イエローストーンの燃える心臓の内側: ライス大学の研究者が揮発性の高いキャップをマッピングし、将来の火山活動の手がかりを提供する(Inside Yellowstone’s fiery heart: Rice researchers map volatile-rich cap, offering clues to future volcanic activity)

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2025-04-16 ライス大学

ライス大学を中心とする研究チームは、イエローストーン国立公園の地下約3.8kmに位置する揮発性物質を豊富に含むマグマの「キャップ(蓋)」を発見しました。このキャップは圧力と熱を閉じ込めつつ、微細な亀裂を通じてガスを放出することで、火山システムの安定性を維持しています。研究では、53,000ポンドのバイブロサイス・トラックを用いて人工的な微小地震を発生させ、地震波の反射を解析することで、マグマ貯留層の上部境界を高精度で可視化しました。この発見は、イエローストーンの火山活動が依然として動的であることを示しつつも、現在のところ噴火の兆候は見られないことを示唆しています。研究成果は2025年4月に『Nature』誌に掲載されました。

<関連情報>

イエローストーンマグマ系の揮発性物質に富む鋭いキャップ A sharp volatile-rich cap to the Yellowstone magmatic system

Chenglong Duan,Wenkai Song,Brandon Schmandt,Jamie Farrell,David Lumley,Tobias Fischer,Lindsay Lowe Worthington & Fan-Chi Lin
Nature  Published:16 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-08775-9

イエローストーンの燃える心臓の内側: ライス大学の研究者が揮発性の高いキャップをマッピングし、将来の火山活動の手がかりを提供する(Inside Yellowstone’s fiery heart: Rice researchers map volatile-rich cap, offering clues to future volcanic activity)

Abstract

The stability of hazardous volcanic systems is strongly influenced by the uppermost magma storage depth and volatile exsolution1,2,3. Despite abundant evidence for an upper crustal magma reservoir beneath Yellowstone caldera4,5,6,7, its depth and the properties at its top have not been well constrained. New controlled-source seismic imaging illuminates a sharp reflective cap of the magma reservoir approximately 3.8 km beneath the northeastern caldera. Magma ascent to such low pressure is expected to drive volatile exsolution and potentially localized accumulation of bubbles near the top of the reservoir8,9, but this process typically remains hidden in contemporary volcanic systems. P-wave and P-to-S-wave reflections from the sharp top of the Yellowstone magma reservoir indicate that a mixture of supercritical fluid and magma fills the pore space at the cap of the approximately 3–8-km-deep low-shear-velocity layer imaged by seismic tomography6,7. The results are consistent with partial retention of bubbles exsolved from an upper crustal reservoir with ongoing magma supply from a volatile-enriched mantle source. Bubble accumulation can eventually lead to reservoir instability2,8, but the bubble volume fraction seismically estimated at the top of the reservoir today is lower than typical estimates of pre-eruptive conditions for rhyolites1,10,11, and measurements of the hydrothermal system document high fluxes of magmatic volatiles escaping to the surface12,13,14,15. We infer that the magma reservoir is in a stable state of efficient bubble ascent into the hydrothermal system on the basis of estimates that it is a crystal-rich (less than 30% porosity) reservoir for which dynamic modelling favours channelized bubble escape that prevents instability8.

1702地球物理及び地球化学
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