テーマごとの中間研究報告

火山災害研究センター中間報告 サブテーマ＜A1＞
代表者：鈴木毅彦

はじめに合，各火山における噴火の切迫度，噴火した際

サブテーマ A1 では，将来，東京に火山災害なの影響（影響の形態，範囲，時間）など，優先度

ど何らか の負の影響をもたらす火山の実体をを判断する指標は様々である．

個々の火山毎に明らかにし，潜在的な東京への災害対策計画立案と優先事項の判断自体は国影響を予測することを目的とする．

や自治体により進められ，その判断材料は予想

火山噴火は，その様式，規模，噴火継続期間される火山現象とそれがもたらす災害の規模でが噴火毎に大きく変わるため，地震と異なり被害ある．本研究の研究対象は各火山で起こりうる火軽減のための対策がとりにくい．この不確定性を

山現象の予測であり，火山災害対策の基礎デー

少しでも小さくするためには，各火山において，

タとなり，切迫度と影響範囲が客観的に提示され過去における噴火頻度（噴火の周期），噴火様るため，対策すべき地域・火山の優先順位の判式，規模，またその変遷を明らかにし，長期的な断に活用されると考えられる．すなわち本研究テ

火山噴火史を組み立てること，また過去に生じたーマの成果により，効果的で適切な火山災害軽各々の噴火が周辺域へどのような影響を及ぼし減対策を取ることができると考えられ，社会的にたのかを評価することが必要である．そこで本研意義があると判断できる．

究では，各火山の噴火史と周辺域への影響を長期にわたり遡って復元するための基礎データを研究の内容と計画

新たに取得すること，またそれらと既存のデータ

本研究の目的は，東京に影響を及ぼす活火山を整備することを第一の目的とする．

の基礎研究である．このため，研究内容の設定

また，過去の活動履歴が明らかになり次第，火には噴火により東京に何らかの影響を及ぼす可山毎に長期的な火山活動予測（噴火のタイミン

能性が認められる活火山を的確に選定する必要

グ，様式，質），切迫度，影響範囲とその様態をがある．選定に際しては各火山の噴火頻度（=噴提示する．これが第二の目的である．

火間隔），想定される規模と東京からの距離・方向など考慮すべき点は多い．本研究ではあらゆ研究の意義る可能性を考慮し火山を選定したが，研究の重火山防災にあたっては，適切な対策を講じるこ

点化のために噴火頻度（確率）と影響度の積算とにより，将来発生が予想される災害の規模を小から研究対象を絞った．

さくすることができる．対策にはインフラ，防災計

研究調査対象とすべき火山として伊豆大島・三画，住民避難計画等，さまざまなものがあるが，宅島をはじめとする伊豆諸島域の火山群，およいずれも災害発生前に準備するには時間が必

び関東・中部地方の火山群があげられる．以下要である．このため，対策を講ずる際の優先度のそれぞれについて研究内容と研究の年次計画を判断が必要なことも想定される．火山災害の場記す（図１）．

図 1 東京に影響を及ぼす活火山の基礎研究と火山災害予想（A1）の年次計画．

図 2 伊豆諸島において居住者が存在する火山島と大室ダシ（海底火山）の位置．

最新の噴火年代

2 つ前の噴火

噴火履歴知見

伊豆大島

1986-1990 年

1974 年◎

大室海穴（ダシ）

熱水活動継続中?

×

利島

9,100-4,000 年前?

△

新島（式根島）887 年

838-886 年

△

神津島

838 年

3,400-1,162 年前△

三宅島

2000(-2010)年

1983 年◎

御蔵島

6,400-6,200 年前

20,000-7,330 年前△

八丈島1605 年

1518-1523 年◯

青ヶ島

1781-1785 年

1670-1680 年

×

表 1 伊豆諸島域各火山の最近の噴火年代と噴火史研究状況．
日本活火山総覧（第 4 版） Web 掲載版（気象庁）などに基づく．

なお，阿蘇・姶良などの九州に分布するカルデやその性質，調査域から研究計画は以下に述べ

ラ火山の巨大噴火は，東京のみならず全国におる Iz-1〜5 から構成される．

いて重大な災害をもたらすが，噴火頻度が極めて小さいこと，対応可能な噴火でないこと，東京

Iz-1

やその周辺域で対策すべき問題をはるかに超えの噴火史構築（新島，式根島，神津島）ているので本研究テーマとしては採用しない．

これらの 3 火山は流紋岩マグマを特徴とする火島に分布する火山噴出物に基づく長期山であり，他の伊豆諸島火山とは噴火履歴・噴
1) 伊豆諸島域火山群の噴火史構築

火様式に違いがある（表 1）．新島，神津島では 9伊豆諸島域で調査対象とすべき火山群には，

世紀に爆発的な噴火が発生しているが，それ以伊豆大島，大室ダシ，利島，新島，式根島，神津降顕著な火山活動がなく，近年において数十年

島，三宅島，御蔵島，八丈島，青ヶ島（図 2）があ程度の周期で噴火している伊豆大島・三宅島とる．大室ダシを除くと多寡はあるが一定データはは大きく異なる．このため，噴火史の構築はおも既存研究で得られている．しかし長期におよぶに地形・地質学的調査が中心となり，同様な観噴火史の復元は不十分であり，たとえば三宅島点からの既存研究も存在する．しかし研究者によ2000 年噴火のような数千年間以上で一度程度り異なる噴火史が示されているなど問題も多い．

の希なタイプの噴火があり，想定外の噴火現象

本研究ではこのような問題点を踏まえ，従来のであると言わざるを得ない事例もある．この様な研究では使用されていなかった航空レーザー測

希有でイレギュラーな噴火現象を理解するには，量データによる地形解析，鉱物・火山ガラスの屈より長期の噴火史構築を行い，多数の噴火事例

折率測定，EDS・LA-ICP-MS 分析による火山ガの比較・検討によるアプローチが有効である．

ラスの記載，必要に応じた島内でのボーリング掘

噴火史構築には火山に関わる地形・地質学的調査を実施することになるが，対象とする火山島削を実施し，これまでにない精度での長期的な噴火史構築を目指す．

島に分布する火山噴出物に基づく長期

降，50 年間程度無人島になっている．いずれにの噴火史構築（伊豆大島，三宅島，八丈島）

せよこれら 3 島では噴火史データの蓄積が望ま

これら３火山は活動頻度が高く，中でも伊豆大れる．そこで本研究では島内において火山噴出島，三宅島は近年においても繰り返し噴火して物の地質学的調査を実施し，放射性炭素年代

おり，近い将来噴火する可能性が指摘されてい測定，伊豆諸島以外の広域テフラの検出，またる．この様な活動度の高さを反映し，両島での噴必要に応じて島内でのボーリング掘削を実施し，火史研究は進んでいる（伊豆大島ではおもに火山灰編年学的手法により長期の噴火史

Nakamura, 1964； 一色，1984; 川辺，2012 など）．

構築を目指す．また航空レーザー測量データに一方でまだ未解明な点もあり，伊豆大島で N1 とよる地形解析も実施し，伊豆大島，三宅島同様呼ばれる噴出物の年代が 9 世紀から 12 世紀のに，従来の研究では認定されていない単成火山

間のどこにあるのか研究者による見解の相違（津や火口の抽出を試みる．

Iz-2

久井ほか，2006；川辺，2012 など）がある．また，
2000 年前から約 2 万年前にかけての正確な噴Iz-4

火年代などが未解明である．三宅島でも同様に

くより長期の噴火史構築

比較的詳細に噴出物から噴火史が構築されて伊豆諸島域における噴火史構築は，基本的にいるが，年代が古くなると不明な点が多い．

島内に露出する火山噴出物の地質学的調査に本研究では放射性炭素年代測定，伊豆諸島以よりこれまで実施されており，本研究でも同様な外の広域テフラの検出，また必要に応じて島内

手段（Iz-1〜3）を用いるが，調査域が狭い島内とでのボーリング掘削を実施し，従来にない精度・いう陸域に限定されるため，より古い時代の噴出

確度で，より長期の噴火史構築を目指す．また物の露出が限られ長期の噴火史構築という点で航空レーザー測量データによる地形解析も実施

は限界がある．そこで Iz-4 では，火山から少しし，伊豆大島，三宅島，八丈島においては従来離れた伊豆諸島周辺海域の海底堆積物中に含の研究では認定されていない単成火山や火口まれる伊豆諸島域火山群起源の火山灰（マリンの抽出を試みる．

テフラ）に着目してより長期の噴火史構築を目指

海底堆積物中に含まれる火山灰に基づす．伊豆諸島域においてはこれまでこの様な視Iz-3島に分布する火山噴出物に基づく長期点にたつ研究はほとんどない．手法自体は確立の噴火史構築（利島，御蔵島，青ヶ島）

