平成19年度 火山物理セミナー 

金曜日 13:3015:30 (談話会の日は15:0017:00)2号館5階-510

 

趣旨

火山物理の基本となるテキスト・論文を選び出し、その紹介を通じて火山学の基礎を理解する。今回は主に、マグマの中で起こる地震や破壊現象を物理学と物質科学の両方の観点から考える。

 

過去のスケジュール

4/13    打合せ

4/20    地質学的手法で見た溶岩流の破壊の痕跡:

              Tuffen et al., 2003 及び,Tuffen and Dingwell 2005 のレビューとその背景 (担当:野口

        今回は、上記論文を読む前の基礎知識として地質学的研究の背景を理解することを目的に岩脈、火砕岩脈の組織の観察及び火道断面に関する地質学的研究を紹介する。

         またクラックの貫入プロセスを再現したアナログ実験を紹介し、クラックの特性、脆性破壊、塑性緩和に関する理解を深める。

         上記の基礎研究を踏まえ、次回セミナーで火山性微動と火砕岩脈の貫入プロセスの関係について議論する予定である。

4/27    16:00〜 (談話会終了後)

              Tuffen et al., 2003 及び,Tuffen and Dingwell 2005 のレビュー (担当:野口

5/11    地質学的手法で見た溶岩流の破壊の痕跡:

              Tuffen et al., 2003 及び,Tuffen and Dingwell 2005 のレビュー 最終回(担当:野口

5/18   粘弾性体のゴム転移,ガラス転移 実演 

        火道流中のマグマの破壊と地震発生過程:

        Neuberg et al., 2006のレビューとその背景 (担当:中村)

6/1     火道流中のマグマの破壊と地震発生過程: 続き 

        Collier and Neuberg, 2006 のレビューとその背景 (担当:中村)

6/8     今井功「古典物理の数理」 2章 力学と保存法則 (2-1 2-9)(担当:宮林)

6/15   今井功「古典物理の数理」

      2章 力学と保存法則(続き) (2-10, 11)(担当:宮林)

      2-12, 4章 古典物理の基礎方程式(担当:前田)

6/22   今井功「古典物理の数理」

      4章 古典物理の基礎方程式(担当:前田)

6/29   15:30〜 (談話会終了後)

        スティック・スリップ運動による地震発生モデル:

        Ozorov et al., 2003,及び,Iverson et al., 2006 のレビューとその背景(担当:市原)

    追加資料:(1) Iverson et al., 2006 suppliment (2) Movie (3) Movie

7/6     火道流モデルと振動発生

              Gonnermann, HM, and Manga, 2007及びCosta, 2007 のレビューとその背景担当小園

7/13       お休み(IUGGで不在者多数のため)

7/20       火道流モデルと振動発生

              Gonnermann, HM, and Manga, 2007及びCosta, 2007 のレビューとその背景担当小園

7/29       お休み(一般公開学生実験内覧会のため)

 =================== 夏休み =====================

10/26     Valerie Vidal, Waveform analysis of laboratory bubbling: the "vmmk" experiment

        (Visiting Researcher invited by ERI international Office)

11/02     マグマのレオロジー (担当:波多野)

              (6)Giordano et al., 2005(12)Bagdassarov and Pinkerton,2004 

11/09,    地殻変動 (担当:青木)

              (14)Voight et al., 1999,

11/16     修論発表会のため,お休み

11/17-23 火山学会・Cities on Volcano in Shimabara

11/30     Kyle Anderson (Stanford)

              Mt. St. Helens 2004- ドーム成長に伴う地殻変動

 

Montserrat 1995〜の噴火活動に関する多角的研究のレビュー

12/07,   地殻変動 (担当:青木)

              (16)Voight et al., 2006, (15)Widiwijayanti et al., 2005, (17) Green et al., 2006, (18) Wadge et al., 2006.

12/10-14 AGU Fall Meeting)

12/21     野口聡:マイクロライトサイズ分布と火山噴火噴火様式の関係 (談話会)

              Montserratの岩石学的研究のレビューとマイクロライト結 晶化のタイミングと火道上昇プロセスについて (担当:野口)

 =================== 冬休み =====================

01/11     地震活動 (担当:大湊) 【時間変更:13:00 開始】

(19) Aspinall et al., 1998, (20) Miller et al., 1998, (21) White et al., 1998, (22) Neuberg et al., 1998, (29) Green and Neuberg, 2006, (30) Green and Neuberg, 2005,

01/18     表面現象 (担当:前野)

              (32) Cole et al., 1998, (33) Calder et al., 1999, (34) Formenti and Druitt, 2003.

