Transcript 中田 節也
Cordón Caulle 地球化学研究協会 霞ヶ関環境講座 Chaiten, 低頻度大規模噴火は どこまで分かっているか？ 中田節也 東京大学地震研究所 2014/12/06 1 講演の内容 • • • • • 2014/12/06 噴火の規模の規則性 噴火予測の現状とモニタリング 火山災害の多様性 大規模噴火（カルデラ噴火） 原子力施設への影響評価 2 火山噴火の規模 2014/12/06 Newhall and Self (1988), Self (2006)3 火山爆発指数 日本の最近の火山活動度 日本にVEI 5以上がない時期 VEI 4以上がない時期 2014/12/06 最近は，火山活動が異様に静かな日本 4 火山弧毎に見られる規則性 火山弧の長さ比較 • インドネシア：3000 km • 日本：2500 km • チリ：4000 km インドネシアでより活発で 大粒のものが多い。 日本はチリより日本が活発 に見える。 2014/12/06 5 日本の火山における規則性 火山毎に規則性が認めら れるが，その勾配や切片 は微妙に異なっている。 2014/12/06 6 火山噴火予知研究の現状 昭和49年から火山噴火予知計画がスタート 火山噴火予知の５要素：時期，場所，規模，様式，推移 気象庁噴火警戒レベル 【噴火予測の発展】 段階１．観測により，火山活動の異常が検出できる． 段階２．観測と経験則により，異常の原因が推定できる（経験的予測）． 段階３．現象を支配する普遍的な物理法則が明らかにされており，観測結 果を当てはめて，将来の予測ができる． ○現在は第二段階にようやくたどり着いたところ ○進行中の計画では噴火シナリオ（噴火事象系統樹）を採用し，代表的な活 火山で試行。 2014/12/06 7 Seismicity Felt earthquakes in 1910 Eruption Unzen volcano, Kyushu Usu volcano, Hokkaido Eruption Large earthquakes in 2000 • Data from Kyushu University, 2014/12/06 guided in Nakada et al. (1999). 8 Deformation (GPS) Shinmoedake Mauna Loa, Hawaii 2014/12/06 Shinmoedake (Kirishima), Kyushu 9 Example of observation suggesting caldera eruption Sparks et al. (2008) Hickey et al. (2013) 2014/12/06 10 1991 eruption sequence at Pinatubo, Philippines Plume height Volcanic gas (SO2) Pinatubo 1991 2014/12/06 11 富士山噴火による火力発電所への影響 2014/12/06 Yamamoto and Nakada (submitted) 12 火山灰によるガスタービンの障害 火山灰によるジェットエンジンの停止事件 • インドネシアのガルングング火山の1982年噴 火とアラスカのリダウト火山の1989年噴火では， それぞれ，British AirとKLMの航空機があわや 墜落の危機。 • ヨーロッパの航空業界はアイスランドのエイ ヤーフィヤトラの2010噴火（約2週間）で 17億ド ルの損害 航空機のジェットエンジンの仕組み 火力発電システム 2014/12/06 2010年4月アイスランド火山噴火の火山灰 13 桜島大正噴火の降灰域 VEI = 4 降灰確認期間：１月12-16日 VEI=4 Observed during Jan 12-16, 1914 2014/12/06 14 火山灰のよる首都圏への影響 2014/12/06 気象庁のまとめ 15 富士火山の噴火の特性と想定される噴火災害 降灰による電力への影響：送電網 送電への影響は，噴火様式や気象条件による． 湿った火山灰が付着する場合は降灰量が少なくとも影響が 大きい 碍子の絶縁破壊 変圧器の故障 送電線への崩落物 計画的な停電 送電線の切断 Wardman et al. (2012) 2014/12/06 16 （超巨大噴火，破局噴火） 超巨大噴火の影響 # # # # 大規模火砕流による火山体周囲（〜100 km）の壊滅 火山灰の広範囲への拡散（〜1,000 km） 海域の場合，巨大津波の沿岸域への襲来（〜1,000 km） 地球規模での寒冷化 火山灰に埋もれた街 USGS 壊滅した米空軍基地 Alberto Garcia (Corbis) 迫り来る火砕流 1991年フィリピン・ピナツボ火山噴火 2014/12/06 R.L. Rieger, 1991 (U.S. Navy) 17 Aso ash 4.0万年前 日本の超巨大噴火噴火 110万年前 ○約9万年前の阿蘇カルデラ 12 万年前 噴火の火山灰は北海道根室 1.３万年前 市で15cm以上の厚さで堆積。 ○阿蘇カルデラ噴火に伴う火 砕流は最大150kmの距離を 9 万年前 流走。 