しているので本海域においても適用可能であり，

これら 3 火山は他の火山に比べて噴火史研究

島内においてはおおよそ 3 万年前程度までにしの蓄積が著しく少ない．その理由として，利島，

か遡れなかった噴火史を 5〜10 数万年前までに御蔵島では最新活動期がそれぞれ 9,100-4,000遡ることが期待できる．

年前，6,400-6,200 年前と古く，活動度が低いこ

また大室ダシのような海底火山の噴火史構築となどが上げられる（表 1）．しかしいずれの島もは本方法を適用することにより大きな進展が期待

面積が小さいことと周囲を比高の大きな海食崖

できる．大室ダシでは約 1 万年前に噴火した可に囲まれ使用できる港が限られることから，島内能性が指摘されている（斎藤ほか，2006）．同火での一次避難や島外への避難に困難が予想さ山はカルデラ火山である可能性もあり，海底でカれる．実際に青ヶ島では江戸時代の天明噴火以ルデラ噴火が発生すれば巨大津波が予想され，

これまであまり注目されていなかった同火山に着域を除く）に影響を与えるケースとしては，火山目する必要がある．

周辺域に堆積した火山噴出物が火山泥流などと海底堆積物中に含まれる火山灰の認定は，鉱なり東京周辺域に再移動することによるもの，大物・火山ガラスの屈折率測定や EDS 分析・LA-

気中を浮遊して航空機の安全を脅かすおそれのICP-MS 分析による噴出物に含まれる火山ガラス

ある火山灰雲によるもの，爆発的噴火に伴う降灰の成分組成測定を中心として進めるが，手法上，によるものである．火山周辺域で深刻な火山災

おもには新島，式根島，神津島などの流紋岩質

害をもたらす火砕流や溶岩，噴石等は島嶼域をの火山に由来するものが対象となる．

除く東京では考慮する必要はほとんどない．
そこで本研究では，上記のうち火山噴出物再移

Iz-5

低頻度ながら影響が大きい潜在的な現象の検討

動による災害の研究（KC-1）,火山灰雲による被害をもたらす潜在的火山の研究（KC-2）を実施

Iz-1〜4で研究対象となる噴火の多くはマグマする．なお降灰による被害としては富士山・浅間噴火であり，山頂・山腹部におけるものが大半を山をはじめとする活火山によるものが考えられ，占める．しかし伊豆大島や三宅島，八丈島での

富士山については『東京都地域防災計画火山事例で知られるように，爆裂火口形成を伴うマグ編(平成 21 年修正)』（東京都防災会議，2009）

マ水蒸気噴火が海岸線付近で発生する可能性で触れられている．そこでは富士山において最がある．また伊豆大島で 4〜5 世紀に発生したカ大クラスの宝永噴火を事例に，東京で予想されルデラ形成は山体崩壊説（小山・早川，1996）やる降灰とそれに対する対応案が示されている．東火砕物密度流（山元，2006）からの説明がなされ京における降灰量としては富士山以外の火山をているがいずれにせよ広範囲に影響を与えたこ

考慮しても過去３万年間においては本噴火によとは確かである．これらの現象はいずれも山頂・るものがほぼ最大クラスであり，東京における降山腹部におけるマグマ噴火に比較して希な現象

灰被害対策については現状で大きな問題点はである．しかしひとたび発生すれば甚大な被害ないと考えられる．従って本研究の対象としない．

が予想される．
Iz-5 では Iz-1〜4 で得られたデータを元に低頻KC-1度ながら影響が大きい潜在的な現象の検討を行

火山噴出物が噴火中（あるいは直後）に災害をなう．これらは防災対策上考慮すべき災害シナリ

もたらすのは噴火規模にもよるが火山周辺域にオを提示することを目的としている．想定される限られる．しかし噴火後一定時間（数時間〜年現象として，山体（溶岩ドームを含む）崩壊，海底単位）が経過すると遠隔地であっても火山泥流

火山および陸上火山におけるカルデラ噴火，海などとして火山噴出物が再移動し，下流域に影底噴火あるいは山体崩壊や火砕流の海域への響を及ぼす可能性がある．例えば江戸時代の富流下により引き起こされる津波，伊豆諸島複数の

士山宝永噴火後，酒匂川下流の足柄平野では火山における同時噴火などである．

噴火後 100 年近くにわたって土砂洪水氾濫が繰

火山噴出物再移動による災害の研究

り返し発生したことが知られている（井上，2007）．
2) 関東・中部地方の火山群に関わるテーマ

東京に関してこの点に着目すると 23 区東部の関東・中部地方の火山群の噴火が東京（島嶼東京低地での火山噴出物再移動による被害を

想定する必要がある（鈴木，2013）．現在東京低航空機のエンジンに吸い込まれるとエンジンが地を流れる代表的河川は荒川，中川，江戸川で停止する可能性がある）を与えることについてはあり，このうち江戸川の上流は利根川に繋がり，2010 年のアイスランド，エイヤフィヤトラヨークトル流域に活動的な活火山を複数控える．江戸時代

火山の噴火が記憶に新しい．同噴火の火山爆の東遷事業以前，利根川は現在の東京低地付発指数（VEI）は 4 とされており，潜在的に同規模

近で東京湾に注ぎ込んでおり，地形学的にも利クラスの噴火が起こりうる火山は関東・中部地方

根川の最下流部は東京低地でもあるといってよに多数ある．それらの噴火が発生した場合，降い．利根川上流部の浅間山天明噴火において灰としての影響は微少であっても火山灰雲が航は浅間山北麓において鎌原村が壊滅的被害を空路線に多大な影響を与え，首都機能に大きなうける一方，発生した天明泥流は一部が江戸川

ダメージを与える可能性は高い．

をへて江戸まで達した（井上，2009）．また泥流

現在，気象庁東京航空路火山灰情報センターの流下により利根川の河床が上昇し，その結果

は航空路火山灰情報を発表する業務を担って水害が多発するようになったことが知られている．

おり，対策は講じられている．一方，潜在的にど浅間山の火山災害については山麓周辺で重点の火山がこうした影響を及ぼすかの評価は必ず的に研究され，火山防災マップも作成され対策

しも十分ではない． VEI 4 以上の噴火履歴につが講じられているが，遠隔地では東京も含めて

いては国内の火山の場合，火山灰研究により過火山噴出物の再移動による影響は充分に評価さ去数万年間の実体がある程度明らかとなっていれていない．同様なことはより東京に近い榛名山る．しかし東京周辺の航空路線への影響という観にもあてはまり，古墳時代に発生した 2 回の大噴点からは潜在的に危険性の高い火山のリスト化

火（VEI 4 および 5）による火山災害は火砕流・火等はなされていない．本研究では，火山灰研究

砕サージの直撃をうけた榛名山麓においては考で得られた過去の火山噴火をデータベース化し，古学的研究が実施されているが，埼玉から東京

これまでの噴火履歴を加味して火山灰雲によるにかけての火山噴出物の再移動による影響は充東京周辺の航空路線に与える火山をリスト化す

分に評価されていない．

る．あらかじめこの様なリストを用意することにより，

本研究ではこうした背景をうけ，関東北部の火国内のある火山噴火の兆候が認められたときに山噴火に起因する火山噴出物の再移動による東京都としての対応検討の参考資料となることが火山災害の可能性をさぐる．このため，おもには期待できる．

東京低地部（都外も含む）の地下地質調査を実施し，過去の火山噴出物の再移動の実体を明らかにする．また外注やサブテーマ B1 の研究において，関東北部の火山噴火からもたらされる火山噴出物の再移動のシミュレーションを実施する．

KC-2

火山灰雲による被害をもたらす潜在的火山の研究火山灰雲が航空路線に多大な影響（火山灰があかざきのみね

これまでの研究成果と今後の研究計画りである．新島本島中部の赤 崎 峰溶岩ドームのサブテーマＡ１は多くの細分化された研究テー

北東縁付近で宮塚山イベントが発生し，火砕流・マからなり，それらは Iz-1〜5，KC-1，2 である．

火砕サージを繰り返し噴出し，降下テフラを伊豆

以下各テーマの研究成果については学内所属

諸島北部にもたらせた．続いて，式根島，新島山のセンター構成員の中で各テーマの研究を進め（H テフラ）において噴火が発生した．5.5 ka に宮ている構成員により報告を行う．