              12:00-13:30Montserrat のビデオ上映会

01/25     15:00〜 (談話会終了後)

              表面現象 (担当:前野)

              (34) Formenti and Druitt, 2003.

              話題に出た参考文献 Montserrat 溶岩ドーム粘性計測)Sparks et al., 2000, Alidibirov et al., 1997

 

流体と弾性体中の波の基本理論

02/01     Crack 境界波の基本的論文

              Ferrazzini and Aki, (1987)             (担当:前田)

12:30-13:30Etna のビデオ上映会(1)

02/08     12:30〜 Crack 境界波の基本的論文

              Ferrazzini and Aki, (1987)             (担当:前田)

02/15     気液二相流中の音速

              Kieffer (1977)     担当宮林

12:00-13:30Etna のビデオ上映会(2)

02/22     非線形物理学研究会

02/29     お休み

03/07     お休み

03/14     Jonathan M. Lees (Univ. North Carolina)  Waveform Modeling of Volcano Explosions (金曜セミナー)

 

候補テキスト

(1) 今井 功 「古典物理の数理」 岩波書店

 

候補論文 

(1) Tuffen, H., Dingwell, D.B., and Pinkerton, H., 'Repeated fracture and healing of silicic magma generate flow banding and earthquakes ?, Geology, 31 (12), 1089-1092, 2003.

地表に残されたダイク状の火道の跡の構造観察から、繰り返し破壊と溶結を起こした痕跡を見いだした。その構造を、ハイブリッド地震の震源の跡ではないかと、提案。火山物理学分野にも、大きなインパクトを与えた論文。

 

(2) Tuffen, H., and Dingwell, D., Fault textures in volcanic conduits: evidence for seismic trigger mechanisms during silicic eruptions, Bull. Volcanol., 67, 370-387, 2005.

ダイクの跡の溶岩の構造を詳しく調べ、4つの流動と破壊のプロセスに結びつける。下部地殻の岩石の挙動と、浅部の高粘性マグマの挙動の類似性。

 

(3) Neuberg, J.W., Tuffen, H., Collier, L., Green, D., Powell, T., and Dingwell, D., The trigger mechanism of low-frequency earthquakes on Montserat, J. Volcanol. Geotherm. Res., 153, 37-50,2006.

Tuffen and Dingwell のアイデアを,Montserrat の低周波数地震震源過程に応用.

 

(4) Collier, L., and Neuberg, J., Incorporating seiscmic observations into 2D conduit flow modeling, J. Volcanol. Geotherm. Res., 152, 331-346, 2006.

火道流のモデルと低周波地震をつなげようとする試み.マグマの脆性破壊とそれによる摩擦滑りや脱ガスが火道流や地震イベントに与える影響を考える.

 

(5) Chouet, B., and Dawson, P., Source mechanism of Vulcanian degassing at Popocatepetl Volcano, Mexico, determined from waveform inversions of very long period signals, J. Geophys. Res., 110, B07301, 2005.

Tuffen and DingwellFracture and Healingのアイデア,それに伴う脱ガスを,Popocatepetl VLP震源過程に応用.

 

(6) Giordano, D., Nichols, A.R.L., Dingwell, D.B., Glass transition temperatures of natural hydrous melts: a relationship with shear viscosity and implications for the welding process, J.Volcanol. Geother. Res., 142, 105-118, 2005.

マグマ物性からみた,Fracture and Healing の温度・時間への制約.

 

(7) Quane, S.L., and Russell, J.K., Welding: insights from high-temperature analogue experiments, J.Volcanol.Geothermal.Res., 142, 67-87,2005.

 

(8) Wright H.M.N., Cashman, K.V., Rosi, M., and Cioni, R., Breadcrust bombs as indicators of Vulcanian eruption dynamics at Guagua Pichincha volcano, Ecuador, Bull. Volcanol, 69,281-300, 2007.

