神奈川県温泉地学研究所観測だより，第 64 号，2014．

36.0°N

2001/06/01-2001/12/01

地学の豆知識−100−100−100−100

0−20～火山活動の見方～−20035.5°N

000−30400

3000010 200−1000−10035.0°N

原田昌武（神奈川県温泉地学研究所）

3.0*10−7−10034.5°N
138.0°E

139.0°E−1000 −500 −200 −150 −100 −50050
nano−Strain

はじめに

Extension
Contraction

138.5°E

第5回

140.0°E

139.5°E
100150200

500 1000

山活動を見るときにどのようなとこ火山活動がどうなっているのかを明2013 年 1 月の初めごろから、箱ろに注目してその活動を評価し、皆らかにします。こちらは、今の状態

根火山では群発地震が発生し、2 月様の疑問にお答えしているかについからちょっとだけ先（数日から数かには大涌谷付近で揺れを感じるようて、解説を試みたいと思います。

月、極端な場合は数時間）を予測すな有感地震もいくつか発生しました。この群発地震活動については 2る方法と言えるでしょう。たとえて火山活動を見る方法言うなら、地質学的な方法はこれま月に入ったころから報道等でも取り火山活動を見るといっても、そのでの病歴を、地球物理・化学的な手上げられたため、記憶にある方も多方法は大きく分けて 2 つあります。

法は今の状態を知る健康診断のよういかと思います。また、2011 年 3

1 つは、地質学的な方法です。これなものです。いずれも病気（噴火）月 11 日に発生した東北地方太平洋

は、地質調査によって火山噴出物のになる前の（火山の）健康状態を知沖地震の後には “ マグニチュード 9

年代や特徴などを調べ、その火山が、るためには必要な情報です。

クラスの地震の後には周辺の火山がいつどのような噴火を起こしてきた

ここでは後者の地球物理・化学的噴火している ” と言われ、いつも以のかといった、過去の噴火履歴を明な方法を使って現在の火山活動を読上に火山活動に注目が集まりました。

らかにします。歴史から先を予測すみ解くために、どこに注目したらよ

そのような中、私自身も “ 箱根火る、つまり、中・長期的な火山活動（数いのかを考えてみましょう。

山はどうなっているの？ ” とか “ ○10 年から数万年程度）の評価をす○火山は噴火するの？ ” などと皆様るために重要な情報です。

火山活動とはのみならずマスコミなどからもよくもう 1 つは、地球物理学や地球問い合わせを受けています。そこで化学的な方法です。これは、火山周噴火の形態や一般的な活動推移につ今回の地学の豆知識では、我々は火辺でいろいろな観測を行い、現在のいてごく簡単にお話しします。

火山活動を読むために、まずは、(4) マグマ爆発(3)ʼ 噴気地帯などでの火山ガスや地温の変化(3) 群発地震活動や低周波地震、火山性微動の発生(1)ʼ 山体膨張（GPS などによる距離の伸び、傾斜計による傾斜の変化）(2) マグマの上昇に伴う地震活動(1)ʼ 山体膨張（GPS などによる距離の伸び、傾斜計による傾斜の変化）(4) 水蒸気爆発
帯水層(3) 群発地震活動や低周波地震、火山性微動の発生(3)ʼ 帯水層の温度上昇、噴気地帯などでの火山ガスや地温の変化(2) 火山ガスや熱・熱水の上昇(1) マグマの膨張

図 1 マグマ噴火の模式図。

(1) マグマの膨張

図 2 水蒸気爆発の模式図

観測だより 64，201421

爆発的な火山の噴火様式は、マグマの中に含まれている火山ガスや岩石の成分、粘性（粘っこさ）などによって多種多様にあります。
しかし、噴火に至るまでのマグマの果たす役割を考えると、おおまかに分類して3 つのタイプに分類できます。
1 つはマグマそのものが噴出するマグマ噴火です（図 1）。これは地下のマグマが活発化し、上昇しながら周囲で地震を発生させます。そして地表面からマグマ本体を噴出する噴火です。噴火というともっともイメージしやすいものでしょう。最近の桜島の火山活動や 1986 年の伊豆大島・三原山、1707 年の富士山・宝永噴火などが、このタイプになります。
2 つ 目 は、 水 蒸 気 爆 発 で す（ 図2）。このタイプではマグマが地表に現れることはありません。その代
わり、マグマが地中を上昇したり、マグマからの熱や火山ガスが上昇し、地表の浅いところにある水を多く含んだ帯水層の水（地下水）などを沸騰させます。水は沸騰すると体積が増えるので、その体積膨張に耐えられなくなると爆発するのが水蒸気爆発です。たとえて言うなら、缶ジュースを直火で沸かしているようなものです。密閉された容器に水を入れて沸騰させると水が気化して水蒸気となって膨張し、限界に達するといつかは爆発するでしょう。噴火の規模はマグマ噴火やマグマ水蒸気爆発（後述）に比べて小さいのですが、箱根火山においては、3000 年前ごろにマグマ噴火をしたのち、約3000 年 前 や 2000 年 前、12 世 紀

