4 月 14 日、マグニチュード 6.2 の地震が日本の九州を襲いました。その 2 日後、日本の当局者は、地震の震源地から 42 キロ離れた火山、阿蘇山で噴煙が立ち上っていると報告しました。小さな噴火が起きていました。遠方の地震が引き金になったのだろうか？阿蘇山は、地震が発生するかなり前の過去数年間、はるかに大きな噴火を起こしているため、おそらく偶然の一致でした。しかし、新しい研究によると、いわゆる遠方界トリガーのアイデアはそれほど突飛なものではないと結論付けています。大地震は、数百キロメートル離れた火山の下にある泡立ったマグマの周りで揺れ動き、ガスを放出してマグマの圧力を高め、さらには噴火を引き起こす可能性があることを研究者は発見しました。
非常に一般的な意味で、地震と火山噴火はいずれにしても時空間的にまとまる傾向があります。なぜなら、どちらも地球の地殻の構造プレートの研削境界に沿って発生することが多いからです。個々の火山噴火のほとんどは、地下室でのマグマの実際の動きに関連する、真下での小さな微動も先行します。これは、地球科学者によって効果的に監視されている噴火の早期警告信号です。
しかし科学者たちは、大地震の後に地震の震源地から遠く離れた場所で小さな火山噴火が起こることがあるのはなぜなのか、長い間疑問に思ってきました。チャールズ ダーウィンでさえ、1835 年にそのつながりについて考え、同名の町を荒廃させたチリの大地震コンセプシオン地震が、彼がわずか 1 か月後に観察したオソルノ火山の噴火と関連していたのではないかと考えました。
最近では、1991 年のフィリピンのピナツボ山の大噴火の前に、前年に 100 キロメートル離れた場所で発生したマグニチュード 7.7 の地震があったことを示唆しています。英国のオックスフォード大学の火山学者 David Pyle と彼の同僚による 2009 年の研究では、チリの火山の噴火率は、マグニチュード 8 以上の地震の後の 12 か月で大幅に増加したことがわかりました。
科学者たちは、地震と火山の間の関係の可能性について多くの説明を行ってきました.これらには、地震からの衝撃波がどろどろした半固体のマグマを液化させて噴火する可能性が高くなる可能性があるという考えや、地震がマグマ内の気泡の成長を加速させてマグマの圧力を高める可能性さえあるという考えが含まれています。しかし、一部の火山だけが地震の影響を受けているように見える理由、それらの反応に数日から数か月かかる理由、イベントがガスの小さなバーストから本格的な噴火までさまざまである理由を説明できる人は誰もいません.
「以前のモデルは、一部の要素を説明できましたが、他の要素は説明できませんでした」と Pyle は言います。彼は、地震と噴火の間の関係の可能性は、泡状のマグマの存在とともに、地震前の火山の状態によって決定される可能性が高いというコンセンサスを、時間の経過とともに火山学者が開発したと説明しています.
火山学者は現在、この泡立つマグマのスロッシングという新しい引き金メカニズムを提案しています。スロッシング (液体の表面の動き) は、エンジニアリングにおいてよく研究されている問題です。液体（石油など）を運ぶトラックには、内部のスロッシング流体に耐える特別に設計されたタンクが必要です。静止した石油貯蔵タンクでは、地震による地震動によって内部の液体が移動した後、亀裂や屋根の崩壊が発生することがあります。これらの観察に触発されて、日本の広島大学の火山学者並木敦子と同僚は、地震が含まれている別の液体である火山マグマにどのような影響を与えるのか疑問に思いました.
