箱根火山における相対重力繰り返し測定（2018 年 7 月～ 2019 年 10 月）
風間卓仁 *1 ・安部祐希 *2・原田昌武 *2・加藤照之 *2

Repeated relative gravity measurements in Hakone Volcano
from July 2018 to October 2019by*1

Takahito KAZAMA , Yuki ABE , Masatake HARADA*2 and Teruyuki KATO*2

1.

*2が重要である。

はじめに
重力観測は火山内部の質量移動を把握するのに最適な

そこで我々は、箱根火山における重力時空間変動を手法の 1 つである。例えば、
2000 年三宅島噴火の際には、検出することを目的として、箱根火山周辺の計 10 地

北側山麓の測候所における絶対重力値の連続観測および点を重力点として選定し、2018 年 7 月～ 2019 年 10島内の水準点約 30 点における相対重力値の繰り返し観月の期間内の計 6 日間において相対重力測定を実施し測が実施され、これらの観測によって得られた重力時空

た。本稿では第 2 章で重力点の位置を示し、第 3-4 章

間変化からマグマ移動や地下空洞形成といった質量変動

で 2018 年 7 月～ 2019 年 10 月に実施した相対重力測。また、2004
がモデル化された（Furuya et al ., 2003）

定やデータ解析の詳細を述べる。その上で、第 5 章で年浅間山噴火の際には火口の東約 4 km の地点においては相対重力値の推定結果を示し、その時間変化について

絶対重力連続観測が実施され、陸水流動に伴う重力擾乱考察する。

を物理モデルで補正することによって、火道内マグマの上昇／下降に伴う約 5 µGal（ただし 1 µGal = 1 × 10-8

2.

重力点の選定m/s ）の重力変化が抽出された（Kazama et al ., 2015）。

箱根火山で相対重力測定を実施するに当たり、我々

本研究の研究対象である箱根火山においては、地下は以下の 3 つの条件を満たす重力測線を事前に検討し構造を把握する目的で 1960 年代以降定期的に相対重力た。①箱根火山の活動域を含む、②火山活動に伴う地殻計による多点重力測定が行われてきた（e.g., Yokoyama

変動や重力変化の寄与を無視できるような遠方の重力点

and Saito, 1965）。近年では、横山ほか（2002）が神を含む、③各重力点の近傍で地殻変動観測が実施され山や駒ヶ岳において相対重力測定を実施し、神山直下にている。条件①を満たすために、我々は 2015 年の火山

ドーム状の基盤構造が潜在していることを示した。岩瀬

活動時にダイクが貫入した領域（Honda et al ., 2018; 本ほか（2006）は A-10 型絶対重力計を用いて温泉地学稿図 1a の白線矩形）や、水蒸気噴火が発生した大涌谷研究所の基台上で絶対重力測定を実施し、2006 年 7 月（Mannen et al ., 2018）の近傍に重力測定点を選定した。

の絶対重力値として 979 776 891.05 ± 4.59 µGal を得

また、条件②を満たすために、我々は温泉地学研究所（大た。しかしながら、これらの重力測定は静的重力場の把涌谷の東約 9 km）や芦ノ湖畔（大涌谷の西約 2.5 km）

握を主目的として行われており、重力時間変化の解明をを重力点に選定した。さらに、条件③を満たすために、目的とした高頻度な重力測定はこれまで実施されてこな

我々は電子基準点 93068 近傍の箱根中学校に重力点をかった。箱根火山では 2001 年以降数年に一回の頻度で選定し、他の場所についても精密水準測量（村瀬ほか ,群発地震が発生し、特に 2015 年には大涌谷で小規模な

2018）の水準点ないしその近傍の点を重力点と定義し水蒸気噴火が発生する（e.g., Mannen et al ., 2018）など

た。

2

活発な火山活動が続いているため、重力時空間変化の観本研究で選定した重力点を図 1 ～図 4 に黄色のピン点から箱根火山直下の質量変動を継続的に把握することで示し、重力点の座標値を表 1 に示す。まず、図 1a*1 京都大学大学院理学研究科*2 神奈川県温泉地学研究所〒 606-8502〒 250-0031

京都府京都市左京区北白川追分町
神奈川県小田原市入生田 586

報告 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 51 巻 , 25-36, 2019

－25－

表1

箱根重力点の座標値および近隣水準点との対応。

(a)

AMeDAS-Odawara[G] JHS[G] Onken

N

5 km

AMeDAS-Hakone(b) Onken

G534

G680

G534

G680

図 1 (a) 箱根火山周辺の測地・気象観測点の分布。背景には Google Earth Pro の衛星画像を用いており、黄色ピンは
重力点、赤色丸印は水準点（村瀬ほか , 2018）、白線矩形は 2015 年箱根火山活動時の貫入ダイク（Honda et al .,2018）、水色四角は箱根アメダス観測点、緑色四角は小田原アメダス観測点を示している。なお、貫入ダイクを示
す矩形のうち、最も地表に近い 1 辺を白色太線で示している。(b) 温泉地学研究所の重力点 Onken の周囲の様子。
黄色ピンは重力点の位置、緑色と青色の矢印はそれぞれラコスト重力計 G534 および G680 の設置方向を意味して
いる。