図 3 箱根火山における地震活動と地殻変動（1995 ～ 2013 年）。

後半から 13 世紀に水蒸気爆発が発(a) は震源分布図、(b) はマグニチュードと地震積算回数の時間変化を示しま生しています。

す。また、(c) は小田原と裾野の基線長変化（地図中の黒線の距離の変化）、

3 つ目は、マグマ本体が地下水と(d) は箱根火山の面積歪（地図中の円で囲まれた地域の面積の変化）を示し接触し、マグマと水蒸気を同時に噴ます。ハッチを塗った期間は、火山性の群発地震活動が発生した時期。ただ出させるマグマ水蒸気爆発です。マし、2011 年は東北地方太平洋沖地震によって誘発された群発地震です。

グマ噴火と水蒸気爆発の中間とも言

22

観測だより 64 号，2014

えるでしょう。マグマが上昇してきて浅いところにある地下水や海水と出会うと、爆発的な噴火をします。

傾斜変動
138.90°E

138.95°E139.00°E

139.05°E

139.10°E

139.15°E

Seismicity ; 2013/01/01 − 2013/03/07

1989 年の伊豆東部火山群（手石海丘での海底噴火）や 2000 年の三宅島での噴火は、このタイプです。
噴火の形態はこの 3 つに分類で35.30°N

きますが、ややこしいことに、同じ火山でもいつも決まったタイプの噴火をする訳ではありません。例えば

KZY

35.25°N

気爆発（たとえば 2010 年）やマグマグマ噴火を発生させています。ま

KOM

SSN

マ水蒸気爆発（たとえば 2011 年）
、TNM

¿KZR

霧島山の新燃岳は、時として水蒸35.20°N

た、2000 年の有珠山での噴火ではマグマ水蒸気爆発と水蒸気爆発が発2 km生しました。
このように噴火の形態は様々です

35.15°N

N = 1833

3.0 µrad(2013/01/01 − 2013/03/07)(2001/06/12 − 2001/09/09)

が、現在の火山活動を診断する上

図 4 箱根火山における火山活動に伴う傾斜変化。

でポイントとなる共通点がありま

赤矢印と白抜き矢印はそれぞれ 2013 年 1 月 1 日から 3 月 7 日および 2001す。それは、マグマや火山ガス、地年 6 月 12 日から 9 月 9 日の群発地震に伴う傾斜変化を示します。矢印の向熱の変化をとらえることです。噴火

きは傾き下がる方向を、また、矢印の大きさは変動量を表します。灰色の●の前には、地下に蓄積したマグマがは 2013 年 1 月 1 日から 3 月 7 日の群発地震の震央を示します。

活発化します。マグマが活発化、というのはいささかあいまいな表現でて深さは違いますが、マグマだまり歪計に比べて長いので、時間経過をすが、地下のマグマだまりの中に溜があります。このマグマだまりの圧詳しく見るためには GPS や傾斜計、まっているマグマの量（体積）が増力が高まったり、膨張や移動をした歪計のデータを利用してリアルタイえるなどしてマグマだまりが膨張しりすると、その変化が地盤の変化とムにモニタリングしています。

たり、マグマだまりから地表に向して現れます。つまり火山活動がかって上昇しはじめたりすることを活発化すると、山体の変化（膨張）イメージしています。

が起こります。山体の膨張は、GPSマグマだまりが膨張したり、マグつまり火山で起きる、①地殻変動

測量によって観測される山体を挟マが移動することによって、その周（地盤の動き）、②地震活動、③地表む距離の延び（図 3c）、歪計や GPS辺では地震活動が活発になります。