 

(9) Ozerov, A., Ispolatov, I., Lees, J., Modeling Strombolian eruptions of Carymsky volcano, Kamchatka, Russia, J. Volcanol. Geotherm. Res., 122, 265-280,2003.

火道内マグマ(プラグ)のStick-Slip 運動による弾性エネルギーの放出

 

(10) Iverson, R. M., et al., Dynamics of seismiogenic volcanic extrusion at Mount St Helens in 2004-05, Nature, 444,439-443, 2006.

火道内マグマ(プラグ)のStick-Slip 運動による振動.

 

(11) Costa, A., Melnik, O., Sparks, R.S.J., and Voight, B., Control of magma flow in dykes on cyclic lava dome extrusion, Geophys. Res. Lett., 34, L02303, 2007.

 

(12) Bagdassarov, N., and Pinkerton, H., Transient phenomena in vesicular lava flows based on laboratory experiments with analogue materials, J. Volcanol Geotherm. Res., 132, 115-136, 2004.

気泡を含むマグマのレオロジーの時間依存性をモデル化.マグマの流動と破壊や,火道内のパルス状振動の発生の解釈へ応用

 

(13) Gonnermann, HM, and Manga, M. The fluid mechanics inside a volcano, Ann. Rev. Fluid Mech. 39, 321-356, 2007.

 

(31) Ferrazzini, V., and Aki, K., Slow waves trapped in a fluid-filled infinite crack - Implication for volcanic tremor, J. Goephys. Res., 92, 9215-9223, 1987.

 

(35) Kieffer, S., Sound speed in liquid-gas mixtures: water-air and water-steam, J. Geophys. Res., 82(20), 2895-2904, 1977.

 

[Montserrat の地殻変動]

(14) Voight B, Sparks RSJ, Miller AD, Stewart RC, Hoblitt RP, Clarke A, Ewart J, Aspinall WP, Baptie B, Calder ES, Cole P, Druitt TH, Hartford C, Herd RA, Jackson P, Lejeune AM, Lockhart AB, Loughlin SC, Luckett R, Lynch L, Norton GE, Robertson R, Watson IM, Watts R, and Young SR, Magma flow instability and cyclic activity at Soufriere Hills Volcano, Montserrat, British West Indies, SCIENCE, 283, 1138-1142, 1999.

 

(15) Widiwijayanti, C., Geodetic constraints on the shallow magma system at Soufrie`re Hills Volcano, Montserrat, Geophys. Res. Lett., 32, L11309, doi:10.1029/2005GL022846, 2005.

 

(16) Voight, B, Linde, AT., Sacks, IS, Mattioli, GS, Sparks, RSJ, Elsworth, D, Hidayat, D, Malin, PE, Shalev, E, Widiwijayanti, C., Young, SR, Bass, V., Clarke, A, Dunkley, P, Johnston, W, McWhorter, N, Neuberg, J, and Williams, P, Unprecedented pressure increase in deep magma reservoir triggered by lava-dome collapse, Geophys. Res. Lett., 33, L03312, doi:10.1029/2005GL024870, 2006.

 

(17) Green,DN, Neuberg, J and Cayol, V, Shear stress along the conduit wall as a plausible source of tilt at Soufrie`re Hills volcano, Montserrat, Geophys.Res. Lett., 33, L10306, doi:10.1029/2006GL025890, 2006.

 

(18) Wadge, G, Mattioli, GS, Herd, RA, Ground deformation at Soufrie`re Hills Volcano, Montserrat during 1998–2000 measured by radar interferometry and GPS, J. Volcanol. Geotherm. Res., 152, 157–173, 2006.

 

[Montserrat の地震活動]

(19) Aspinall et al., Soufriere Hills eruption, Montserrat, 1995-1997: volcanic earthquake locations and fault plane solutions,Geophys. Res. Lett.,25,3397-3400,1998.

 

(20) Miller et al., Seismicity associated with dome growth and collapse at the Soufriere Hills Volcano, Montserrat, Geophys. Res. Lett.,25,3401-3404,1998.

 

(21) White et al., Observations of hybrid seismic events at Soufriere Hills Volcano, Montserrat: July 1995 to September 1996,Geophys. Res. Lett.,25,3657-3660,1998.

 

(22) Neuberg et al., Results from the broadband seismic network on Montserrat, Geophys. Res. Lett.,25,3661-3664,1998.