塚山溶岩ドーム南部を給源として，降下テフラ，
火砕流が噴出し，宮塚山を形成した．玄武岩質
火砕物を噴出した若郷，久田巻及び阿土山イベ

Iz-1：新島，式根島，神津島（村田昌則）

ントの後，AD886-887 に最大規模の向山噴火が火山災害長期予測の基礎となる噴火履歴の精発生した．の間，新島では島全体に甚大な災害

緻な復元を目指し，2017 年度から新島火山と神を及ぼす規模の噴火が，数千年に 1 回程度の頻津島火山の調査・分析を実施している．

度で発生してきたことが明らかになった．

【新島】

【神津島】

航空レーザ測量データを利用し て作成し た

神津島においては，，およそ 2.2-2.6 ka に島南

DEM データおよび陰影図等を用いて，火口地形部から噴出して島全体を覆う火砕堆積物（秩父の分布，溶岩ドームや溶岩流，火砕流堆積物な

山 A テフラ）より新しい噴火活動によるテフラ層序

どの噴火堆積物が形成する地形やその被覆関の確立とそれに基づく噴火履歴の構築を目指し係等を判読し，地質調査結果を考慮しながら火て調査を進めた．模式的に層序が検討できる数

山地質図に整理した．

か所の露頭において，複数のテフラを確認した．

地質調査において，野外で認識でき露頭間で鉱物組合せ，火山ガラスおよび斑晶鉱物の屈折追跡可能もしくは特徴的な層相を示すテフラに率，火山ガラス主成分化学組成など記載岩石学

対して層序関係を整理して記載・分析を行った．

的性質に基づき対比を検討し，地層中の腐植噴出物中もしくは直下の土壌やロームに含まれ土・炭化木片を対象にして実施した放射性炭素

る腐食などを対象に放射性炭素年代測定を実年代測定の結果と合わせて，テフラの給源およ施して，テフラの噴出年代を解釈した．

び年代を考察した．

最近 13,000 年間のテフラ層序は，上位から新く だ ま きあ

島向山テフラ（AD886-887），新島久田巻及び阿っち

土 山テフラ(AD856-857)，神津島天上山テフラ
わか ご う

その結果，新島起源の新島向山テフラ，新島式
根島テフラ，新島宮塚山テフラの分布が確認された．また，最新噴火の神津島天上山テフラの（AD838），D テフラ(ca.1.6 ka)，新島若郷テフラ

下位に，島北部から中部にかけて分布する神津(ca.3.6 ka)，F テフラ，新島宮塚山南部テフラ

島穴の山テフラ（1.1-12 ka）が，北部の単成火山(ca.5.5 ka)，H（n）および H(s)テフラ（ca.7.5 ka），

列（神戸山-穴の山-花立）の活動に伴う噴出物

新島式根島テフラ（ca.8.0 ka），J テフラ，K テフラである可能性が高いことが明らかになった．この(ca.8.0 ka)，新島宮塚山テフラ（ca.8.5-12.8 ka）

ほか野外では視認できないが鬼界アカホヤテフ

である．この他に野外では視認できないが鬼界ラを確認した．

アカホヤテフラを確認した．

現在，新島火山の最近 13,000 年間のテフラ層

新島の最近 13,000 年間の噴火史は，次のとお

序と噴火史に関する論文を投稿中である．また，

あな

やま

こ う べ

はなだて

神津島火山のテフラ層序と噴火史についてもまとめ，研究成果として公開する準備をしている．
さらに，本研究によって得られた噴火史，およびテフラ分析結果によるマグマ組成の変化から，
新島と神津島の噴火活動の関連性についても考察する予定である．

図 Iz-1_1 神津島の火山地形と露頭位置

図 Iz-1_2 神津島に露出するテフラ（① あかばね洞門東側，②262 m 山西の林道沿い，③那智山北部の林道沿い）

Iz-2：伊豆大島，三宅島，八丈島

本研究では降下テフラ間の火山灰土に含まれ（鈴木毅彦）る腐植を対象に，25 層準で放射性炭素年代測

伊豆大島火山では過去 1800 年間において 12定を実施した．得られた最も古い年代値は O95

回の大規模な噴火が発生し,それらの詳細な噴の 4 m 下の 18,598–18,287 cal BP である．また本

火史が編まれてきた（中村，1964；小山・早川，露頭の重要指標層である O95 は 16–17 ka と推1996；川辺，2012 など）．しかし 1800 年前のカル定でき，上杉ほか（1994）の推定（19.4–19.7 ka）

デラ形成前の噴火史については詳細なデータがよりも 2400–3700 年若い．

得られていない．Iz-2 ではカルデラ形成前の噴また新島の宮塚山テフラと対比されている O55

出物に着目した．

（斎藤ほか，2007）の年代は 11–12 ka と推定できそれらが模式的に露出する島南西部の地層大る．このほか K-Ah を検出し，上下からそれぞれ切断面において多数の放射性炭素年代測定，

6882–6747 cal BP and 8167–8021 cal BP の年代および島外からのテフラを検討した．本地点は長を得ており，従来の K-Ah の年代値と整合する．

さ 600 m 以上にわたる多数の降下火砕物を産出

これまで噴火史構築に際し，O95 と K-Ah の層位

する連続露頭であり，田沢（1990），上杉ほ かと噴出年代は重要な役割を果たしてきた．しかし（1994）はそれらに上位から O1–95，Osb96–127

それらの年代の更新により，同テフラ間の期間がの番号をふった．また，上杉ほか（1994）は最下

67–75%短縮された．これにより噴火頻度はより大位のテフラは 25 ka かそれよりも遡るとした．

きくなるという結果が得られた．

図 Iz-2_1 伊豆大島南西部の地層大切断面に露出する K-Ah 付近前後の噴出物と得られた放射性炭素年代や島外からのテフラ．

図 Iz-2_2 伊豆大島南西部の地層大切断面に露出する噴出物と得られた放射性炭素年代．

Iz-3：利島，御蔵島，青ヶ島（高橋尚志）
御蔵島は 2018 年度から，利島は 2019 年度

もとに，新島・神津島火山などを起源とするテフから地表地質調査を開始し，堆積物を観察・記ラとの対比を試みる予定である．

載・採取した．また，堆積年代推定のため，放射御蔵島では，露頭調査およびハンドオーガーを性炭素年代測定を外部測定機関に依頼した．

用いた掘削調査を実施し，堆積物の観察・記載・

利島では，島内複数箇所の露頭で火山灰層を採取を行った．その結果，御蔵島火山または島確認した．前浜港の露頭では，約 4,000～7,000

外起源の目視可能なテフラ層を少なくとも計 5 枚

年前頃に利島火山から噴出したカジアナ溶岩の確認した．

下位に，少なくとも 3 枚以上の流紋岩質テフラ層

利島・御蔵島での成果は，今後，学会発表およを確認した（図 Iz-3_1）．これらのテフラ層は記

び投稿論文にて公表予定である．

載・採取し，現在分析を進めている．分析結果を

図 Iz-3_1 前浜港の露頭の状況

Iz-4：海底堆積物中に含まれる火山灰

捗状況について調査を開始した。そ の結果、（青木かおり）

2009 年に地球深部探査船「ちきゅう」CK09-03

伊豆諸島北部の火山活動史や島嶼部の高精

次 航 海 で 、 房 総 半 島 南 方 40 km 沖 の度テフラ編年の確立をめざすためには、周辺の34°33.46'N、139°53.38'E、水深 2027.25 m 地

深海底堆積物に保存されているテフラ（火山灰）点で掘削され（図 Iz-4_1）、コア長 190.38 m の層序を検討する必要がある。2017 年 11 月から、

C9010E コアには船上での岩相記載で 161 層の伊豆諸島北部の周辺海域の堆積物について先テフラ層が介在していると報告されていることが行研究を調べると同時に、これまでに複数の研判明した （Tsuchiya et al., 2009）。

究機関によって採取された堆積物試料の研究進

図 Iz-4_1 深海掘削コア CK09-03, C9010E の掘削地点

この掘削コア試料中に介在するテフラ層につい（0.59-0.74 wt%）と CaO （0.34-0.70 wt%）の含有ては研究がなされていないことも確認がとれたこ

量は著しく少ない一方で、Na2O （4.12-4.25 wt%）とから、2018 年 4 月に試料の所有権を持つ海洋と K2O （3.45-4.15 wt%）の含有量は比較的多く、

