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担当区分：研究代表者 

配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）

火山活動の活発化に伴い発生し、噴火の前に観測されることもある低周波地震(long-period (LP)イベント)および超低周波地震(very-long-period (VLP)イベント)の波形は、その励起源となる共鳴体中の流体（熱水やマグマを含む割れ目など）の圧力変化、および密度などの特性や体積などにより変化する。本研究ではLPおよびVLPイベント波形の解析によりこれらの物理量を推定し、マグマ破砕など火山浅部で発生しうる現象のモデル計算と比較することでこうした地震の発生過程を明らかにする。
火山活動に伴う地震のうち、低周波地震(long-period (LP)イベント)および超低周波地震(very-long-period (VLP)イベント)の周波数や振幅などの特性は発生位置周辺での流体の供給や流れを反映して変化する。浅部で発生するものは突発的な噴火に先立つ場合もあるなど、こうした地震の発生過程の解明が噴火準備過程の理解や減災につながる。本研究ではLP, VLPイベントの特性から振動源の流体特性（密度など）やサイズ（体積・流量など）、圧力変化などを推定する。その結果を浅部で発生するものは熱水やマグマを含む割れ目を想定するなど、地震の発生位置周辺で起きうる現象のモデル計算と比較することでLPおよびVLPイベントの発生過程を解明することを目指す。
2024年度は、2023年度に改良した振動源の流体特性およびサイズに関するパラメータの推定アルゴリズムを用いて草津白根山で1990年代に観測されたLPイベントの再解析を行った。その結果一部イベントについてパラメータが推定しなおされた。この期間中における減衰率や周波数、振幅はなめらかな時間変化を示す。推定される浅部割れ目のサイズもばらつきを示すものの、同様の時間変化を示す傾向が再解析前より顕著にみられるようになることがわかった。一方LPイベントの周波数スペクトルに見られる複数ピークに対し同定される振動モードについてはなめらかな変化を示さず、この要因についてはサイズ変化なども考慮し検討を進めている。
また、上記のアルゴリズムがほか観測期間や火山で観測されるLP, VLPイベントにも適用できるか精査ための解析を行った。地震の振動源推定はP波やS波の到達時刻に基づき行うが、こうした波が不明瞭なものは振幅の空間分布や近接点での波形位相差に基づき解析を行った。
本年度は2023年度に改良したアルゴリズムをほかの期間・火山で観測されたLP, VLPイベントにも適用できるか調べるほか、振動源の流体特性やサイズなどに加えた振動励起時間スケールの推定や観測波形の周波数スペクトルに見られる複数ピークに対する割れ目振動のモード同定、それらの結果に基づく波形励起部分の力源に関する解析を行う予定であった。このうち振動モードの同定は行ったものの、研究実績の概要にも記載の通り周波数変化のようななめらかな時間変化がみられなかった。この要因について振動源となる割れ目サイズの変化で説明できるのか、それとも上記アルゴリズムに改良すべき点があるのか検討する必要が生じた。その結果波形励起部分の力源の推定までは行えず、ほかの期間・火山でのイベント解析までは至らなかった。その代わり振動源推定など前段階の解析は進め、アルゴリズム改良の必要性の有無を検討次第、流体特性などの推定に取りかかれるようにした。
進捗状況でも述べた通り、LPイベントの周波数スペクトルピークに対し同定される振動モードの変化についての検討を進める。これとともに、草津白根山で1990年代に発生したもの以外（桜島や岩手山、磐梯山など）のLP, VLPイベント解析を行い、振動源における流体特性やサイズ、振動モード、振動励起時間スケールの推定や振動モードの同定、それらの結果の解釈を行う。また、こうした結果をもとにして得られる割れ目振動の波形の寄与を観測波形から差し引き、そこに波形インバージョンを適用することで波形励起部分のメカニズムや力源の向き、大きさを推定する。浅部LPイベントの発生メカニズムとしては割れ目内での水蒸気の凝縮やメルト中での気泡成長およびマグマ破砕などが提案されている。こうした現象のモデルは推定される振動源の深さやメカニズムに応じて選択し、その計算により得られる結果と波形を励起した力源の大きさなどが整合するか調べることでイベント発生過程のさらなる解釈を行う。

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