity increase of up to +15 µGal/yr had been observed in the central part of Sakurajima. We found that the gravity increase during the eruptive period can be explained by the mass increase without crustal deformation of +4.5×10¹⁰kg/yr under Sakurajima Volcano. The mass increase can be caused by the density increase of degassed magma at the shallower magma chamber and the subsequent supply of fresh magma from depth to the shallower magma chamber. We also obtained the relative gravity data at Sakurajima Volcano, and detected the gravity increase of up to +4.3 µGal/yr at the central Sakurajima during the quiet period of volcanic activity from 1998 to 2024. The gravity increase indicates that the magma mass has been increasing at the shallower magma chamber even during the quiet period. We estimated the mass increasing rate at the shallower chamber during the quiet period to be +0.6×10¹⁰kg/yr, which is approximately 13% of that during the eruptive period. However, the estimation was based on some simplifications, so the mass increasing rate during the quiet period should be determined more accurately by correcting for several effects such as scale factors and hydrological gravity disturbances.