TRACERRRAACC EE RR

トレーサー

本栖湖の湖底堆積物の精密な放射性炭素年代測定が明らかにする富士山の噴火史
Stephen Obrochta＊1

藤原治＊2

Fujiwara Osamu

横山祐典＊3

Yokoyama Yusuke

宮入陽介＊3

Miyairi Yosuke

放射壊変によってどれだけ減少したかを測定して，1．はじめに半減期を使った計算を行うことで試料の年代（生物

筆者らの研究グループでは，富士五湖の 1 つ本栖が死んで閉鎖系になったとき）が分かります（実際湖で採取した試料を使って放射性炭素年代測定の技には後で述べるように様々な較正が必要です）。放術を駆使した研究を行い，富士山の噴火史について

射性炭素年代測定法は，炭，木，骨，貝殻，土壌等新たな事実を発見しました 。具体的には，主に 2 つ炭素を含む試料に広く適用できるので，考古学や気の発見がありました。1 つは従来から知られた 3 つ

候変動の研究だけでなく，過去の地震や火山噴火のの噴火の発生時期を正確に特定できたこと。もう履歴の研究等にも用いられています。

1）

1 つは，これまで知られていなかった 2 つの噴火の3 つの炭素の同位体の中で，14C は元々1 兆分の 1発見です。これには加速器質量分析計を用いた年代しか存在しません。古い時代の試料ほど放射壊変が測定技術（機械的な部分と，測定テクニックの両方）進んでいるので，その比率は更に少なくなります。の進歩だけでなく，測定結果の較正法の進歩もありその比率を測定するのには，最近では加速器質量分ます。更に，試料を採取する方法の工夫も大事です。

析計（AMS）が利用されます。AMS では炭素にして富士山の噴火に関する内容は，藤原ほか に紹介し50 µg の試料があれば，数千年前，数万年前の年代をていますので，ここではこの研究の中核となった放求めることができます。AMS を使っても，5〜6 万年

射性炭素年代測定に関することを主に述べたいと思

前より古くなると 14C の比率が小さくなりすぎて測います。

定ができません。

2）2．放射性炭素年代測定法

3．深い湖からコア試料を採取

ご存知のように，自然界には炭素の同位体が 12C,本栖湖は富士五湖の中で最も深い湖で，最大水深C, C の 3 つあり，このうち C は放射壊変を起こは 121.6 m に達します（図 1）。今回の研究では，湖します（半減期は 5,730 年）。14C は宇宙線が大気圏心部で湖底から 4 m の深さまで達する欠落のないコに突入する際に生成され，CO2 の形で光合成を通じア試料を採取しました。これは過去に行われた科学て植物に取り込まれ，更に食物連鎖を通じて他の生調査で採取されたコア試料（長くても 1.5 m 程度）物に取り込まれます（他の経路もありますが，省略を大きく上回るものです。今回のコア採取には，湖します）。生物が生きている間は自然界との炭素のにプラットフォーム（筏）を係留して，ハンマーピやり取りによって体内の C 濃度は大気（水生生物

ストンコアラーという装置を使いました（写真 1）。

では水や海水）と同じに保たれていますが，生物がこの装置では 1 回に約 2 m の長さ（直径約 7 cm）の死んで外界と切り離されると C は減少する一方とコア試料を採取できます。何度も作業を繰り返すこなります。つまり，この時点から放射壊変を利用しとで深いところまで試料を採取します。作業の継ぎた目でコアが欠けないように，最初は湖底から深さ131414141422

時計が動き出します。試料中の C の比率がIsotope News

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図1

写真 1

本栖湖の水深分布

等深線は 20 m 間隔。サンプリング位置を×印で示す調査に使った筏

櫓からピストンサンプラーを下ろす

2 m まで，次は 1 m から 3 m まで，更に 2 m から 4 m

れた年代は全体としてなめらかな曲線を描いてコアまでと，1 m ずつ重なったコア試料を採取しました。の下部から上部へと若くなっていきます。これは本これらのコア試料から最終的に 1 本の連続した 4 m

栖湖の湖底では地層が静かに整然と降り積もっておのコア試料が得られました。コアは主に粘土層からり，堆積した地層をかきまぜるような生物の活動もなり，所々に火山灰が含まれていました。火山灰は少ないためと思われます。

富士山から噴出したもの（主にスコリアという多孔質の黒い粒子からなる）以外に，遠く南九州や伊豆半島の火山から飛んできたものも確認されました。

5．年代を補正する得られた年代値には様々な原因による誤差が含まれているので，これを補正する必要があります。湖4．多くの年代を測る

底に堆積した泥層に含まれる炭素の多くは，湖水に今回の研究の特徴の 1 つは，沢山の測定を行った溶けていた炭素がプランクトン等の有機物として固ことです。4 m の長さのコア試料にほぼ等間隔で 30定され沈殿したもので，地層が堆積した時の水の試料を測定しました。測定は東京大学大気海洋研究「年齢」を示すとも言えます。ところが湖水の 14C所のシングルステージ型加速質量分析を用いまし

濃度は，湖の周辺から流れ込んだ古い炭素の影響やた。測定試料には植物の葉や昆虫の遺骸等，その場大気中の炭素が湖水に溶け循環する時間があるためで死んで化石になったものが適しています。しかし，に，大気と平衡状態にはありません。本栖湖の水を本栖湖のコア試料には目で見える大きな葉や昆虫の採取して 14C 年代を測定したところ大気よりも約

