多成分ガス分析システムは、ガスを測定したり火山活動を監視したりするために使用される多くの機器の一つであることが多い。多成分ガス分析システム（Multi-GAS）は、火山ガスのリアルタイム高解像度測定に使用される機器パッケージです。[ 1 ] Multi-GASパッケージには、 CO2用の赤外分光計、SO2とH2S用の2つの電気化学センサー、圧力・温度・湿度センサーがすべて耐候性ボックスに収められています。[ 2 ] [ 3 ]このシステムは、個別の調査に使用することも、遠隔地からのデータ送信のために無線送信機に接続された常設ステーションとして設置することもできます。[ 1 ] [ 4 ]この機器パッケージは持ち運び可能で、操作とデータ解析は専門家以外でも簡単に行うことができます。[ 5 ]
Multi-GAS機器は、エトナ山、ストロンボリ山、イタリアのヴルカーノ、チリのビジャリカ火山、ニカラグアのマサヤ火山、日本のヤスル山、三宅島、浅間山、モントセラトのスフリエールヒルズで火山ガスを測定するために使用されており、エトナ山とストロンボリ山には常設設備が設置されている。[ 6 ]
この装置の開発により、科学者は火山ガスの組成のリアルタイムの変化を監視できるようになり、より迅速な災害軽減と火山プロセスの理解の向上が可能になった。[ 7 ] [ 1 ]
システムメカニクス
マルチガス常設フィールドステーション。木箱内部には、マルチガス装置、衛星端末、12Vバッテリー、ソーラーパネル制御装置が設置されています。衛星アンテナ、ソーラーパネル、マルチガス装置の吸排気口は木箱の外側に配置されています。多成分ガス分析システムは、火山ガスの主要成分を測定するために使用されます。通常、CO 2、SO 2、H 2 S、圧力・温度・湿度センサーがパッケージに含まれています。[ 4 ] H 2 [ 8 ]やHCl [ 9 ]など、他の電気化学センサーも組み込まれています。機器は、コンパクトで持ち運び可能で耐候性のある容器にパッケージ化されており、さまざまなタイプのガス放出地形の現場での測定が可能です。[ 2 ]ガスは、対象場所の近くに設置されたシリコンチューブを通して一定の流量でシステムに送り込まれます。[ 2 ]データロガーを使用して、センサーからの電圧値を自動的に記録し、ガス組成値に変換します。[ 2 ] [ 3 ]多成分ガス分析システムの現場での使用は簡単ですが、データの事後処理は複雑になる可能性があります。[ 3 ]これは、機器のドリフトや大気または環境条件などの要因によるものです。[ 3 ]このシステムは、短期または長期の研究に使用できます。短期使用には、マルチGASをリチウム電池で駆動し、目的の場所に移動させること[ 10 ] [ 11 ]、またはマルチGASを短期間固定場所に設置することが含まれます。[ 7 ]長期研究では、長期間にわたって恒久的な設置を行うことが含まれます。[ 12 ]これらのステーションは、遠隔地からデータを送信するために、地上（例： 3G [ 4 ]）または衛星[ 13 ] [ 14 ]無線送信機でセットアップできます。[ 15 ]
火山監視
CO₂とH₂Sの相関関係を示す、複数のガスに関する生データ。生データに線形回帰直線を当てはめることで、システムのガス出力の変化を監視するためのCO₂/H₂S比を計算できます。ガス組成の変化を監視することで、関連する火山システムで発生している変化を理解することができます。リアルタイムの CO 2 /SO 2比のマルチガス測定により、上昇するマグマの噴火前の脱ガスを検出でき、火山活動の予測精度が向上します。[ 1 ]マグマが地表下で上昇するにつれて CO 2 の溶解度が低下し、ガスが容易に脱溶するため、CO 2 /SO 2比が増加します。以前に脱ガスされたシステムにCO 2に富むマグマが新たに流入すると、 CO 2 /SO 2比も上昇し、火山活動の変化を示します。[ 1 ]エトナ山での 2 年間の研究では、静穏期には CO 2 /SO 2比は <1 でしたが、噴火前では 25 という高い値が観測されました。[ 1 ] H 2 S/SO 2比の時間的変動により、マグマまたは熱水の流入を監視でき、将来の噴火挙動の理解が進みます。[ 15 ] CO 2 /H 2 S 比は、サンプリングされた領域の特徴的なガス組成を定義するために使用されます。[ 16 ]この比率は、マグマガスがどのように除去されたかを理解するためのツールになり得ます。[ 16 ]マルチ GAS で測定された他のモル比とガス種は、火山状況のさらなる分析のための情報を提供できます。[ 3 ]
事例研究
