Abstract爆発的噴火の約0.4%が、遠方（～数100km）の大地震発生後数日以内発生

考えられているメカニズム•マグマ過剰圧の変化（by 気泡の成長・上昇、マグマだまりのOvertern）•マグマだまり周辺の岩石の破壊•地震によるstatic stressの変化（微小）を増幅する何らかの過程• transient strain 変化（larger)をpermanent な圧力変化に変換する過程

それぞれのメカニズムに対する定量的検討事項変化（応力・マグマの移動など）の大きさと、時間遅れ

Seismic Triggering of Eruptions in the Far Field:

Volcanoes and Geysers

Michael Manga and Emily BrodskyAnnu. Rev. Earth. Planet. Sci. 2006.34:263-291

Introductionで紹介されている事例

噴火開始には、マグマを移動させるだけの変形が必要→噴火前・噴火中の地震発生は当然

•Kilauea (Nov.,1975): M7.2 地震発生の30分以内に噴火•St. Helens (May, 1980): M5.1地震によるLandslide が噴火をトリガー

何100kmも離れた遠方の大地震から数日以内に噴火

→因果関係は自明ではない

•Cordon Caulle: Mw9.5チリ地震（1960)の38時間後に噴火．震源から240km

Lara et al., 2004

•600-800km離れた地震の1日後に噴火（C. Darwin, 1840)

2004 Sumatora-Andaman 地震の影響•M9.3 本震(Dec. 26,2004)→泥火山の噴火のみ•M6.7 余震(April 12, 2005)→ Talang, Krakatoa, Tangkubanparahu の3火山で

活動活発化、及び、小噴火

ＥＩＣ地震学ノート

No.161+ Jan 28, 05

火山活動に影響しうる地震以外の外因

地球潮汐（Johnston & Mauk, 1972, Sparks, 1981） Dzurisin, 1980

Shimozuru, 1987, Tidal Effects on Hawaiian Volcanism

Mason et al., 2004, Seasonality of volcanic eruptions月による潮汐と火山活動の相関なし

火山活動に影響しうる地震以外の外因

大気の温度・圧力変化（Neuberg, 2000）

大気の温度・圧力変化（Neuberg, 2000）数百年スケールの海水位・氷床厚さの変化 (McGuire et al., 1997, Jellinek et al., 2004)

2. Is there a correlation ? （Linde and Sparks, 1998 の解析）

大地震の発生前後に震源から800km以内で発生したVEI 2以上の噴火の数と時間差

large earthquakes can trigger explosive eruptions with a short time lag (< a few days)

ここで、explosive eruptionに限ることは重要か？？この解析でVEI>2に限ったのは

使用したカタログの確度からp266 最後の段落に非爆発的

噴火に関する記述有り。

本文中1988 は1998の間違い

分かりにくい

Power law に従うとす

れば、このあたりの小

さい噴火は取りこぼし

があると考える

注：VEIは、地震のマグニチュードとしばしば対比されるが、等価ではない．

地震のマグニチュードはエネルギーの指数であるが、VEIは、エネルギーだ

けではなく、噴火の形態の効果が含まれている．溶岩流噴火は大量にマグ

マ（熱エネルギー）を放出するが、VEI 0とされる．従って、爆発的噴火と非

爆発的噴火が同じPower law に乗るという必然性はない．

http://en.wikipedia.org/wiki/Volcanic_Explosivity_Index

Size of Volcanic Eruptions

(Pyle 2000)

Fig.2 の結果の信用性に関する文中の議論最新の大地震（Alaska1964, Sumatra2004)でトリガリングが発生していない

地震前後は世間が敏感になっているため、で噴火の記録が増加しているだけかも

Chile2010 (M8.8, Feb. 27)はどうか。。。

新しい統計的解析は、Eggert and Walter, 2009 南米の事例に関する最近の研究はWatt et al., 2009 (2010地震は含まず）

噴火による噴火の誘発？ (Linde & Sparks, 1998 の解析）

200km 以内で近接して噴火

した事例数2日以内に噴火をした例は平

均より多い。200kmより遠くなると、その

傾向は見られなくなる

噴火に伴うテクトニックな地

震、または、噴火自体の震動

が原因か

3. Stresses caused by earthquakes (Static and Dynamic)

3 r661. r ・・・表面波

Static とDynamic のもっとも大きな違いは、距離減衰

Both static and dynamic stresses may be significant in the nearfield (within up to a few fault lengths), but only dynamic stresses are larger than other potential triggering stresses

しかし、今見ているトリガリングの距離は<800km. M>8 の地震の断層スケールは、

数100kmを超えるので、Nearfield の影響も無視できない

4. Volcanoes噴火のトリガー

•外的応力変化Tectonic event の影響(Hill, 1977)氷床の荷重変化(Jellinek et al., 2004)海水面変化(McGuire et al., 1997)地滑り等の局地的変化

•内的圧力変化 (過剰圧の発生）新しいマグマの貫入(Sparks et al., 1977)気泡の蓄積(Woods & Cardoso, 1997)結晶化による気泡の発生(Blake, 1984)