研究開発機構（JAMSTEC）に対し、テフラ研究を第四紀後期に新島と神津島が供給したテフラの目的としたサンプルリクエストを提出し、2018 年 6

特性によく似る。

月にコア試料が保管されている JAMSTEC 高知

さらに、それぞれのテフラ層について、火山ガラ

コア研究所において、テフラ試料を採取した。まスの主元素組成の特徴から、以下のように対比さた、Tsuchiya et al. （2009）の記載からもれている

れると 考え られる。最上位の No.1 (1.15-1.17

テフラ層も複数存在する可能性もあったことから、

mbsf)は新島向山テフラ（AD886）、No.2 (1.63-

追加のサンプルリクエストを提出し、同年 12 月に

1.66 mbsf)は神津島天上山テフラ（AD838）に対

テフラ試料の採取を完了した。合計で 314 のテフ比される可能性が高い。また、No.8 (9.367-9.48

ラ分析用試料を採取した(図 Iz-4_2)。

mbsf)、No.12 と No.13（14.322-14.652 mbsf）、

上記で採取したテフラ試料はすべて水洗・風乾No.14、No.15、No.16（14.652-15.542 mbsf）のテ

後に 250 ㎛、 125 ㎛、63 ㎛サイズで篩った。そフラはそれぞれ新島本島で確認される宮塚山南

れらの試料について、実体微鏡下で観察後、岩部、式根島、宮塚山イベントに相当すると考えら

石学的特徴を記載し、63-125 ㎛サイズの試料にれ る （ 小 林 ほ か 、 投 稿 中 ） 。 No.19 、 No.20

ついて高知大学海洋コア総合研究所所有の（19.895-19.005 mbsf）と No.21（19.305-19.345

EPMA を用いて火山ガラスの主元素組成分析をmbsf）、さらに No.28（29.49-30.66 mbsf）のテフラ進めている。

の特徴は赤崎峰イベントのテフラと似る。No.19 と最初に、広域テフラに対比される可能性が高い

No.28 の層位は上下で 11m 離れ、間に介在して細粒でガラス質なテフラ試料を分析した結果、深いる軟泥と複数のスコリア層から相応の時間間隙

度 149.08 mbsf に Aso-4（MIS 5b、87.1 ka；Aoki,があると考えられるが、赤崎峰イベントは数千年

2008）、158.244 mbsf に On-Pm1（MIS 5c、95.7程度の一定期間にわたって複数回の噴火が起

ka; 青木ほか、2008）でその下位 25 cm に Aso-

きたと想定しているため、本コアで検討したテフラ

ABCD に対比される可能性が高いテフラ層を発層の対比とつじつまが合う。

見した。

No.18 （16.722-16.772 mbsf）は淘汰の良い細次にコアの最上位から深度 30 m までの 28 試

粒なガラス質火山灰が主体で最大で 7 ㎜大の灰料（試料番号 No.1～No.28）の分析結果につい色～ベージュ色の細かく発泡した軽石を伴う。

て要約する。10 試料はスコリア層もしくはスコリア

63-250 ㎛サイズの試料にはスコリア粒や岩片なを多く含む。残りの 20 試料は珪長質ガラスに富どは含まれず、ほぼ火山ガラスからなり、軽鉱物

み、斜長石や石英（高温石英を含む）の他には、と少量の斜方輝石が含まれる。SiO2 の含有量は重鉱物として斜方輝石、角閃石類、たまに黒雲

78.8 wt%と多く、FeO* （1.24 wt%）、CaO （1.25

母などが観察される。これらの珪長質テフラは総wt％）、Na2O （4.76 wt%）、K2O （1.22 wt%）といじて SiO2 の含有量が 77.9-78.8 wt%と多い。また、った主元素組成の特徴は、新島・神津島起源テ

No.18 (16.722-16.772 mbsf ） を 除 い て 、 FeO*

フラとは大きく異なる。本テフラは海底火山である

大室ダシから 13.4 ka に供給された流紋岩質テ進める予定である。また、海底火山である大室

フラ（葉室ほか、1983；斎藤・宮入、2008；谷ほか、

ダシ起源のテフラが本コアにおいても発見された

2017）に対比されると考えられる。

ことから、その分布範囲や活動頻度についても

以上から、本コアは第四紀後期の伊豆諸島北注意を払う必要がある。

部における火山活動史を詳細に記録していると考えられ、今後はコア下位のテフラ層序解明を図 Iz-4_2 掘削コア CK09-3, C9010E に介在しているテフラ層

KC-1：火山噴出物再移動による災害を行なった．具体的には埼玉県環境部環境科学（鈴木毅彦）

国際センターの協力を得て同センターの「ウェブ流域の火山活動による中川・東京低地への影

GIS によるボーリング柱状図」の位置情報等を入響を検討するため，これまで以下の調査を実施

手し整理した．それによれば熊谷市から越谷市

し検討をおこなった．

にかけて流下する元荒川沿いには，地表面から

火山噴出物再移動の証拠を示す軽石等の火砕物の記載のある既存ボーリングデータの整理

深度 5 m 以浅の堆積物中に軽石を含む地点が多数あることを確認した（図 KC-1_1）．

図 KC-1_1 浮石・軽石の記載のある堆積物の上限高度（地表からの深度）（m）
埼玉県環境部環境科学国際センターの「ウェブ GIS によるボーリング柱状図」に基づき作成した．背景は地理院地図の治水地形分類図による．橙色は台地面，黄色は微高地（自然堤防），黄緑は氾濫面，
緑は氾濫面のうちの後背湿地を示す．赤矢印はさいたま市岩槻文化公園の位置を示す．

図 KC-1_2 さいたま市岩槻文化公園近傍の元荒川河食崖に露出する堆積物とそれに含まれる榛名
噴火噴出物（軽石）

元荒川沿いの低地は 8 世紀初頭以降のある一

cm に含まれる白色火山噴出物は Hr-FP（6 世

時期の利根川流路とされており（小暮 2011），軽紀中葉 ）とほぼ一致する組成を持つ．同地点の石は利根川により運搬された可能性がある．元

放射性炭素年代値については，上部に含まれる

荒川沿いに発達する自然堤防と軽石を含む堆腐植物が 2.1〜3.7 ka の古めの値を示すのに対積物との関係や，自然堤防形成時の流路を明らして，下位の砂層中のものは 0.8〜1.4 ka の若いかにすれば同地域における地形発達史の解明

年代値を示す．後者の値はテフラと整合的であに繋がる．

る．これらのことは，蓮田市西新宿付近に発達す

これを踏まえてこれまで，元荒川が大宮台地る自然堤防は，少なくとも深度 4.4 m 付近より上北東縁を流下する蓮田市西新宿３丁目（黒浜西

位の部分は Hr-I 噴出以降に形成されたことを示小学校敷地内）とさいたま市岩槻文化公園近傍

す．

の元荒川河食崖のそれぞれ 2 地点においてボ

一方，岩槻文化公園では隣接する元荒川河ーリング調査と地質断面観察を実施し，得られた

食崖にホルンブレンド，斜方輝石を含む（5）〜6

軽石の分析や放射性炭素年代測定を実施した．

世紀頃の榛名噴火噴出物が確認できた（図 KC-

蓮田市西新宿３丁目では深度 437-438 cm に1_2）．また得られた放射性炭素年代値からは含まれる灰色・黒色火山噴出物が浅間テフラの1400 年代後半〜1600 年代にかけて砂の付加に

化学組成のトレンド上にあり，1108(天仁元)年浅よる自然堤防の発達が進んでいたが，1600 年代

間 B テフラに近い組成を示す．また深度 437-438

後半以降は砂が堆積せず，洪水による自然堤防

の発達が停止したらしいことが明らかとなった．
以上をまとめると元荒川沿い沖積低地には自然堤防の発達がよく，その構成層は火山性物質

代値の一部は Hr-FP（6 世紀中葉）の存在と整合的であり，少なくとも堆積は 17 世紀にまで及ぶ
ことが明らかになった．

を多量に含むことが明らかとなった．火山性物質

課題として，さらなる空間的追跡と下位層の年は Hr-FP（6 世紀中葉）の他，浅間起源物質の粒代・堆積環境を復元し，噴火イベントとその影響子を含むこと，自然堤防構成層の放射性炭素年の年代的・空間的影響を評価することがある．

KC-2：火山灰雲による被害をもたらす潜在的度明らかとなっている．しかし東京周辺の航空

火山の研究

路線への影響という観点からは潜在的に危険性（鈴木毅彦）の高い火山のリスト化等はなされていない．本研

火山灰雲が航空路線に多大な影響を与える事

究では，火山灰研究で得られた過去の火山噴火例として 2010 年のアイスランドでの火山の噴火をデータベース化し，これまでの噴火履歴を加がある．同噴火の火山爆発指数（VEI）は 4 とされ味して火山灰雲による東京周辺の航空路線に与ており，潜在的に同規模クラスの噴火が起こりうえる火山をリスト化し，日本国内で生じた火山噴る火山は関東・中部地方に多数ある． VEI 4 以