面現象（地表面や地中の温度、火山測量から計算される歪の変化（図つまり、群発地震が発生します（図ガス成分の変化）は、マグマ活発化

3d）、傾斜計で測定している地面の3a,b）。マグマ噴火の場合は、マグのしるしです。火山を観測している

傾きの変化（図 4）などの形でとらマ本体が地表面に向けて上昇しその人たちは、こうした活発化のしるしえることができます。これらのデー周辺の地層を引き裂くために地震ががマグマのどういう動きを示していタに山体膨張やマグマの動きを反映発生します。そのため、震源がだんるのかを考え、火山活動を読んでいする変化がないかどうかは、火山活だん浅くなってくるような現象が見るのです。そこで、①から③の内容動の推移を知る上で非常に重要になられると、要注意です。ただし、火について、それぞれを少し詳しくみります。

山で起きる群発地震が全てマグマにてみましょう。
① 地殻変動火山の地下深部には、火山によっ② 地震活動

なお、水準測量や SAR（人工衛関連しているかというと、そうでも星から撮影した画像を解析する手ないのが難しいところです。地下の法）によっても地殻変動は観測され熱水の圧力が上がったり、移動をしますが、測定間隔が GPS や傾斜計、たりすることでも群発地震はおきま

観測だより 64，201423

(a) 高周波地震
62013/04/17 21:20

3( x 10-6 m/s)

( x 10-6 m/s)

6(b) 深部低周波地震

00306090120−6150 (秒)0306090120150 (秒)3( x 10-6 m/s)

( x 10-6 m/s)

30−30−3−3−62013/04/10 20:06

330

3540 (秒)0−360

6570 (秒)

図 5 駒ヶ岳観測点で観測された地震波形の例。
(a)2013 年 4 月 17 日に駒ヶ岳直下（深さ 4.5km、M0.3）で発生した高周波地震。(b) 2013 年 4 月 10 日に金時山周辺（深さ 22.9km、M1.3）で発生した深部低周波地震。上段は 150 秒間、下段は点線の四角で囲った 10 秒間の地震波形を示します。高周波地震は 10Hz 程度、深部低周波地震は 1 ～ 2Hz 程度の波が卓越しています。

E

写真 1 箱根外輪山から望む大涌谷の北側斜面。
点線で囲った地域は、箱根火山で 2001 年に発生した群発地震以後に現れた、新しい噴気域を示します（2012 年 8 月 2 日撮影）。

24

観測だより 64 号，2014

すし、普通の断層の地震でも火山地域では群発地震になりやすいのです。
マグマが動いているかどうかを判断するためには、震源の移動の様子を詳しく見るほかに、地震の波形をよく観察することも重要です。マグマや熱水などの流体が動くと、通常の地震（高周波地震や火山構造性地震、A 型地震）とは異なる特徴的な揺れが地震計で観測されます。それは、普通の地震に比べて周期の長い地震、いわゆる低周波地震です（図5 は深部低周波地震の例）。それ以外にも、長い時間継続して長周期で揺れる火山性微動が発生することがあります。火山活動を見る上で、地下の浅いところで低周波地震が起こっていないか（浅部低周波地震）、火山性微動は観測されていないかは、噴火へ至る可能性を探る上で重要な情報です。
③ 地表面現象
マグマにはガスや水が含まれています。それらはマグマ本体から分離して（脱ガス、脱水）、地層中の亀裂などを伝って上昇してきます。そうすると、噴気地帯では火山ガスの濃度が変化したり、新たな噴気が確認されたりします（写真 1、2）
。またマグマは高温のため、その動きが活発化すると火山ガスとともに熱も運ばれ、地中や地表面の温度が上昇

写真 2 大涌谷北側斜面の噴気域内の様子。

したり、地表付近の地下水を熱して

写真 1 の E 領域内の (a) 可視画像、(b) 熱赤外カメラによる地表面温度、温度や圧力を増加させたりすること(c) 可視画像と熱赤外画像の合成を示します（2012 年 11 月 22 日撮影）。

があります。このような地表面で発この画像の地表面温度は最高で 66.3℃ですが、地中（深さ数 10cm）で生する現象が確認・観測されるかどは 96 ～ 97℃（現地での水の沸点）程度あります。冬場は気温が低いため、うかにも注意が必要です。

噴気（ここではほとんどが水蒸気）が活発に見えることもあります。

温泉地学研究所の取り組み

殻変動については、GPS 測量や光し、人間が感じない小さな地震の活当所では箱根火山を対象に、この波測量によって地盤の伸び縮みを観動も見逃しません。これらの地殻変ような 3 つのポイント（地殻変動、測し、地盤の傾きの変化を調べる傾

