等高線の形状解析による第四紀火山の岩脈分布のモデル化および火道安定性評価の検討

Examination of modeling of Quaternary volcanic dike distribution and evaluation of central conduit stability by contour shape analysis

西山 成哲*; 川村 淳; 梅田 浩司*; 後藤 翠; 丹羽 正和   

Nishiyama, Nariaki*; Kawamura, Makoto; Umeda, Koji*; Goto, Akira; Niwa, Masakazu

火山・火成活動の技術的課題のうちマグマの影響範囲の検討に関しては、特に岩脈の発達に関する調査事例を蓄積していくことが重要であるが、現存の火山体下に伏在している火道および岩脈の分布を把握することは現実的に困難である。一方で、火山の山体の裾野の広がりは、実際の岩脈の分布範囲を反映していると考えられている。日浦ほか(2021)は、GISソフトウェアを用いた火山体の地形解析により火山体の標高ごとの形状,面積,重心などの地形パラメータを計測することにより、火山体下の岩脈の分布範囲の推定やその火山の活動履歴を追える可能性を見出した。西山ほか(2021)では、日浦ほか(2021)の手法からエキスパートジャッジとなる要素をなくした重心の算出手法を提案し、火山の放射状岩脈のモデル化を図った。しかし、得られた重心分布が火道と放射状岩脈のどちらの影響によるものかが区別できておらず、火道の安定性を評価できない状態である。本研究では、等高線の形状に注目し、岩脈分布のモデル化および火道の安定性評価に向けた検討を行った。西山ほか(2021)の解析により得られるデータに加え、各標高の等高線分布のうち最大距離となる長軸を引き、その方位データを集計した。また、等高線で囲われた等高線ポリゴンの面積データを用いた計算を実施し、各火山の地形パラメータとして算出した。具体的には、各標高の最大面積の等高線ポリゴンに対するその他の等高線ポリゴンの面積の比、およびその等高線ポリゴンの面積の値をそれぞれ平均したものを各火山で算出し、その算出結果による火山のグループ分けを試みた。解析の結果、火山体の等高線の長軸方位は、各火山で方位がある程度集中する結果が得られた。重心同士を結んだ線の方位と整合的な火山も多く見られ、それらは火山周辺の主応力の方向とおおよそ合致する結果となった。岩脈は一般に最大圧縮軸の方向に進展する特徴があるとされていることから、地形解析結果はこれと整合的であると言える。一方で、整合的でない火山もあるが、噴出率が比較的低い火山であることが多い。等高線ポリゴンの面積を用いた各火山の地形パラメータは、高橋(1994)で分類されている火道安定型と火道不安定型の火山とに区別可能なことを示唆する結果となった。このことは活動履歴が詳らかになっていない火山においても、地形解析により火道の安定性を評価が可能となることが期待されるものである。

The topography of the volcanic mountain body is thought to reflect the actual distribution range of the dike. Based on this idea, we examined the modeling of the dike distribution and the evaluation of the central conduit stability focused on the shape of the contour lines. In this study, we drew the line with the maximum distance (long axis) in the contour distribution of each elevation and aggregated the orientation data, in addition to the data obtained from the analysis of Nishiyama et al. (2021). Moreover, we calculated the topographic parameter of each volcano, using the area data of the area enclosed by the contour lines (contour polygons). As a result, we found that the orientation of the long axis of the contour polygons of volcanic bodies shows the orientation trend in each volcano. The orientation of the line connecting the centroid of many volcanoes is consistent with that of the line connecting the centroid, which is roughly consistent with the direction of sigma 1 around the volcanoes. In general, dikes are characterized by extension in the direction of the maximum compression axis, and our topographic analysis results are consistent with this. As for the topographic parameters of each volcano using the area of contour polygons, the result suggests that it is possible to distinguish between volcanoes classified as central conduit stable and unstable by Takahashi (1994). Therefore, the topographic analysis is expected to be used to evaluate the stability of central conduit even for volcanoes whose activity history is not yet known. In the future, we will develop an evaluation method based on the above topographic features, and establish a method for evaluating the central conduit stability and modeling the distribution of dikes by topographic analysis.