これを調べるために、研究者は、振動台に取り付けられた長方形のタンクを使用して、実験室のマグマ溜りに対する地震の衝撃波の影響をシミュレートしました。マグマの代わりに、彼らは濃厚なグルコース シロップを使用し、マグマから沈殿する岩石の浮遊結晶をシミュレートするために、不規則な形状のプラスチック片を追加しました。
ただし、スロッシュするには、液体に結晶が多すぎてはなりません。また、移動するための表面と空間も必要です。したがって、表面につながる開いた火山導管内の溶岩のように、部分的に充填されたコンテナでスロッシングが発生する可能性があります。ただし、満杯のマグマ溜まりでは、異なる密度の液体間でスロッシングが発生することもあり、軽い液体は移動するための他の部屋を提供します。このような液体の層は、泡のような気泡状のマグマがより密なマグマの上にあるマグマ溜まりで一般的であると考えられています。したがって、チームは 3 つの異なる「マグマ」構成のスロッシング応答をテストしました。開いた単一フォーム層。そして、泡が液体の上に重なった閉じた2層システム。
各セットアップについて、研究者はさまざまなテストを実施しました。彼らは、異なる粘度、体積、結晶含有量、および気泡率のシロップ「マグマ」を使用して、異なる振動周波数と振幅で 10 秒間揺れている各タンクを撮影しました。
マグマ貯留層での流体のスロッシングは、周囲の岩石の強度に打ち勝つほど強力ではありませんが、チームは別の効果があることを発見しました。タンクの揺れが液体の共振周波数 (物体を振動させるのが最も簡単な周波数) に近づくと、スロッシングが大幅に増加しました。泡の層では、これにより泡が変形し、相互に結合するまで泡が塗りつぶされ、泡が崩壊しました。気泡が大きい薄いフォームは、崩壊しやすくなりました。実際の火山では、閉じた貯留層内の崩壊した泡状のマグマから高温ガスが逃げると、周囲の岩石への熱伝達が増加し、マグマの圧力が上昇し、さらには噴火を引き起こす可能性があると、チームは述べています。
さらに、二重層の実験装置では、泡層が崩壊しただけでなく、残った泡が下にある液体層と混ざりました。実際の火山では、このような混合により、下部のマグマ層に余分な結晶と小さな泡が供給され、マグマからより多くのガスが泡立つ新しい場所が提供されます。時間の経過とともに、これもゆっくりとマグマの圧力を上昇させ、火山活動を増加させ、噴火を遅らせる可能性さえあります.これは、火山が数か月前に発生した地震によってどのように引き起こされたのかを説明している可能性があると、チームは今月の Journal of Volcanology and Geothermal Research で報告しています。 .
シミュレーションから、研究者は実際のマグマが泡の崩壊を受ける地震条件を調査しました。幅が 0.5 メートルを超える火山口には低周波の地震波が必要であることを発見しました。これは、大規模な地震だけが火山活動を引き起こす可能性があるように見える理由を説明するのに役立ちます。並木氏によると、幅 3 メートルの火山管内の典型的なマグマの場合、マグニチュード 7.5 の地震は、100 キロメートル離れたところからスロッシングによって引き起こされる泡の崩壊を引き起こす可能性があります。噴出孔に加えて、チームは、火山の下の中程度の深さで見つかった大きな (幅約 1 キロメートルまでの) 球形のマグマ溜まりも、より高密度のマグマ層が貯水池に十分なレベルがあります。
カリフォルニア州メンロパークにある米国地質調査所の地球物理学者である David Hill 氏は、この研究は興味深いものであり、地質学以外の工学的概念をもたらして地球の仕組みを理解するのに役立っていると述べています。ヒルはこの研究には関与していませんが、彼の研究には、地震による火山の遠隔誘発の可能性に焦点が当てられています。
実験的研究は説得力のある主張であると、この研究には関与していない Pyle も同意見である。 「これは検証可能なエキサイティングな仮説です」と彼は指摘し、スロッシングによって引き起こされたと考えられている火山は、泡状のマグマとより密度の高いマグマの混合に由来することを示す化学的および組織的証拠を含む岩石を噴出するはずであると説明しています。 "これは、複雑な問題に対するきちんとした解決策を提供します。"