マルチガス観測所は世界中の多くの火山で採用されており[ 6 ]、そのシンプルな設計により、科学者による学術目的や、米国地質調査所（USGS）のような政府機関による公共安全目的でのデータ利用など、多くのグループが利用しています[ 17 ] 。ヨーロッパとアジアでは、ストロンボリ[ 18 ]やヴルカーノ[ 19 ] 、ヤスル山[ 10 ] 、三宅島[ 20 ]、浅間山[ 21 ]などの火山が観測所で十分に監視されています。アメリカ大陸では、ビジャリカ[ 22 ] 、マサヤ火山[ 23 ]、セントヘレンズ山[ 17 ]、スーフリエールヒルズ[ 24 ]も火山ガス放出量の変化を観測する機器で監視されています。
エトナ山の山頂火口付近に常設のマルチガス測定装置が設置され、2年間にわたりH₂O、CO₂、SO₂のリアルタイム測定値が収集された。データは、CO₂/SO₂比の増加と山体下のマグマの上昇およびそれに伴う火山噴火との相関関係を調べるために使用された。[ 1 ]
マルチGASがKrýsuvík地熱システムに設置され、 H₂O、CO₂ 、SO₂ 、およびH₂Sのリアルタイム時系列データが収集されました。モル比は地元の地震データと比較され、ガス比の値の増加は地震活動の増加のエピソードに続いていました。地殻にガスが流れるための新しい経路（例えば亀裂）が開くため、地盤の動きの後、脱ガス活動が増加します。 [ 4 ]
カルデラのダイナミクスを理解するために、イエローストーンの火山ガスの時間的変動を測定するためにマルチGASが使用されました。時間的変動は、大気および環境の変動と一致しました。モル比は二成分混合傾向の範囲内でした。[ 12 ]
マルチガス測定によるCO 2 /SO 2モル比は、溶岩湖の水位上昇がCO 2 /SO 2比の上昇と相関するという以前の観察結果を裏付けた。[ 25 ]
参考文献
- 1 2 3 4 5 6 7アイウッパ、アレッサンドロ。モレッティ、ロベルト。フェデリコ、チンツィア。ジュディツェ、ガエタノ。グリエリ、セルジオ。リウッツォ、マルコ。パパーレ、パオロ。篠原 洋ヴァレンツァ、マリアーノ (2007)。「火山ガス組成のリアルタイム観測によるエトナ噴火の予測」 .地質学。35 (12): 1115。Bibcode : 2007Geo....35.1115A。土井：10.1130/G24149A.1。
- 1 2 3 4 Aiuppa, A.; Federico, C.; Giudice, G.; Gurrieri, S. (2005). "噴気孔の化学マッピング: ラ・フォッサ火口、ヴルカーノ島 (エオリア諸島、イタリア)" . Geophysical Research Letters . 32 (13): L13309. Bibcode : 2005GeoRL..3213309A . doi : 10.1029/2005GL023207 .
- 1 2 3 4 5 Tamburello, Giancarlo (2015). "Ratiocalc: 多成分火山ガス分析装置からのデータ処理用ソフトウェア" . Computers & Geosciences . 82 : 63– 67. doi : 10.1016/j.cageo.2015.05.004 . hdl : 10447/162310 . ISSN 0098-3004 .
- 1 2 3 4グジョンスドッティル、シルビア・ラケル。イリンスカヤ、エフゲニア。ラインスドッティル、シグルーン。ベルクソン、バルドール。フェファー、メリッサ・アン。ミハルチェフスカ、カロリーナ州。アイウッパ、アレッサンドロ。オーラドッティル、オードゥル・アグラ（2020）。「アイスランドのクリスヴィク高温地熱系からのガス放出と地殻変動」。火山学と地熱研究のジャーナル。391 : 106350。Bibcode : 2020JVGR..39106350G。土井：10.1016/j.jvolgeores.2018.04.007。hdl : 10447/347068 . ISSN 0377-0273 . S2CID 135167976 .
- ↑篠原 浩 (2005). 「火山ガス組成を推定する新しい技術：携帯型マルチセンサーシステムによる噴煙測定」. Journal of Volcanology and Geothermal Research . 143 (4): 319–333 . Bibcode : 2005JVGR..143..319S . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2004.12.004 .