火のうち，過去 12 万年間かつ VEI 4 以上の噴火

上の噴火履歴については国内の火山の場合，における噴出物の等層厚線図を GIS データとし

火山灰研究により過去数万年間の実体がある程て整備した（図 KC-2_1）．

図 KC-2_1 12〜1 万年前に関東に降灰を⽣じさせた⽕⼭噴⽕噴出物の層厚（cm）分布．
凡例は⼀部のみ⽰す．

火山災害研究センター中間報告 タイムラプス自然地震トモグラフィによる地下構
造探査と干渉 SAR 解析による地表変動＜A2＞
代表者：氏名 小田義也

はじめに解釈し岩手山の活動を推定することが困難であ

我が国には 111 の活火山があり、そのうち火った。岩手山ではその後大規模な地下構造探査

山噴火予知連絡会により選定された 50 の火山が行われ、その結果を用いて防災対応が行われは「火山防災のために監視・観測体制の充実等ている（斎藤ほか, 2002）1)。岩手山は噴火にはが必要な火山」として地震計、傾斜計、監視カメ

至らなかったが、事前に地下構造を解明すること

ラ等の観測施設を整備し 24 時間体制で監視さの重要性が改めて認識された。

れている。火山防災においてこのような観測・監

このような背景から、本サブテーマでは、地下視が重要であることは言うまでもないが、観測デ構造が十分に把握されていない東京都の火山ータを解釈するためには地下構造を解明するこ島を対象として、自然地震トモグラフィによる地下とが不可欠である。例えば 1998 年に地震活動構造の解明、さらに、それを繰り返し（タイムラプが活発化した岩手山では、気象庁による常時観ス）行うことによる地下構造の時間変化の検出を測・監視が行われていた。しかし、地下構造がほ試みる。火山の地下構造やその時間変化を解明

とんど解明されていなかったため、監視データをすることができれば、震源決定精度の向上や常図 1 サブテーマ A2 の実施スケジュール

Seismic stations

時観測データを解釈するために不可欠なデータ
すなわち、火山の噴火活動を理解するための基
礎データを得ることができる。

N
32 33

29 30

28

33˚09'
21

22 23 24

13
35

干渉 SAR 解析は人工衛星に搭載したレーダ

34

14

31
26 27

25

16

17

7 8

9

2

3

15
6
1

19 20

18
10

11

12
36

4

5

37

により面的に地表変動を把握することができる技

38

39

33˚06'
45
44
46

術である。本研究では、地下構造の推定に加え
干渉 SAR 解析を実施し、地表変動の時間変化を推定し、地表変動と地下構造、および、その時間変化との関連性について考察する。地表変動
から地下の様子が推定できれば、効果的に火山

42

40
41

43

33˚03'km

05

139˚42'

139˚45'

139˚48'139˚51'図 2 八丈島における観測点位置図の活動を監視することが可能になる。
なお、本研究では東京都の火山島である八丈島と神津島を対象とした。どちらも気象庁により常時観測火山に位置付けられている活火山であるが、地下構造に関する情報は十分把握されているとは言えない。また、両島の人口は、東京都の島嶼としては伊豆大島についで多く、噴火が発生した場合の社会的影響が極めて高いといえる。現在、そして将来の噴火活動を評価するために、事前に地下構造を解明することは学術のみ

図 3 地震計の設置状況

ならず防災上の観点からも極めて重要である。
図 1 に本サブテーマの実施計画を示す。

地震活動が低調であるため、臨時観測により多くの地震データを取得することが必要となる。図 1

これまでの研究成果に示した実施スケジュールに従い、現在は八丈島において臨時稠密微小地震観測を行ってい

1. タイプラプストモグラフィ

る。また、神津島についても 2020 年の観測実施に向けて準備を進めている。以下に八丈島、神1.1 臨時稠密微小地震観測

津島それぞれの観測状況を述べる。

タイムラプストモグラフィでは、対象地域周辺の地震データを基に地下構造（地震波速度構造）とその時間変化の推定を行う。常設されている地
震観測点のデータを活用することも可能であるが、必要な分解能で地下構造を推定するためには臨時地震観測を実施することが一般的である。特に本研究で対象としている八丈島は現在

1.1.1 八丈島における臨時観測
八丈島は、西山（標高 854m）と東山（標高701m）の２つの火山が接合した、面積 69.11km2の火山島である（国土地理院, 2019）。西山と東山は、どちらも玄武岩から成る成層火山であり、東山は、およそ 10 万年前から 3700 年前まで活発に活動していたとされている。一方で、西山は

表 1 観測点リスト
観測点番号

緯度(˚ N)

経度(˚ E)

観測開始日

海抜高度(m )1

33.111617

139.756268

2019/09/04

24.6

地表

2

33.111645

139.768553

2019/09/04

44.8

地中

3

33.110442

139.779908

2019/09/03

56.1

地中

4

33.110120

139.788765

2019/09/03

64.1

地中

5

33.109432

139.798892

2019/09/02

51

地中

6

33.119737

139.753280

2019/09/03

79.2

地表

7

33.120093

139.760990

2019/09/03

141.8

地中

8

33.119407

139.766698

2019/09/03

136.6

地表

9

33.120290

139.779807

2019/09/03

128.1

地表

10

33.121810

139.792800

2019/09/04

79.3

地表

11

33.119457

139.798608

2019/09/02

61.5

地中

12

33.118792

139.812558

2019/09/02

36.8

地中

13

33.129188

139.743588

2019/09/03

93.5

地表

14

33.131618

139.751845

2019/09/02

367.4

地中

15

33.127040

139.758773

2019/09/02

305.3

地中

16

33.131183

139.767090

2019/09/02

500.4

地中

17

33.130913

139.779438

2019/09/04

265.9

地表

18

33.128405

139.790290

2019/09/04

84.7

地中

19

33.130252

139.802720

2019/09/03

19.5

地中

20

33.129433

139.809827

2019/09/03

10.1

地表

21

33.142457

139.742082

2019/09/03

80.7

地中

22

33.139180

139.750318

2019/09/02

406.4

地中

23

33.140525

139.759882

2019/09/03

715

地中

24

33.138382

139.765007

2019/09/03

808.9

地中

25

33.141417

139.771993

2019/09/02

579.5

地中

26

33.143480

139.785278

2019/09/04

76.9

地表

27

33.142672

139.792193

2019/09/03

25.6

地表

28

33.149382

139.748270

2019/09/02

198.3

地中

29

33.149225

139.759327

2019/09/02

408.3

地表

30

33.150168

139.770227

2019/09/02

325.8

地中

31

33.149182

139.780172

2019/09/02

68.4

地中

32

33.155548

139.752977

2019/09/02

93.7

地表

33

33.156673

139.756510

2019/09/05

73.3

地中

34

33.156640

139.768010

2019/09/02

64.1

地表

35

33.119727

139.698420

2019/09/03

72.4

地表

36

33.113443

139.835600

2019/09/02

312.2

地中

37

33.102715

139.786153

2019/09/03

63.2

地中

38

33.102338

139.812015

2019/09/02

300.7

地中

39

33.101957

139.843820

2019/09/02

367.3

地中

40

33.073183

139.787035

2019/09/02

92.9

地中

41

33.068692

139.804520

2019/09/02

136.9

地中

42

33.082142

139.850762

2019/09/02

95.6

地中

43

設置方法

33.066992

139.823978

2019/09/02

162.4

地中

44

33.087997

139.822178

2019/09/02

565

地中

45

33.092540

139.780470

2019/09/02

17.6

地中

46

33.082507

139.807678

2019/09/02

355.7

地中

およそ 1 万数千年前から活動を始めた、比較的新しい火山である。近年では、2002 年 8 月に西山から八丈島北西沖にかけて、深さ 10〜20kmを震源とした地震活動が活発化し、地殻変動に
より島全体が東へ 5cm 移動した。これは、西山の直下にマグマが貫入したことによるものと考えられている（木俣ほか, 2004）2)。
このような背景から本研究では西山を対象として地下構造の推定を行うこととした。2018 年 5 月
から現地踏査を複数回にわたり実施し、稠密微
小地震観測における観測点を 46 地点選定した。選定した観測点の配置を図 2 に、観測点リス
トを表１に示す。西山周辺の観測点は、格子状に 35 地点、観測点間隔はおよそ 1km である。
一方、東山周辺は面的に均等になるように 10 地
点配置した。また、観測領域の空間的広がりを得るために、八丈小島にも観測点を配置した。
2019 年 8 月までに上記の全ての観測点において地震計設置の許可を得て、同年 9 月 1 日から 6 日にかけて地震計の設置作業を行った。設
置の状況を図 3 に示す。観測期間は、2020 年 3月までの約 7 ヶ月を予定している。なお、観測点

表 2 観測機器諸元
地震計

LE-3Dlite MkIII

内蔵速度計

サーボ型速度計成分

３成分(上下動1成分，水平動2成分)