ダイクを形成し、マグマを地表まで押し出すのに必要な過剰圧ΔPcSilicic magma 10-100 MPaBasaltic magma 1 MPa

ΔPc =10 MPa を基準値とする。

地震によって発生する応力変化レベル（Static and Dynamic)ΔPEQ =10-2-10-1 MPa

典型的噴火間隔(VEI=2~3) Tv =1-100 年典型的地震間隔(M>8) TEQ =100-1000 年

過剰圧の自然変化

ΔPcΔPEQ

Tv =1-100 年

ここだけトリガー可能

v

EQv

T/1

23 1010 ~

34 1010 ~全噴火のうち、地震に

誘発されたものの割合

ΔPEQが小さければ、さらに期

待値は下がる。→統計的に検出されるとすれば、

考えられるのはDynamic のみ

Dynamic （過渡的）応力変化をStatic な過剰圧に変換するメカニズム

4.1 Magmatic Processes4.1.1 Bubbles気泡の働きで過剰圧を生成するメカニズム

(1) Rectified diffusionBrodsky et al. (1998)によって提案。しかし、モデルの不備により数桁以上の過大評価Ichihara and Brodsky (2006)で再評価．実際には機能しない。

(2) Advective overpressureSahagian & Proussevitch (1992)が提案Linde et al. (1994)が、Long Valley の群発地震誘発現象に適用

液体と容器の非圧縮性が仮定できる系では成り立つが、発泡したマグマの場合には気泡の圧縮性やガスの溶解により、効果は激減Bagdassarov (1994), Pyle & Pyle (1995) が再評価し、影響は小さいと結論

Convective Overturn が起これば効くかもしれない。(Pyle & Pyle, 1995)(3)Creating new bubbles気泡の核形成には、表面エネルギーのバリアーを打ち破るだけの過飽和が必要

核形成により、この過飽和分の圧力が解放される。Homogeneous nucleation 過飽和圧

100MPa (Mangan & Sisson, 2000 など)

Heterogeneous nucleation (結晶の存在などによって核形成しやすくなった状態）数MPa

Equation (3) で、過剰圧を過飽和圧に置き換えれば、同じ見積もりが成り立つ注：nucleation でなくとも、気泡を平衡半径から成長させるだけでも増圧は可能

(Nishimura, 2004)

ExpansionShrink

Strain wave

Volatile diffusion into a bubblethrough larger Swith larger dCs/dr

Volatile diffusion from a bubblethrough smaller Swith smaller dCs/dr

S rCs oR

0m

skCP skCP skCP

P :pressuresC :volatile in melt

k :Henry constantS :surface aream :mass of a bubble

In equilibrium

Bubble surface is expanded.Diffusion layer is thinned.

Bubble surface is small.Diffusion layer is thickened.

Net masstransfer rate

Rectified Diffusion とは

4.2 Falling roofs (Hill et al. 2002)マグマの冷却過程で、マグマだまりの天井にMush layer が成長 (Marsh, 2000)地震波による歪みでMush layer が流動化 （降伏応力0.01-0.1MPa は地震波応力範囲内）Rayleigh-Taylor不安定で落っこちる

(不安定の起こりやすい長さλ)

マグマだまりのOvertern が起こる（重力ポテンシャルと運動エネルギーのバランスで落下速度を見積もると～10m/s)

十分早くOvertern は起こせそう

Voltz et al. (2001)上の見積もりと良く合う但し、粒子濃度<6.5%

Michioka&Sumita(2005)高粒子濃度不安定の波長は粒子スケール落ちるのに時間がかかる

Overtern による災害の例カメルーン・ニオス湖の湖水爆発・低温液化ガス貯蔵タンク内のロールオーバー など

Mott & Woods, 2010

4.2 Triggers External to the Magma （マグマだまりの外側の変化を誘発）4.2.1. Triggered seismicity

Hill et al. 1993. Seismicity in the western United States remotely triggered by the M 7.4 Landers, California, earthquake of June 28, 1992. Science 260:1617–23Brodsky et al. 2000. A new observation of dynamically triggered regional seismicity: earthquakes in Greece following the August, 1999 Izmit, Turkey earthquake. Geophys. Res. Lett. 27:2741–44Prejean et al. 2004. Remotely triggered seismicity on the United States west coast following the M 7.9 Denali Fault earthquake. Bull. Seis. Soc. Am. 94:S348–59M 7.9 Denali Yellowstone NP (3000km) : Figure 5

Coso geothermal field: Figure 6

Triggered seismicity のメカニズム

（提案されているものはほとんどマグマ増圧メカニズムと共通）rectified diffusion (Sturtevant et al., 1996)Advection (Linde et al., 1994)Subcritical crack growth (Brodsky et al, 2000)Fracture unclogging (Brodsky et al. 2003)Fatigue (Dobran,2001)Viscoelastic relaxation (Pollitz et al., 1998, Freed & Liu, 2001)

Brodsky & Prejean (2005)Long Valley Caldera のTriggered seismicity 発生状況を調べ、様々なメカニ

ズムを検討(1) Strain energy の蓄積に依るというモデルは観測に合わない

(2) 長周期の波の方が短周期より効果的(3) 非常に高い間隙水圧を考えなければ、観測された波の振幅では、摩擦不安定や

stress corrosion を発生させることはできない。

5. Mud Volcanoここでは、数百メートル以深から吹き出す大きなMud Volcanoのみを対象とする。地震に誘発されるMud Volcanoの噴出は一種の流動化現象M7.9十勝地震の後でも、160km離れた新冠泥山が噴出

地震のマグニチュードとその後に流動

化現象の発生した距離の関係実線：最大距離の経験式距離とマグニチュード以外の条件も実

際は影響▲：流動化○：streamflow の増加●：Mud Volcano 噴出