陸化石はほとんど含みません。そこで，筆者らは地200 年古いことが判明しました。南九州や伊豆半島層（有機物を含む泥，いわゆるバルク有機物）そのの火山から飛んできた 2 枚の火山灰（テフラ）は噴ものも測定しました。従来の研究ではこのようなバ出した年代が詳しく調べられているので，その値とルク試料は，年代が異なる有機物が混じっている可比較したところ，湖水の年齢は時代によっても異な能性があるとして測定を避ける傾向がありました。

り，今から 3,000 年よりも古い時代には大気より約

しかし，その結果は図 2 に示したように，葉や昆虫600 年も古い値を持つことが分かりました。

3）の化石が示す値と粘土層が示す値に差はなく，得ら時計が動き始めた時の 14C 濃度はいつの時代

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No.76323図2コア試料と年代モデル

左から順に，コア試料のスケッチ（図の下に説明），写真，CT スキャン画像，年代モデル。陸の化石，九州と伊豆半島から飛来した火山灰，バルク年代は元の論文ではカラーで表示されている。年代モデ
ルの白い線は中央値年代。 黒い点線は 2 σ確率範囲。濃い灰色は陸化石，灰色はバルク有機物，薄い灰色はテフラ年代分布。図は秋田大学プレス資料に基づき改変の試料でも同じと仮定して年代を計算しますが，実年代測定値の組み合わせから考えうる曲線を，モンは時代によって異なります。大気に入射する宇宙線テカルロ法で 10 万通り計算しています。この計算の強さが時代によって異なるためです。これを補正には新たに開発したアンデータブル 4）というソフトするために IntCal という世界共通の較正曲線がありを用いています。更に細かな補正を行ったところ，ます。重さをはかることに例えると，すべての秤の過去 8,000 年間にわたる本栖湖の湖心部での精密な基準であるキログラム原器のようなものです。こう年代モデルを作成できました。

して得られたのが図 2 に示した一つひとつの年代値です。年代はどの値が確からしいかを示す確率分布で示しています。

7．火山噴火と災害のより正確な評価へ向けて富士山の噴火に関する既存の研究との比較から，本栖湖のコア試料に挟まれるスコリア層のうち 3 枚

6．年代モデルを作るは大沢噴火，大室噴火，最後の山頂噴火（剣ケ峰スコ

年代モデルは，図 2 に示すように地層が時間と共リア）によるものと分かりました。今回の年代モデに積み重なっていったプロセスを描いたもので，どルを使うと，それぞれの噴出年代は 3,042 cal BP 5）頃の深さ（縦軸）がどの年代（横軸）に当たるかを示（従来の推定値は 3214-3401 cal BP），2,930 cal BP 頃します。図 2 では試料を採取した深さに応じて配置（同じく 3072-3272 cal BP），2,309 cal BP 頃（同じくしています。地層は下から順々に上へと積み重なる2,300 年前頃）と推定されました。これらの火山灰ので，上にある地層ほど新しいはずです。それぞれが富士山の風上（西側）側の本栖湖で確認されたのの年代値が互いの上下（新旧）関係と矛盾しないよは初めてで，これら 3 回の噴火による降灰範囲が従

うに滑らかに結んだものが左上がりのグレーの曲線

来の推定より広かったことが分かりました。

です。この曲線は実際には多数の線の集まりです。

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また，コア試料には，岩石学的特徴から富士山から噴出したと考えられるものの，既知のどの噴火にも対応しない新発見の火山灰層が 2 枚挟まっていました。し か も，こ の 2 回 の 噴 火 は 約 20 年（2,458 calBP 頃と 2,438 cal BP 頃）という短い間隔で起きていました。富士山麓で行われてきた従来の調査法では，噴火と噴火の間に形成された土壌があって初めて 2 つの噴火（2 枚の火山灰層）を見分けることができます。しかし，20 年というのは目で見える厚さの土壌ができるには短かすぎ，2 枚の火山灰層を厚い 1 枚の火山灰層と誤認するかもしれません。
陸上での調査では大きな噴火が 1 回起きたと判断される期間に，湖底の地層を使うことで実は小規模な噴火が短期間に 2 回あったことが分かるのです。
この発見は，富士山の噴火の頻度や規模について

参 考 文 献1） Obrochta, S.P., et al., Quaternary Science Reviews, 200,395-405（2018）2） 藤原ほか，GSJ 地質ニュース，8, 66-69（2019）3） Yokoyama, et al., Proceedings of the National Academyof Sciences, 113, 2354-2359（2016）4） Lougheed, B.C., and Obrochta, S.P., Paleoceanography
and Paleoclimatology, 34, 122-133（2019）5） BP/cal BP（ビーピー／カルビーピー）は，放射性炭素年代測定で得られた年代を表す。1950 年代に開発された放射性炭素年代測定法により，1950 年を基点とし何年前か示すことが定められている。放射性炭素年代測定結果には大気中放射性炭素濃度の経年変動等に由来する誤差があるので，暦年較正曲線を用いて較正する必要がある。較正した年代は cal BPと表記する。

新たな情報をもたらしました。これは過去の履歴から将来の噴火や災害を予測するための重要な知見になります。ここに示した精密な年代モデルをベース（＊ 1 秋田大学大学院国際資源学研究科，＊

2 産業技術総合研究所にした研究手法は外の地域にも応用が可能で，今後地質調査総合センター
活断層・火山研究部門 ,発展が期待されます。

＊Isotope News

3 東京大学大気海洋研究所）

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