- 1 2 Aiuppa, Alessandro (2015年1月)「火山ガスモニタリング」Schmidt, Anja、Fristad, Kirsten E、Elkins-Tanton, Linda T (編)『火山ガスモニタリング』第6章『火山活動と地球環境変動』ケンブリッジ大学出版局、pp. 81–96。doi : 10.1017 / CBO9781107415683.009。ISBN 978-1-107-05837-8。
- 1 2 de Moor, JM; Aiuppa, A.; Pacheco, J.; Avard, G.; Kern, C.; Liuzzo, M.; Martinez, M.; Giudice, G.; Fischer, TP (2016). "水蒸気爆発の短期火山ガス前駆物質: コスタリカ、ポアス火山からの知見" . Earth and Planetary Science Letters . 442 : 218–227 . Bibcode : 2016E & PSL.442..218D . doi : 10.1016/j.epsl.2016.02.056 . hdl : 10447/227127 . ISSN 0012-821X .
- ↑ Aiuppa, A.; Shinohara, H.; Tamburello, G.; Giudice, G.; Liuzzo, M.; Moretti, R. (2011). "Hydrogen in the gas plume of an open-vent volcano, Mount Etna, Italy" . Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 116 (B10): B10204. Bibcode : 2011JGRB..11610204A . doi : 10.1029/2011JB008461 . hdl : 10447/104567 . ISSN 2156-2202 .
- ↑ Roberts, TJ; Lurton, T.; Giudice, G.; Liuzzo, M.; Aiuppa, A.; Coltelli, M.; Vignelles, D.; Salerno, G.; Couté, B.; Chartier, M.; Baron, R. (2017). "エトナ山における火山性HCl、H2S、SO2を同時に検出する新規マルチガスセンサーの検証" . Bulletin of Volcanology . 79 (5): 36. Bibcode : 2017BVol...79...36R . doi : 10.1007/s00445-017-1114- z . ISSN 1432-0819 . PMC 6979509. PMID 32025075 .
- 1 2ヴォイチェック、ジュリア;ウッズ、アンドリュー・W.エドモンズ、マリー。オッペンハイマー、クライヴ。アイウッパ、アレッサンドロ。ペリング、トム D.イランコ、テヌカ。ダレオ、ロベルト。ガラビティ、エスライン（2020）。「ヤスール火山（バヌアツ）におけるストロンボリ噴火とマグマ脱ガスのダイナミクス」。火山学と地熱研究のジャーナル。398 106869。Bibcode : 2020JVGR..39806869W。土井：10.1016/j.jvolgeores.2020.106869。hdl : 10447/498832。ISSN 0377-0273。S2CID 219009925。
- ↑ Lages, J.; Chacón, Z.; Burbano, V.; Meza, L.; Arellano, S.; Liuzzo, M.; Giudice, G.; Aiuppa, A.; Bitetto, M.; López, C. (2019). "北部火山帯のコロンビア弧セグメント（CAS-NVZ）に沿った火山ガス放出：アンデス火山帯の火山監視と揮発性物質収支への影響" . Geochemistry, Geophysics, Geosystems . 20 (11): 5057– 5081. Bibcode : 2019GGG....20.5057L . doi : 10.1029/2019GC008573 . hdl : 10447/386634 . ISSN 1525-2027。S2CID 210304262。
- 1 2 Lewicki, JL; Kelly, PJ; Bergfeld, D.; Vaughan, RG; Lowenstern, JB (2017). "渦相関法とMulti-GASアプローチを組み合わせた方法に基づく、米国イエローストーン国立公園ノリス間欠泉盆地におけるガスと熱の放出のモニタリング" . Journal of Volcanology and Geothermal Research . 347 : 312– 326. Bibcode : 2017JVGR..347..312L . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2017.10.001 . ISSN 0377-0273 .
- ↑ Brynnams (2020年10月4日)。「多成分ガス分析装置（Multi-GAS）常設ステーション」。Wikimedia Commons 。 2023年10月18日取得。
- ↑ Madonia, Paolo (2020年11月24日). 「火山活動状態の変化を検出するためのツールとしての低温噴気孔の変動：簡単な概要」 . Advances in Geosciences . 52 : 99–100 . doi : 10.5194/adgeo-52-97-2020 . 2023年11月9日取得。
- 1 2 3 Moor, J. Maarten de; Aiuppa, A.; Avard, G.; Wehrmann, H.; Dunbar, N.; Muller, C.; Tamburello, G.; Giudice, G.; Liuzzo, M.; Moretti, R.; Conde, V. (2016). "Turrialba Volcano (Costa Rica) の混乱: 高周波ガスモニタリングから推測される脱ガスと噴火プロセス" . Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 121 (8): 5761– 5775. Bibcode : 2016JGRB..121.5761D . doi : 10.1002/2016JB013150 . ISSN 2169-9356 . PMC 5054823 . PMID 27774371。
- 1 2 Napoli, Rossella Di; Aiuppa, Alessandro; Allard, Patrick (2014). "沸騰湖火山ガス（ドミニカ、小アンティル諸島）のマルチガスに基づく初の特性評価" . Annals of Geophysics . 56 (5): 0559. doi : 10.4401/ag-6277 . hdl : 10447/87765 . ISSN 2037-416X .