固有周期

1秒

最大周波数

100 Hz

変換因子

800 V / (m/s)

RMSノイズ

3 nm/s 未満

データロガー

GSX 3 Land Based Recorder

サンプリング周波数

250 HzA/D分解能24 bit

プリアンプゲイン

24 dB or 18 dB

最大入力信号

1.80 Vrms

GPS時刻系

20 μsec 未満

電源BN18 Battery

電力出力

308 WHr

数および観測期間は事前に数値実験を実施し決定した。
観測に用いている地震計は 1Hz 速度型 3 成分地震計（Lennartz 社製 LE-3Dlite MkIII）、データ収録装置はオフライン型 24bit データ収録
装置（Geospace Technologies 社製 GSX-3）を用いた（表 2）。サンプリング間隔は 4ms である。データ収録装置は GPS による時刻校正機能を持ち、専用のバッテリー（2 台）を接続することにより
約 2 ヶ月の連続観測が可能である。したがって、
観測期間中は、2 ヶ月毎に現地へ赴き、データ収録装置とバッテリーの交換作業が必要となる。

現在までに 9 月、10 月、12 月と 3 回のメンテいと判断した理由は、土砂崩れ、崖崩れ等によりナンスを実施しており、2020 年 2 月 14 日〜18

観測点付近まで到達することが難しかったため

日に 3 回目のメンテナンス、そして、2020 年 3 月である。特に島の東側は斜面が切り立っており、に観測を終了する予定である。なお、9 月のメン設置が極めて困難な状況であった。

テナンスは台風 15 号の通過に伴う緊急の対応である。

現地踏査の結果を踏まえ、観測点の配置について、島の東側に観測点を置くべきかどうかを含

図 4 に 2019 年 9 月に観測されたデータから

め現在検討を行なっている。神津島における稠

自動検測で決定された震源分布、9 月 9 日 9 時

密微小地震観測は、2020 年 10 月から 2021 年

59 分に八丈島の南南東で発生した地震の観測

3 月までを予定しており、それまでに観測点の選波形の例を示す。観測波形を見ると、風によるとDepth0km
Depth2km
Depth4km
Depth6km
Depth8km
定、地震計の設置許可の取得を行う予定であ思われる雑振動が多く含まれおり、全体的にノイる。

34.25˚

34.2˚

ズが大きいデータとなっている。しかしながら図139.15˚

139.15˚

139.15˚

139.15˚

139.15˚Vp perturbation

4b を見ると 1 ヶ月間で八丈島周辺だけでも 23

ï1.0

ï0.5

0.0

0.5

1.0

Seismic stations

個もの地震が検出されており臨時観測の効果がN認められた。今後これらの観測データに対して、34.25˚

手動による P 波、S 波の読み取りを行なう。

1.1.2 神津島における観測点の選定
神津島は、天上山(標高 572m)をはじめ複数の流紋岩質単成火山から構成される面積

34.2˚

18.24km2 の火山島である（国土地理院,2019）。

0

1

2

km

最新の噴火記録は 838 年の天上山の噴火で、以降は噴火の記録はないが、周辺で度々群発地震が発生しており、噴火までは至らずとも、地下ではマグマの蓄積が進んでいると考えられている。
神津島では、図 1 に示す研究計画に従い、2020 年に臨時稠密微小地震観測を実施する予定である。2019 年 10 月 6 日から 7 日にかけて最初の現地踏査を行なった。現地踏査では、予め地図上で設定した観測候補地点に足を運び、地震計設置の可否を検討した。現在設置を検討している観測点候補を図 4 に示す。赤色で示した地点は現地踏査において設置可能と判断した
観測点、緑色で示した地点は現時点では設置が難しいと判断した地点を表している。設置が難し

139.1˚

139.15˚

139.2˚

図 5 神津島における観測候補地点

定である。この観測に向けて、現在観測点の(a)震源分布（広域）(b)八丈島周辺の震源分布(c)9 月 9 日に発生した地震の観測波形（上から観測点番号 39, 15, 10 の記録）

図 4 臨時観測データによる 2019 年 9 月の震源分布と観測波形の例

1.2 マルチステップ走時トモグラフィいる場合、2) 遠地地震より得られた Crossing
Points のみを用いる場合、そして、3) 近地地震

1.2.1 はじめにと Crossing Points の両方を用いる場合の 3 つのマルチステップ走時トモグラフィ法（Bai andケースで解析を行った。その結果、3)のケースがGreenhalgh, 2005）3)は、トモグラフィ手法のひと

最も解析精度が高く、遠地地震を利用することのつで、解析領域の外側で発生した地震を解析に有用性が示された。図 6a に正解モデル、図 6ｂ

利用できることが特徴である。八丈島周辺では、に近地地震だけを用いた場合の解析結果、図現在地震活動が低調であることから、データの不

6c に近地地震と Crossing Points の両方を用い

足による解像度の低下が懸念されている。そこた場合の解析結果を示す。図 6b と 6c を比較すで、本研究ではマルチステップ走時トモグラフィ

ると、Crossing Points を用いることにより、深さ法を用いることによりデータの不足を補い、解像0.0km および 20km の不均質が明瞭に再現され度の向上を目指している。

ていることがわかる。一方で、深さ 20km の不均

マルチステップ走時トモグラフィ法では、遠方質が深さ 25km の断面には偽像として現れていで発生した地震の波線が解析領域の境界を通ることもわかる。

過する点（Crossing Points）を算出し、これを新た数値実験 2な震源として、擬似的に解析領域内の地震デー
タを増やす手法である。

八丈島を対象としてマルチステップ走時トモグ
ラフィ法を行う際に、解析領域を決定する必要が走時トモグラフィ法では、解析領域を大きく設ある。そこで、異なる解析領域でチェッカーボー

定することにより、地震数を増やすことは可能でドレゾリューションテスト(CRT)を行い、解析領域あるが、同じ解像度で解析をしようとすれば、解くのサイズが解析結果の解像度に与える影響を検べき未知数が増大し解析精度の低下が生じる。

討した。用いた震源データは、気象庁一元化震地下を離散化する格子点間隔を大きくすれば未源リストを参照して、2019 年 6 月 1 日から 2019

知数を減らすことは可能ではあるが、そうすると

年 12 月 6 日までの八丈島付近で発生した地震

分解能が低下してしまう。しかし，Crossing Pointsとした。図 7 に CRT の結果を示す。数値実験 2の概念を導入することによりこれらの問題が解消

より解析領域のサイズと比例関係、local モデル

される。なお、ここでは、解析領域内の地震を近サイズと解像度のトレードオフ関係を確認するこ地地震、解析領域外の地震を遠地地震と呼ぶことができた。

とにする。
1.2.3 まとめ1.2.2 数値実験

数値実験 1 によりマルチステップ走時トモグラ

本研究では，実データを用いた解析に先立

フィ法、すなわち、遠地地震が解析領域の境界

ち、マルチステップ走時トモグラフィの有用性をを通過する Crossing Points を導入することによ検討するために以下 2 つの数値実験を行った。

り、解析精度が向上することを確認した。また、数数値実験 1

値実験 2 により解析領域のサイズが解像度に与

ここでは、Crossing Points を導入することの優位性を確認するために、1) 近地地震のみを用える影響について確認することができた。

優位性を確認することができた。図 6 に正解モそ(a)正解モデル(b)近地地震のみ使用した場合の解析結果(c)近地地震＋Cross Points を使用した場合の解析結果
図 6 数値実験 1 の結果

Depth=0.0km

Depth=2.0km

Depth=8.0km

Depth=16.0km

Depth=10.0km

Depth=28.0km

Depth=18.0km

Depth=30.0km

Depth=24.0km
Depth=12.0km

Depth=26.0km

Depth=20.0km

Depth=14.0km

Depth=4.0km

Depth=22.0km

Depth=6.0km

Perturbation(%)

Perturbation(%)ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

0

2

4

6

8

ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

10

0

2

4

6

8

10

Perturbation(%)

Perturbation(%)ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

0

ï10
ï6 ï4 ï2
4 6ï8
8 10

2

0

2

4

6

8

10

(a)解析領域 20km x 20km x 30km

Depth=0.0km

Depth=8.0km

Depth=2.0km

Depth=28.0km
33˚30'

33˚30'

33˚30'

33˚00'

33˚00'

33˚00'

139˚30'140˚00'139˚30'Depth=4.0km

Depth=10.0km

Depth=30.0km

33˚30'

33˚00'

139˚30'140˚00'140˚00'139˚30'Depth=12.0km

Depth=6.0km

33˚30'

33˚30'

33˚30'

33˚30'

33˚00'

33˚00'

33˚00'

33˚00'

139˚30'140˚00'139˚30'140˚00'139˚30'140˚00'Depth=14.0km

140˚00'139˚30'140˚00'

