采访了研究生院综合科学研究科环境自然科学讲座  並木敦子(Namiki Atsuko)副教授

(采访: 宣传小组  2016.7.13)

序言

並木敦子副教授的研究领域是地球科学，主要研究对象是火山。通过使用岩浆模拟物（糖浆）进行震动实验，首次发现有可能引发火山喷发的冲激的发生可能性（※）。根据实验结果，找到了岩浆中的气泡破裂的条件。以富士山宝永喷发为例，定量估算了宝永地震引发火山喷发的可能性。这项研究成果于2016年6月发表在荷兰科学杂志《Elsevier》上。
※冲激:当震动注入液体的容器时，容器内的液体会激烈晃动的现象。

＞点击阅览刊登的论文

期待这个发现能找到大地震引发火山爆发的机制。我就现在的研究内容和今后打算采访了並木老师。

固体地球物理学是指研究地球内部结构和变化，以及因此引发的现象的领域。研究对象面很宽，不仅有地球的内部结构，还包括地震、火山和板块构造等。並木老师的专业是固体地球物理学，专门研究火山。

老师说，“我的专业领域用物理语言来说，是“流体力学”。听到“流体”，大家也许会想到水和空气。其实许多搞流体力学专业的物理学者，确实是研究液体和气体的，所以，我的研究领域有点特别”。据说在流体力学领域，以粘性很高的固体地球为研究对象的研究人员非常少。

老师说，2000年发生的有珠山和三宅岛火山爆发，引起了她对火山研究的兴趣。老师是如何研究火山的呢？她的方法非常独特。她使用常见的糖浆和粘土，对“岩浆如何流动？”，“如何变成火山灰？”等进行试验。老师说，“糖浆的流动与岩浆的流动相似，还有一点是糖浆比较容易调节粘度”。说到“岩浆”，有的像玄武岩质岩浆那样比较稀，而有的像流纹岩质岩浆那样比较稠。岩浆的粘度因岩浆性质而不同，因此需要改变水的分量，调节粘度。

要理解岩浆上升机制，不仅要了解糖浆的流动，还与“硬度”有关。用粘滞系数测定仪夹住糖浆，从上方加以拧力，测量糖浆的硬度。老师说，“用这个装置测量拧力需要的力量的大小和拧入的量。软的东西，用较小的力就能拧入很多。相反，硬的东西，用较大的力也拧不动”。

通过实验、测量和分析，研究火山喷发“为什么会发生？”，“如何发生？”，力图发现火山喷发的机制。

老师拿着用于实验的糖浆

冲激是指当震动注入液体的容器时，容器内的液体会激烈晃动的现象。据说老师是碰巧看到电视播放的新闻，才把冲激和火山联系起来的。老师说，“我看到了储油罐破裂的新闻报道。报道说，地震后，储油罐内发生了冲激，石油泄漏，罐盖也坏了。我突发奇想，在火山下的岩浆库是不是也会发生冲激呢？”

如果液体上方没有缝隙，则冲激就不会发生。以前，一般认为，岩浆库在地下深处，因此岩浆充满空间，没有缝隙。尽管这样，那为什么老师会想到也许在岩浆库也会发生冲激呢？老师说，“以前我研究过火山爆发前，岩浆内的气泡是如何破裂的课题。根据这项研究的经验，我认为‘岩浆库上方如有气泡，当气泡破裂，就会产生缝隙’”。并且假定“摇晃后气泡将破裂”，然后把糖浆当作岩浆进行震动实验，非常完美地证明了这个假定的正确性。在震动实验中，确认了即使容器上方没有缝隙，但因为震动，气泡就会消失，就会产生缝隙，这样就会发生冲激。老师说，这是世界上首次证实了在岩浆库发生冲激的可能性。

通过震动实验确认冲激

一般认为，引发火山爆发的可能性有多种，在岩浆库产生气泡，或温度不同的岩浆混合在一起，都有可能引发火山爆发。

震动实验的结果，确认了震动会使气泡破裂。如果这发生在岩浆库内将会怎样？不仅有发生冲激的可能性，还预测会产生气泡。这是因为气泡破裂后，气体被释放，因此岩浆库的压力下降，溶于岩浆的气体气化。另外，使用糖浆的震动实验，还确认到了由于冲激，粘度不同的糖浆会混合的现象。这能说明冲激使火山容易爆发。

老师首次验证了震动引起火山爆发的可能性，找到了研究地震与火山爆发关系的有力线索。

由于专业研究固体地球物理学的研究人员本来就很少，而且像老师那样，采用实验方式进行研究的研究人员就更少了，老师说，“没有现存的实验方法和步骤”，很辛苦。老师苦笑道，“由于没有现存的实验装置，大多都要自行制作。由于装置是手工制作的，所以在实验当中，有时会发生故障，实验很难顺利进行”。但是，老师微笑道，“因此，实验成功时，或得到了正确的实验数据时，非常高兴，感到很有成就感”。老师还说，“如果得到预料的实验数据，当然很高兴。即使得到的数据与预料的不同，也会有新的收获，这很有意思”，这番话道出了研究的乐趣。

测量喷发的温度和压力的实验装置

老师说明糖浆的硬度的测量方法

老师说，“研究不是靠一个人的力量，而是有了周围人们的帮助才能成功”。据说实验装置除了自制，有许多是请校内手工制作广场制作的。老师谈到了研究人员之间合作的重要性。她说，“冲激的震动实验，没有德国GFZ Potsdam的研究人员Eleanor・Ribalta先生的合作是无法实现的。并且还与加利福尼亚大学伯克利分校联合研究智利塔提奥间歇泉。这项研究多亏有加州大学的研究人员负责与当地人联系，安排相关事宜，我们才得以能到现场观测。在国内也是在其他研究人员的合作之下，共同推动研究”。

火山爆发的机制还有许多没搞明白。因此，老师说，“今后还是想继续搞能为喷发预测做贡献的基础物理研究”。她热切地说道“我想测量岩浆的流动和上升机制，建立理论，更进一步搞清喷发发生的条件。还想了解喷发的基本机制，搞清为什么会发生喷发”。

这个夏天，据说老师将再次去德国的研究机构GFZ Potsdam，实验岩浆是如何上升的。另外还挑战从来没人尝试过的测量火成岩的硬度，在喷气孔内的摄影等。

除了火山以外，据说並木老师还与本校理学研究科的片山郁夫老师联合研究地震。老师微笑地说，“虽然我既要上课，又要有充分的时间搞研究并不是一件容易的事，但是现在和志同道合的朋友们愉快地进行研究”。“我喜欢物理，想用物理来说明地球上发生的现象”，老师的研究挑战还将继续下去。

老师介绍今后的研究打算

 后记

並木老师的座右铭就是“做与别人不一样的事”。我被老师的做谁也没做过的实验的挑战精神和行动力感动了。实际接触各种不同的火成岩，看到糖浆的流动，以及参观了充满创意的自制的实验装置，我彻底迷上了火山研究。日本是地震多发国家，也有许多火山爆发。地震与火山的关联性至今知之甚少，我感受到了研究的必要性和重要性。非常期待老师的研究得到进展，搞清火山与地震的机制!(F)