- 1 2 「セントヘレンズ山の火山ガス監視」 www.usgs.gov 2020年10月29日取得。
- ↑アイウッパ、アレッサンドロ。フェデリコ、チンツィア。ジュディツェ、ガエタノ。ジュフリーダ、ジョバンニ。グイダ、ロベルト。グリエリ、セルジオ。リウッツォ、マルコ。モレッティ、ロベルト。パパレ、パオロ (2009)。「2007 年のストロンボリ火山の噴火: 火山ガスプルームの CO2/SO2 比のリアルタイム測定からの洞察」。火山学と地熱研究のジャーナル。182 (3): 221–230。書誌コード: 2009JVGR..182..221A。土井：10.1016/j.jvolgeores.2008.09.013。ISSN 0377-0273。
- ↑ Aiuppa, A.; Bagnato, E.; Witt, MLI; Mather, TA; Parello, F.; Pyle, DM; Martin, RS (2007). "シチリア島エオリア諸島、ヴルカーノ島のラ・フォッサ火口における火山性HgとSO2のリアルタイム同時検出" . Geophysical Research Letters . 34 (21): L21307. Bibcode : 2007GeoRL..3421307A . doi : 10.1029/2007GL030762 . ISSN 1944-8007 .
- ↑篠原博司；下司信雄；松島信夫斉藤源氏。風早、龍之介（2017）。 「2000年から2015年、日本の三宅島火山の巨大な脱ガス活動が徐々に減少する間に火山ガスの組成が変化する」。火山学の紀要。79 (2): 21。書誌コード: 2017BVol...79...21S。土井：10.1007/s00445-017-1105-0。ISSN 1432-0819。S2CID 132836899。
- ↑篠原博司；大湊、高尾。武雄、実辻 宏；風早、龍之介（2015）。「2004 ～ 2014 年における日本の浅間火山における火山ガス組成のモニタリング」。火山学と地熱研究のジャーナル。303 : 199–208。Bibcode : 2015JVGR..303..199S。土井：10.1016/j.jvolgeores.2015.07.022。ISSN 0377-0273。
- 1 2アイウッパ、アレッサンドロ。ビテット、マルチェロ。フランコフォンテ、ヴィンチェンツォ。ベラスケス、ガブリエラ。パラ、クラウディア・ブカリー。ジュディツェ、ガエタノ。リウッツォ、マルコ。モレッティ、ロベルト。ムサラム、イブ。ピーターズ、ナイル。タンブレロ、ジャンカルロ (2017)。「2015 年 3 月のビジャリカ火山噴火の CO2 ガスの前兆」。地球化学、地球物理学、地球システム。18 (6): 2120–2132。ビブコード: 2017GGG....18.2120A。土井: 10.1002/2017GC006892。ISSN 1525-2027。S2CID 133688817。
- ↑ウィット、MLI;マザー、TA;パイル、DM。アイウッパ、A.バニャート、E.ツァネフ、VI (2008)。「ニカラグアのマサヤ火山とテリカ火山からの水銀とハロゲンの放出」。地球物理学研究ジャーナル: 固体地球。113 (B6)：B06203。Bibcode : 2008JGRB..113.6203W。土井：10.1029/2007JB005401。ISSN 2156-2202。
- ↑ Christopher, Thomas; Edmonds, Marie; Humphreys, Madeleine CS; Herd, Richard A. (2010). "モントセラト、スフリエールヒルズ火山の1995～2009年の火山ガス放出と、苦鉄質マグマの供給と脱ガスへの影響" . Geophysical Research Letters . 37 (19): n/a. Bibcode : 2010GeoRL..37.0E04C . doi : 10.1029/2009GL041325 . ISSN 1944-8007 .
- ↑ボブロウスキー、N.;ジュフリーダ、イギリス;ヤリレ、M.リュブケ、P.アレラノ、S.バラギジ、C.サウスカロライナ州カラブレーゼ。ゴール、B.テデスコ、D. (2017)。「コンゴ民主共和国ニーラゴンゴの活発な溶岩湖の多成分ガス放出測定」。アフリカ地球科学ジャーナル。134 : 856– 865。書誌コード: 2017JAfES.134..856B。土井：10.1016/j.jafearsci.2016.07.010。ISSN 1464-343X。
- ↑ 「Fischer, TP (2013), DEep CArbon DEgassing: The Deep Carbon Observatory DECADE Initiative, Mineralogical Magazine, 77(5), 1089」。
外部リンク
- 米国地質調査所（USGS）火山災害プログラム：ガスと水のモニタリング方法