Perturbation(%)ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

0

2

4

6

8

Perturbation(%)

10

ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

ï10 ï8 ï6 ï4 ï2

Perturbation(%)
0

2

4

6

8

10

(b) 解析領域 60km x 60km x 30km

図 7 解析領域のサイズによる解像度の違い

0

2

4

6

8

10

2. 干渉 SAR 解析
2.3 八丈島の地表変動
2.1 背景と目的本研究では八丈島を対象に干渉 SAR 解析及

先述のとおり 111 の活火山が存在する日本

び干渉 SAR 時系列解析を行なった。解析期間

は、世界的な火山大国である。特に東京都にはは、北行軌道である Ascending が 2014 年 8 月

20 以上の活火山が存在する。

から 2019 年 6 月まで、南行軌道の Descending

火山に関する調査・観測体制には、GEONETが 2014 年 8 月から 2019 年 8 月までである。表を用いた日本全国の地表変動観測技術をはじ3 に使用したデータの一覧を示す。図 8 に干渉

め、宇宙線ミューオンと重力による火山内部のSAR 解析の解析結果を示す。

3D 透視観測や、観測技術衛星による火山噴火
及び噴煙の観測等の様々な技術がある。それら

表 3 八丈島の干渉 SAR 解析に使用したデー
タ

様々な観測技術の一つである干渉 SAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）解析

解析対象

軌道方向

パス

フレーム

日付
2014/8/31
2015/3/15

を本研究では使用する。
干渉 SAR は、1992 年に起きたランダース地震

2015/6/21
2016/6/19
八丈島

Ascending（北⾏軌道）

125

650

2016/11/20
2017/6/4
2018/1/28の解析に用いられたことから注目された。この技

2018/3/25
2019/2/24
2019/6/2

術は、マイクロ波を用いたリモートセンシングの測地学的応用技術であり、その他の観測では実現

解析対象

軌道方向

パス

フレーム

日付
2014/8/28

不可能なほどの高い空間分解能で地表変位を

2015/1/15
2015/9/24
2016/3/10

把握できるのが大きな特徴である。また、地上に

2016/6/16
2016/11/17

観測点を設置する必要がないため、天候や時間帯に左右されずに観測できるという利点もある。

2017/3/9
2017/6/15
八丈島

Descending（南⾏軌道）

18

2950

2017/8/24
2017/11/16
2018/3/8

これらの利点から干渉 SAR 解析は、震源近くや2018/6/14

火口付近の観測データが重要となる地震や火山

2018/11/15

2018/8/23の噴火等の現象の調査・研究に用いられ、最近
では、液状化発生領域の検出などの研究にも広く利用されている。

2.2 研究目的
本研究では、噴火等の火山活動に伴う災害の防災・減災に繋がる研究の一環として、火山島の地表変位を干渉 SAR 解析によって把握し、さらに、逆解析による火山地下の圧力源に関する推定を行うことを目的としている。
なお、本研究では，東京都の火山島である八丈島と神津島を対象として研究を行う。

2019/2/7
2019/3/7
2019/8/22

(a)Ascending(北行軌道)の干渉 SAR 解析結果

(b)Descending(南行軌道)の干渉 SAR 解析結果

図 8 八丈島の干渉 SAR 解析結果

図 8 より八丈島の地表変動は比較的小さく誤推定・除去し、時系列的に整合するように変動を差範囲（2cm 程度）を越えるような変動はほとんど解析する手法である。解析期間が短く干渉度が見られなかった。2017 年 6 月以降の高い解析データを用いることで干渉度低下によDescending データにおいて、西山東部に若干る影響を抑え、解析精度の向上が期待される。

衛星に近づく変動が見られるが、同時期の

図 9 に時系列解析の結果を示す。Ascending

Ascending データに同様の変動が見られていなは 2014 年 8 月 31 日を起点に、Descending はいことから、隆起が生じている訳ではなさそうであ2014 年 8 月 28 日を起点にした地表変動を示しる。

ている。図 9 より、Ascending、Descending とも島

干渉 SAR 解析の結果、八丈島においては地の中央部の市街地付近で隆起傾向が見られて

表変動量が小さいことから、時系列解析（SB 法）いる。また、西山山頂付近においても長期的にを実施した。干渉 SAR 時系列解析とは、複数のはやや隆起傾向が確認できる。

干渉 SAR 解析結果を使用して統計的にノイズを(a)Ascending(北行軌道)の時系列解析結果．日数は 2014 年 8 月 31 日からの経過日数(b)Descending(南行軌道)の時系列解析結果．日数は 2014 年 8 月 28 日からの経過日数
図 9 八丈島の時系列解析結果

り、これは，火山活動に関連している可能性がある（たとえば，福島ほか, 1981）4)。その他にも地2.4 神津島の地表変動
神津島における干渉 SAR 解析の結果を図 10震の発生も観測されている。変色が確認された水域と観測された地震の震央図を合わせて，図に示す。解析期間は 2014 年 12 月 4 日から

11 に示す。ただし、水域の変色は 2015 年 8 月

2018 年 11 月 29 日である。図 10 より 4cm 前後

18 日、地震は 2016 年 8 月 28 日に観測されたの比較的大きな変動が見られる結果が複数存在ものであり時期が異なる。

していることがわかる。
このような変位がみられる地域は，神津島の北水域の変色が確認された時期を含む干渉
SAR 解析結果を確認すると、変色水域の近くで東部に位置する天上山周辺であることから、火比較的大きな地表変動が確認できた。また、地山活動に伴う地表変動が捉えられた可能性があ

震が発生した時期を含む解析結果では、震央をる。地表変動と火山活動の関連性を検討すると、含む天上山周辺で同様に大きな変動が起きて比較的大きな変動が確認された時期に火山活いる。

動と関連する可能性が高い現象が複数確認されている。ここでは，水域の変色と，発生した地震について，それぞれ一例ずつ挙げる．
火山噴火予知連絡会の発表資料によると、神津島周辺で水域の変色が複数回観測されてお出来ることから，地表変位が火山活動と関連         

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図 10 神津島の干渉 SAR 解析結果．図上部の頭文字 D は Descending、A は Ascending をそれぞれ意味する。また、頭文字に続く 8 桁の数字は使用したデータの日付を、その後に続く 3 桁の数字は使用した
データ間の日数を表す。カラーバーはプラス（暖色系）が衛星に近づく変動、マイナス（寒色系）が衛星から遠ざかる変動を表している。

性てなるべく多くの地震の検出と地震波初動の正確な同定を目指した。

3.2 方法AI はカリフォルニア工科大学地震研究所のグループが開発して、2018 年に発表されたものを用いた（Ross et al.,2018）5)。このシステムはディープラーニングの 1 手法であるコンボリューショ
ナルニューラルネットワーク（以下 CNN）を利用している。CNN は AI による画像認識の分野で広く利用されている手法である。なお、このシステム
図 11 変色水域および震央位置．赤の楕円が変色水域を示す。◯は 2016 年に観測された地
震の震源を表す。

以上をまとめると、神津島では，非定常な 4cm
前後の変位があり、これらは火山活動と関連している可能性がある。一方で、水域の変色や、地震活動に比べ、干渉 SAR 解析の解析期間は長く、これらの関連性については、今後慎重に検討する必要がある。

は発表された論文中で Generalized Phase
Detection framework (GPD)と呼称されているため、本文ではそれに準ずることとする。地震波動を画像として扱い、さらに地震計の 3 成分（EW、NS、UD）を画像の RGB 成分と同様に扱うことによって、GPD は画像認識に使われる CNN を組み込んだ P 波 S 波初動検出システムを実現している。
(a) CNN の概要
通常のニューラルネットワーク（全結合）では図3. ディープラーニングを用いた地震波検測

12 に示すように入力は次の層の全てのセルに重みづけが行われ伝播する。次の層への伝播は活

3.1 はじめに自然地震を用いたタイムラプストモグラフィの解析を精度よく行うには、なるべく多く、かつ正確な地震波初動が必要である。近年 AI（Artificial
Intelligence）は各分野で多くの適用がなされており、地球科学の分野においても地下レーダー
探査の空洞検知や反射法地震波探査の不連続面抽出などが行われている。
八丈島地震観測データに対してディープラー
ニングを用いた AI を適用し、タイムラプストモグ
ラフィに必要な自然地震の初動検出を行った。
八丈島は地震の発生が比較的少なく、AI によっ性化関数を通してなされる。活性化関数とは非線形な関数で値が閾値を超えるまで次の層へ伝播させない。シグモイド関数や Relu 関数が使われる（図 12）。学習では教師データと出力データの違い（誤差関数）を小さくするように繰り返し計算が行われ重みが更新される。