2.9 万年前 Kikai ash 11 万年前 日本第四紀地図より作成 防災科学研究所HPから 2014/12/06 18 黄色：火砕流到達範囲 日本の超巨大噴火 の頻度 VEI 6-7の噴火間隔 15万年/14回=約1 万年 産総研活火山データベースHPから 2014/12/06 Geology of Japan (submitted) 19 地殻に溜まるマグマの厚さ(d) ピナツボ 1991年 トバ 74000年前 2800 km3 クラカタウ 1883年 10 km3 d=0.2 km 8 km 阿蘇 9万年前 5 km3 d=1 km ~300 km3 d=1 km 2.5 km 鬼界 20 km 7300年前 ~100 km3 d=0.4 km 20 km イエローストーン 64万年前 d=0.4 km d=0.8 km 1000 km3 70 km 60 km カルデラ径 d 2014/12/06 岩石学的モデル 高々1km程度の厚さのマグマ部分 が噴出した。 20 マグマの蓄積率とタイムスケール （地質データから見た休止期間と噴出量） マグマ蓄積率 噴出量 噴火休止期間 カルデラ噴火 3 4 5 6 7 8 9 VEI F. Costa (2008) 噴出量 2014/12/06 21 超巨大噴火マグマの蓄積時間 （ギリシャ・サントリニー，米国ロングバレーの例） 最近のモデル： カルデラ噴火の前，マグマ溜まりは，数百年から数千年で，一気に充填。 結晶中の元素の分布と拡散モデル 2014/12/06 Druitt et al (2012), Gualda et al. (2012) 22 結晶の年代から見た滞留時間１ Zou et al (2010) Lithos 119, 289-296. 白頭山9世紀の噴火 VEI=6 ジルコン結晶のU-Th放射非平衡年代：約9千年 ジルコンは，噴火したマグマからではなく，地殻の再溶 融などによってリサイクルしうる。そのため， マグマの滞留時間：<9千年 2014/12/06 23 （資料４）結晶の年代から見た滞留時間２ Global compilation of crystal residence ages. 普通の火山における滞留年 代：数百年〜数千年： リサイクルや再溶融を考慮す ると，最大値に近い滞留時間 と捉えられる。 真の滞留時間は，元素拡散や 結晶サイズ分布から推定され る年代に近い（Th-Ra 年代より 若い）と考えれている。 KM Cooper & AJR Kent (2014) Nature 506, 480-483 doi:10.1038/nature12991 カルデラ噴火の結晶滞留時間を数千年（資料１），その間にマグマが溜まり 続けると仮定すれば → 噴出量／滞留時間＝平均蓄積速度 2014/12/06 100 km3/5000年→0.05 km3/年（5x107 m3/年） 24 インドネシア，フィリピンの（超）巨大噴火の前兆現象 高田 亮・古川竜太（2014）岩波科学，84,(1), 64-68 1. インドネシアのカルデラ噴火の前には数ヶ月前から明 らかな表面的な前兆現象。 2. 長期的にみると，噴出率の低下，マグマ組成の変化 2014/12/06 が明瞭に認められる。 25 姶良カルデラのマグマ発達史 関口悠子・他（2014）月刊地球，36, (8), 303-309 1. 姶良カルデラにおいても，カルデラ噴火前にマグマ組成の変化が認められている。 2. 分化したマグマが地下に大量に蓄積されることにより，噴出するマグマ組成に変化が生 じると考えられている。 2014/12/06 26 Precursory and repose times Passarelli and Brodsky (2012) Krakatau Shinmoe Unzen 1 year before Tambora Pinatubo 1 month before Precursory period Fuji Ontake Usu Miyakejima 1 day before 1 hour before 2014/12/06 1yr 10 yr 100 yr Repose time 1 kyr 10 kyr27 Genkai NPP Aso caldera Target volcanoes in Sendai NPP Kakuto-Kobayashi caldera Sendai NPP Aira caldera 迫り来る火砕流 Alberto Garcia (Corbis) Ata caldera Kikai caldera 2014/12/06 1991年フィリピン・ピナツボ火山噴火 28 姶良カルデラの地殻変動 Nakao et al. (2013) 2003年～12年の姶良カルデラの体積変化 実線：左目盛 姶良カルデラ深部のソース 波線：右目盛 南岳直下の浅部ソース 2003年４月～2009年４月の地殻変動 2014/12/06 DV/dt 6x107 m3/9 y = 8x106 m3/y 29 大規模噴火（特にカルデラ噴火）の予測について • 大規模噴火は広域的捉えれば十分な頻度で発生：統計的にある程度扱 える。 • 大規模噴火ではマグマが数百年〜数千年程度で蓄積する。 • 噴火に備えてマグマの組成は進化して来ている。 • 噴火の前兆は地球物理学的に捉えられる。 • 多くの大規模噴火には，数ヶ月前から先行現象がある。「人間の」避難は “準備さえできておれば”十分間に合う。 • しかし，原子力施設が要求する数年前に前兆を掴むことは不可能。 • 先行・前兆現象をモニターし，観測結果から緊迫性を如何にきちんと評 価できるかどうかが課題。 • 広域避難の点で国家的課題。 • 将来のカルデラ噴火に備えて，国内外，専門を越えた準備体制が必要。 • ただし，より高頻度のより小規模の噴火に備えることが現実的で，むやみ にカルデラ噴火恐れる必要はないだろう。 2014/12/06 30