動・地震観測は 24 時間、365 日連

地震活動、地表面現象）について観斜観測と合わせて、マグマの動きを続して観測しており、テレメータ装測を行い、火山活動の評価・監視や調査しています。また、箱根火山の置を通してリアルタイムで研究所に研究を推進しています（図 6）。地

中やその周辺地域には地震計を設置データが届きます。そして現在の観観測だより 64，201425しく調査するとともに、国内外の35.3˚N

小山

南足柄

様々な火山のデータや、噴火事例を開成大井検討して、将来発生する噴火に備えて研究を進めています。

乙女トンネル

おわりに

金時小塚山長尾峠

35.2˚N

裾野

姥子

箱根早雲山
湖尻大涌谷
深良駒ヶ岳
水門
元箱根

GPS観測
光波測量基線
傾斜観測
地下水位観測地震計
地温・火山ガス35.2˚N

火山活動を見る上で 3 つのポイ塔の峰
湯本ントがあることを、なんとなくご理解いただけたでしょうか。火山の周温研

辺でいつもとは違った変化がある、

根府川

つの情報だけで火山の全てが分かることはなかなかありません。何かし湯河原ら異常があれば注意することは必要

真鶴

図6ですが、一般的にはこの 3 つのポイントのうち複数の変化が観測さ

3 km
138.9˚Eと言われると不安になりますが、1れて噴火に至ると考えられます。そ139.0˚E

139.1˚E

139.2˚Eのため、わずかな変化に気が付くことができるよう様々な観測網を持っ箱根火山を監視する温泉地学研究所の観測網。ている必要があります。つまり、複数の独立した観測を行い、データを測データは、当所のホームページでまでもこうした温度だったことが見比べ、それらの結果に異常がないも公開しています。

あったのか、それとも火山活動に伴かを判断し、火山活動の評価をする

う異常高温なのか判断できませんで必要があるのです。もし、いくつもした。の観測データに異常が現れたりする

一方、火山ガスや地中・地表面温度については、特に噴気活動が活発な箱根大涌谷周辺で調査を行ってい

なお、この時も、そしてこれを上ます。今のところテレメータ化され回る火山活動だった 2001 年の群発ていないため、できるだけ定期的に地震の際も、複数のポイントに変化

今回は火山活動の見方について、現地に行って直接観測をするしかあが観測されましたが、箱根火山は噴地殻変動・地震活動・地表面現象のりませんが、少しずつデータを蓄積火には至っていません。箱根火山の3 点セットを概説しましたが、ここしています。

最近 3000 年間の噴火は水蒸気爆発に取り上げた観測方法以外にも重力2013 年 1 月から 2 月にかけては、であり、その発生がもっとも懸念さや地磁気、電気伝導度、温泉温度の箱根火山で火山活動が活発化しましれていますが、マグマ噴火に比べて変化なども火山活動に関連した変化た。この時、GPS 測量や傾斜観測の水蒸気爆発は先を読むのが非常にが観測されます。いずれにしても、データでは山体膨張を示す変化が観難しいとされています。沸騰した缶

できるだけたくさんの観測手法を用測され、中央火口丘の浅いところでジュースが、どのタイミングで爆発いて火山活動を評価することが、火は地震活動が活発化し、大涌谷の北するかは、加熱具合（マグマからの山防災の観点からも重要なのです。

側斜面では火山ガスの成分が変化し熱の供給量）や缶の材質（岩石の強ていることも観測されました（浅部度）、内容量（地下水や水蒸気の量

低周波地震や火山性微動は観測されや広がり）、缶の作り（地盤の亀裂

GPS 測量による基線長変化と面ませんでした）。そして、大涌谷でや地下構造）などたくさんの要素が積歪の解析には、国土地理院によるは地中の温度が水の沸点を超える過複雑に関係しているためです。

GPS 観測データ（F3 解）を使用し熱蒸気も観測（100 ～ 104℃程度

そのため、温泉地学研究所では箱を観測）されたのですが、その付近根火山において観測網を展開し、地の過去の観測データがないため、今下がどのようになっているのかを詳

26

観測だより 64 号，2014と、噴火へ至る過程も進行していると考えられます。

謝辞

ました。ここに記して感謝の意を表します。