CNN の出力は画像からフィルターに対応した特徴を抽出したテンソルになる。学習においては

重み

教師データ

CNN の場合フィルターの要素が学習される。要素の初期値はランダムに与えられ、それが学習を繰り返すことにより教師データの画像の特徴を抽出するものに更新される。
(b) GPD の概要

Relu 関数シグモイド関CNN を用いたネットワークでは複数の特徴を抽出するため複数のフィルターを適用する。さらに、CNN の層も複数で構成される。CNN 層の後図 12 ニューラルネットワーク（全結合）段は最終出力に向かって通常、全結合の層が設けられる。GPD のネットワークは図 15 の構成

ニューラルネットワークにおいて画像を入力ととなっている。

した場合、面的な入力情報が列情報として扱われる（図 13）。そのため、面的な画像としての特徴は失われることになる。
1
5
3
1

5

3

0

0

3

1

3

2

1

4

1
2
1
4

図 15 GPD の層構成

図 13 全結合における面情報の入力

ここで CBP の C は Convolution、B は Batch
これに対して CNN では入力の画像をそのまま

normalization、P は Max pooling 処理を示す。C

面情報として扱う。また、図 14 に示すように、画は畳み込み演算、B はバッチごとに平均値と分像の特徴を抽出するためにフィルターと呼ばれる散による規格化、P は最大値のセルの抽出をそ

テンソルを用意して、入力画像と畳み込み演算

れぞれ示す。GPD は CBP 層が 4 層と全結合（Convolution）をすることによって入力画像の特（FB）層が 2 層で構成されている。最終出力は P

徴を抽出する。

波初動、S 波初動、ノイズの分類である。
学習は南カリフォルニアの地震、150 万個によって行われた。人間のエキスパートが決めた P
波初動と S 波初動を中心としてその前後 4 秒を対象画像とした。またノイズは P 波初動の前 5 秒

図 14 CNN 畳み込み演算模式図から後 4 秒を対象画像とした。リサンプリングを行い全て 100Hz サンプリングとしている。学習に用いたデータは全体の 75％で、残りの 25％は出力する。Softmax 関数は入力を𝑥! とするとそれ検証用とした。検証データは過学習の回避のたに対する確率𝑦! を𝑦! = 𝑒 "! / ∑ 𝑒 "! の式で求める

めに用いられる。

関数である。𝑦! の総和は 100％となる。

実際の学習では全データから 480 データをランダムに抽出し、それをミニバッチとして一括処理した。教師データは One hot 表現（P 波、S

3.3 八丈島データへの適用結果
八丈島のデータに GPD を適用するにあたっ

波、ノイズ：1、0、0 など）を用いた。ミニバッチ処て計算の高速化のために GPU（NVIDIA 社製

理が全データの数だけ実行された時点を 1 エポ

RTX 2070 super ×1）を導入した。計算のためのックとして、図 16 に出力と教師データとの違いをミニバッチの数は 500 とした。また初動時間確定

示す誤差関数とエポック数の関係を示す。1 エポの確率は 0.95 以上とした。

ック分の学習が終了した時点で検証用データを用いて誤差関数を求めシステムを評価する。

GPD を図 17 に示す No.7 地点の 2019/9/11の地震データへ適用した。

図 16 GPD の学習回数と誤差関数
図 17

八丈島観測地点と No.7 地点

黒線は学習時のエポック数と誤差関数の関係である。青線は検証時のエポック数と誤差関数

図 18 に 2019/9/11 に取得した地震データへの関係である。学習時はエポック数の増加に伴の GPD の適用結果を示す。上から NS 成分、って誤差関数の減少がみられるが、検証では 4

EW 成分、Z 成分を示す。図中の赤線が自動検回目のエポックから誤差関数が増加に転じてお出を行った P 波初動、青線が S 波初動を示す。

り、システムが過学習を起こしていることがわか

最下段のボックスは赤線が P 波初動である確る。したがって GPD は学習を 3 エポック実施した

率、青線が S 波初動である確率を示す。これら

ものを学習済みネットワークとして、新たなデータの確率が 0.95 を超えているところでそれぞれ初

に対する初動検出システムとして用いる。

動として確定する。P 波初動が 16 時 12 分 9.8

学習したネットワークに新たな地震観測データを適用する場合は最終の出力の前に確率を計算する Softmax 関数の層を設け、P 波初動時
間、S 波初動時間、ノイズである確率をそれぞれ秒で明瞭に検出されていることがわかる。続く S
波の初動も明瞭に検出されている。
図 19 は 2019/9/11 の 15 時から 16 時の間の検出した全初動時間を示す。P 波、S 波の組み

合わせという観点からみると自動検出した初動は観測点データの検出結果との相関性などから今P 波だけのものや S 波だけのものが存在してお後検討を進めていく。

り、地震として不自然なものもみられる。GPD の防災科研は八丈島に F-net 観測網の一環と検出方法が P 波、S 波を独立に画像としてそのして地震計を設置し、取得した地震波形を公開

特徴から検出するシステムであることが原因ともしている。八丈島で 2016 年 7 月に群発地震が考えられる。S-P 時間（P 波、S 波時間差）や他の発生したがそのデータに対して GPD を適用した。図 20 にその結果を示す

図 18 No.7 地点観測データにおける GPD 適用結果（2 分）図 19 No.7 地点観測データにおける GPD 適用結果（1 時間）

図 20 F-net 観測地点データにおける GPD 適用結果

図の諸元は図 18 と同様である。P 波初動、S

公開している。八丈島の 2016/7/11 の F-net で

波初動が自動検出されていることがわかる。防災取得された地震についても気象庁より公開され科研で取得した地震記録は、大きなものは気象ている。24 時間観測した地震について公開され庁にて一元化処理として震源、時間を決定し、ているものと GPD で検出した P 波初動の数と比

習用、検証用として十分なデータの数が確保で較を行った。

きるか懸念されるところであるが、できるだけ多くのデータを集積して学習を実行し、その結果を

表 4 F-net データにおける防災科研と GPD 検出

用いて新たな観測データに対して初動の自動検結果との比較

出を実施する予定である。
GPD は画像認識の手法である CNN を利用したものであるが、時系列データを扱うのに適したディープラーニング手法としてリカレントニューラ

表 4 に 2016/7/11 の 24 時間観測データに対

ルネットワーク（RNN）がある。RNN は前後の時系する気象庁（防災科研）の公表結果と GPD によ

列情報を考慮することが可能である。CNN ではる検出結果を示す。GPD の方が 2 倍程度の数

時間的関連性を無視しているため P 波 、S 波がを自動検出しいる。このことは研究目的の一つで単独で検出される結果となっている可能性があある小さな地震、不明瞭な地震も検出している可る。しかし RNN では P 波到達後の S 波到達など

能性を示唆している。しかし、詳細については P

時間的関連性も学習させることができるため、よ波、S 波のペアリングなども考慮して今後検討しり高精度な地震初動の自動検出が期待できる。

ていく必要がある。
今後の研究計画
3.4 まとめと今後の研究計画

カリフォルニア工科大学地震研究所が開発しタイムラプストモグラフィに関しては、来年度以て、南カリフォルニアでの地震によって学習させ降、図 1 の実施計画に従い、神津島での臨時微たネットワークシステム GPD を用いて八丈島に小地震観測、八丈島での 2 回目の臨時観測を設置した地震計によって取得した地震記録から実施する。また、観測データが回収され次第、順P 波初動、S 波初動の自動検出を行った。その次地震波の手動検測を行うとともに、トモグラフィ

結果は比較的大きな地震は明瞭に初動をとらえ解析を実施する予定である。さらに、減衰に着目ることが出来たが、小さな地震については P 波、した解析を実施し、速度構造とともに、減衰構造

S 波の組み合わせなどの観点から不自然なものの推定にも着手する予定である。

も見られた。
今後は八丈島で観測した全データに対して
GPD を適用し初動の自動検出を行う。検出した

また、ディープラーニングによる地震波検測に関する研究も継続的にするめ、RNN の活用による検出精度の向上を目指す。

地震について複数地点の関連性やそれらを用干渉 SAR 解析においては、今後取得される

いた震源決定の結果などを踏まえて自動検出結

新たな SAR データを用いて干渉 SAR 解析を継果に検討を加えていく。

続して行うとともに、解析結果の信頼性を検討す

現在、南カリフォルニアの地震で学習させた

るために、他の衛星データを用いた解析やGPD のネットワークを用いて解析を行っている。

GNSS との比較を実施する予定である。さらに、これに対して今後は八丈島や他の火山の地震得られた地表変動結果から地下の変動源を推定

記録を用いて学習させることを検討している。学し、地震活動などとの関連性について検討する。

参考文献
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山の火山防災における物理探査の活用, 物理探査, Vol. 55, pp. 461-471
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