 

(23) Neuberg et al., Models of tremor and low-frequency earthquake swarms on Montserrat,J. Volcanol. Geophys. Res. ,101,83-104,2000.

 

(24) Powell and Neuberg, Time dependent features in tremor spectra, J. Volcanol. Geophys. Res.,128,177-185,2003.

 

(25) Sturton and Neuberg, The effects of a decompression on seismic parameter profiles in a gas-charged magma, J. Volcanol. Geophys. Res.,128,187-199,2003.

 

(26) Jousset et al., Moddeling the time-dependent frequency content of low-frequency volcanic earthquakes,J. Volcanol. Geophys. Res.,128,201-223,2003.

 

(27) Rowe et al., Dome growth behavior at Soufriere Hills Volcano, Montserrat, revealed by relocation of volcanic event swarms, 1995-1996, J. Volcanol. Geophys. Res.,134,199-221,2004.

 

(28) Sturton and Neuberg,  The effects of conduit length and acoustic velocity on conduit resonance: Implications for low-frequency events, J. Volcanol. Geophys. Res.,151,319-339,2006.

 

(29) Green and Neuberg, Waveform classification of volcanic low-frequency earthquake swarms and its implication at Soufriere Hills Volcano, Montserrat, J. Volcanol. Geophys. Res.,153,51-63,2006.

 

(30) Green and Neuberg, Seismic and infrasonic signals associated with an unusual collapse event at the Soufriere Hills eruption volcano, Montserrat, Geophys. Res. Lett.,32,L07308,2005.

 

[Montserrat の表面現象]

(32) Cole et al. (1998) Pyroclastic flows generated by gravitational instability of the 1996-97 lava dome of Soufriere Hills Volcano, Montserrat. GRL

 

(33) Calder et al. (1999) Mobility of pyroclastic fows at the Soufrie're Hills Volcano, Montserrat. GRL.

 

(34) Formenti and Druitt (2003) Vesicle connectivity in pyroclasts and implications for the fluidisation of fountain-collapse pyroclastic flows, Monserrat (West Indies), EPSL.

 

(xx) Taddeucci, J., Spieler, O., Ichihara, M., Dingwell, D.B., Scarlato, P., Flow and fracturing of viscoelastic media under diffusion-driven bubble growth: An analogue experiment for eruptive volcanic conduits, Earth Planet.Sci. Lett., 243, 771-785, 2006.

管壁での流動と破壊を伴う振動現象が見えるアナログ実験

 

参考資料

Riedel shear zones

Lecture Note by J. Casey Moore (UC Santa Cruz)

(Original Website: http://ic.ucsc.edu/~casey/eart150/Lectures/ShearZones/15shearZns.htm)

 

Montserrat の活動に関して

Druitt, T. H. & Kokelaar, B. P. (eds) The Eruption of the Soufriere Hills Volcano, Montserrat, from 1995 to 1999. Geological Society, London, Memoir 21, 2002.より

地震活動

Neuberg and O'Gorman, A model of the seismic wavefield in gas-charged magma: application to Soufriere Hills Volcano, Montserrat.

Baptie et al., Observations of low-frequency earthquakes and volcanic tremor at  Soufriere Hills Volcano, Montserrat.

表面現象

Calder et al.,Mechanisms of lava dome instability and generation of rockfalls and pyroclastic fows at Soufrie're Hills Volcano, Montserrat.

Cole et al.,Deposits from dome-collapse and fountain-collapse pyroclastic fows at Soufrie're Hills Volcano, Montserrat.

Luckett et al.,The relationship between degassing and rockfall signals at Soufriere Hills Volcano, Montserrat.

Druitt et al.,Episodes of cyclic Vulcanian explosive activity with fountain collapse at Soufrie're Hills Volcano, Montserrat.

 

Piton de la Fournaise に関して

2006年9月の噴火の様子(Anthony Finizora, Universite de la Reunion

 

Kieffer 1977 の参考資料として

Ichihara, M. and Nishimura, T. , Pressure impulses generated by bubbles interacting with ambient perturbation, Complexity in Earthquakes, Tsunamis and Volcanos and Forecasting and Early Warning of their Hazards, Encyclopedia of Complexity and System Science, Springer (accepted)