米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）、日本地质调查局活断层和火山研究部 研究员 中谷贵之 地质信息研究部 工藤隆 课题组长 活断层和火山研究部 铃木俊博 技术人员 这项研究的结果与 36,000 年前的发生有关， 15,000 年前的十和田火山巨大的喷发（喷出约20公里的岩浆量3) 在高温高压下使用喷射物岩石熔化实验进行以估计岩浆积聚时的温度和压力。
目前十和田火山地下约 6 公里处，地震波低速区造成地震波速度降低的因素有多种，而且很难估计该区域存在什么因素。在这项研究中，岩石熔化实验表明，引起巨大喷发的岩浆已在地下两次积聚，即地下5至7公里处。该深度与地震波低速区的深度相符，表明能够喷发的岩浆仍然存在。
将来，我们将对日本其他活火山巨型喷发的喷射物进行岩石熔化实验。通过根据所获得的知识解释地球物理勘探的结果，我们将为探测过去曾引起大规模喷发的火山下方存在的可喷发岩浆做出贡献。
这项研究的详细信息将于 2022 年 5 月 12 日（美国东部标准时间）在线发表在国际期刊《地球物理研究固体地球杂志”即将公布。
本次研究揭示的大喷发岩浆堆积深度（左、中）和当前十和田火山下方确认的地震波低速区深度（右）
十和田火山是一座活火山，位于秋田县和青森县交界处，直径为85公里火山口湖（十和田湖）。根据过去11,000年的喷发历史，估算出十和田火山喷发时火山口的范围。由于其中一些地区包括居民区，因此特别考虑了2022年3月针对十和田火山引入的喷发警报级别。换句话说，如果地壳运动或火山地震增加，将立即发布4级或5级特别警报。
十和田火山在 36,000 年前和 15,000 年前引发了巨大的喷发，形成了破火山口，未来有可能再次发生类似的喷发。虽然大喷发很少发生，但会造成严重的破坏，因此社会需要在建设和运营需要长期风险管理的核电相关设施时对大喷发的可能性进行评估。
大喷发前10公里3岩浆积聚在地下。为了评估大规模喷发的可能性，通常使用地震波和其他技术进行地球物理勘探来检查岩浆是否储存在地下。然而，即使地球物理勘探识别出低地震波区域，也很难区分它们是由岩浆还是富含水的流体引起的。即使假设存在岩浆，是否存在流动性高且能够喷发的局部岩浆，或者是结晶状且不会导致喷发的岩浆（捣碎) 存在于广阔的区域，由于空间分辨率问题，很难区分两者。主要原因是高流动性岩浆聚集的空间尺度小于地震波一般捕获的尺度（几千米）。由于仅使用地球物理调查数据很难估计低地震速度区域中存在什么，因此需要结合地质和岩石学知识进行解释。
AIST 一直在发生大规模喷发的火山地区进行地质调查并收集和分析喷射物。此外，为了利用收集到的喷射物进行高温高压熔岩实验，内加热气压装置（图 1）已更新。通过使用该装置在高温高压下再现喷射物中所含的矿物种类，可以估计岩浆积聚时的温度和压力。通过将估计深度与当前观测到的地震波低速区域深度进行比较，可以根据地质和岩石学知识推断是否仍然存在能够喷发的岩浆。岩浆堆积的条件取决于火山的地下岩性、力的施加方式以及岩浆的性质。因此，有必要单独调查每座火山的岩浆堆积条件。
由于十和田火山周围有重要的核电相关设施，因此有必要明确与巨大喷发相关的岩浆堆积条件。公元915年，十和田火山经历了有记录以来最大规模的喷发，喷出的物质是二氧化硅（SiO2)。由于从地质角度来看，这次喷发是近期的，岩浆很可能仍在地下积聚，迫切需要对地下结构进行调查。最近，有关十和田火山的地质信息已被编制成地质图（2019 年 8 月 20 日，AIST 新闻稿 1)，明确了巨大喷发喷出物的分布区域和化学成分。我们利用地质图上已知的巨型火山喷发的喷射物进行了岩石熔化实验，并估算了喷射物积聚为岩浆时的温度和压力。
这项研究得到了原子能监管局委托项目“核设施防灾措施调试资金（特大喷发过程等知识的研究）项目（2019-2021）”的支持。
我们利用十和田火山巨大喷发的喷射物进行了高温高压岩石熔化实验（图2）。实验在825至900摄氏度的温度和100至350兆帕（1兆帕约10个大气压）的压力下进行，以估计岩浆积聚的温度和压力。
实验中使用的喷射物是浮石，源自流纹质岩浆。大部分浮石是多孔玻璃，但也有约10%是玻璃斑晶含有矿物质。斑晶矿物的数量和类型反映了岩浆堆积过程中的温度和压力，因此可以通过实验明确再现这些的温度和压力条件来估计岩浆堆积条件。
36000年前喷发时，浮石中所含的矿物种类有斜长石、斜方辉石、单斜辉石、钛矿、磁铁矿，15000年前喷发时除这些矿物外还有角闪石。实验结果是，我们能够再现浮石中主要矿物在 840-850°C 温度和 150-170 MPa 压力下的结晶和晶体比例（图 3）。
实验估计的压力对应于大约 5-7 公里的深度。也就是说，造成过去两次大喷发的岩浆被发现是在十和田火山下几乎相同的条件下积聚的。此外，在当前的十和田火山地下约 6 公里处已确认存在低速地震波区域（Chen 等，2020）2)，其深度几乎与本研究估计的过去岩浆堆积深度相符。这一结果表明，能够喷发的岩浆仍然存在于与过去引起巨大喷发的岩浆大致相同的位置。
通过高温高压岩石熔化实验确定过去巨型喷发中岩浆堆积的深度，将能够解释当前使用地震波和其他方法进行的地球物理勘探的结果，同时考虑到地质和岩石学信息。它还将有助于探测火山口火山地下可喷发的岩浆。
图1内加热式气压装置
图2 浮石起源于15000年前十和田火山的巨大喷发
图3高温高压实验得到的样品扫描电子显微镜照片（左）和显示估计岩浆堆积条件的示意图（右）。矿物周围的深灰色区域是由熔融材料快速凝固而成的玻璃。矿物种类有能量色散 X 射线光谱化学成分分析结果进行判别。
将来，我们将使用岩石熔化实验方法来估算日本代表性火山（例如姶良火山口）过去的岩浆堆积深度。基于这些知识，我们将解释地球物理调查的结果，以估计火山口火山下方是否仍然存在能够喷发的岩浆。通过积累科学知识并对每座火山进行案例研究，我们的目的是更全面地了解哪些因素主要控制导致大规模喷发的岩浆堆积深度。
已出版的杂志：地球物理研究固体地球杂志
论文标题：日本十和田火山两次火山喷发的岩浆储存条件的实验约束。
作者：Takayuki Nakatani、Takashi Kudo 和 Toshihiro Suzuki
1Takashi Kudo、Takayuki Uchino、Satoshi Hamasaki (2019) 十和田湖地区地质。区域地质研究报告（1：5万幅地质图）。 AIST 地质调查中心，第 192 页。
2陈 K X、Fischer, K M、华 J 和 Gung, Y (2020)。使用 Ps 接收器功能对日本东北部下方的地壳融化进行成像。地球与行星科学通讯, 537, 116173.