－26－

(a)
[G] JHS-newN[G] JHS-old

50 m[L] 93068(b) JHS-old

G534

G680

(c) JHS-new

G680
G534
図2

G680

G534

(a) 箱根中学校の測地観測点の分布。背景には Google Earth Pro の衛星画像を用いており、黄色ピンは重力点
JHS-old および JHS-new、赤色丸印は電子基準点 93068 を示している。なお、図中では重力点および電子基準点を[G], [L] と略記している。(b) 箱根中学校屋外の重力点 JHS-old。(c) 箱根中学校玄関の重力点 JHS-new。図 (b)-(c) において、黄色ピンは重力点の位置、緑色と青色の矢印はそれぞれラコスト重力計 G534 および G680 の設置方向を意味している。

は箱根火山から小田原市に至る広域の衛星画像であ力計）の設置位置と共に図 1b に示す。地震計基台表面

り、重力点（黄色ピン）
・地殻変動観測点（水準点おに記載された赤色のマーカーを中心として、向かって左

よび電子基準点 ; 赤丸）・ダイク貫入位置（白線矩形 ;にラコスト重力計 G534 を、向かって右にラコスト重力

Honda et al ., 2018）を示している。なお、図 1a に描か

計 G680 を設置している。なお、この 2 つの重力計のれている重力点は 9 点であるが、箱根中学校（JHS）に

位置関係は他の重力点でも同じ設定にしている。

は旧点と新点を設けたため、重力点の数は合計 10 点で箱根中学校における重力点の位置を図 2a に示す。当ある。このうち、温泉地学研究所の重力点 Onken の様

初は電子基準点 93068 至近の階段上に重力点 JHS-old

子を、LaCoste & Romberg 型相対重力計（ラコスト重（図 2b）を置いていたが、その後この階段が改修工事の－27－

(a) [G] T-junction[L] 734-07[G] Kamiyu[L] 734-10

N[G] SkatePark[L] 734-11B

1 km[G] Owakudani[L] 734-01(b) SkatePark

G534

G680

(c) Kamiyu

G534

G680

(d) T-junction
G680

G534

(e) Owakudani
G534

G534
G680
G680

図3

(a) 大涌谷周辺の測地観測点の分布。背景には Google Earth Pro の衛星画像を用いており、黄色ピンは重力点、
赤色丸印は水準点、[G] は重力点の名称、[L] は至近の水準点の名称を示している。(b) 旧スケート場入口付近の重力点 SkatePark。(c) 上湯バス停付近の重力点 Kamiyu。(d) 三叉路付近の重力点 T-junction。(e) 大涌谷の重力点
Owakudani。図 (b)-(e) において、黄色ピンは重力点の位置、緑色と青色の矢印はそれぞれラコスト重力計 G534 お
よび G680 の設置方向を意味している。

－28－

(a)

[G] LakeArena[L] 75-01A[G] Ubako[L] 735-04

N

1 km

[G] Togendai[L] 75-04(b) Ubako

G534

G680

G534

G680

(c) LakeArena
G534

G680

(d) Togendai
G680

G534
図4

(a) 芦ノ湖～大涌谷付近の測地観測点の分布。背景には Google Earth Pro の衛星画像を用いており、黄色ピンは
重力点、赤色丸印は水準点、[G] は重力点の名称、[L] は至近の水準点の名称を示している。(b) 姥子バス停の重力点 Ubako。(c) 星槎レイクアリーナ敷地内の重力点 LakeArena。(d) 桃源台駅前駐車場の重力点 Togendai。図 (b)(d) において、黄色ピンは重力点の位置、緑色と青色の矢印はそれぞれラコスト重力計 G534 および G680 の設置方向を意味している。

－29－

エリア内に位置していることが判明したため、我々は測定を終了させる。なお、各重力点で器械高を測定する

改修工事済みの校舎玄関付近に新たな重力点 JHS-newのは器械高変化に伴う重力変化を補正するためであり、を選定した（図 2c）。なお、2019 年 10 月 17 日には1 日内で重力値を往復測定するのは器械ドリフトに伴う

2 つの重力計（G534 および G680）を用いて新旧重力

重力値の見かけ変化を補正するためである（次章で詳点間の重力差を測定した。これにより、今後新点 JHS-述）。以降、各日の重力測定に関する詳細を述べる。なお、

new で重力測定を実施した場合でも、新点～旧点間の2 つの相対重力計の測定実施日や測定箇所は表 2 および重力差を加算することで、あたかも旧点 JHS-old におけ

表 3 にも記載している。

る測定値とみなすことができる（第 5 章で詳述）。

● 2018 年 7 月 10 日には温泉地学研究所を起点とし

図 3a の黄色ピンは、箱根中学校～大涌谷の測線上にて箱根中学校の旧点を含む計 6 点（Onken, JHS-old,

ある 4 つの重力点を示している。このうち、SkatePark（図SkatePark, Kamiyu, T-junction, Owakudani）で重力

3b）・Kamiyu（図 3c）
・T-junction（図 3d）については測定を実施した。重力測定には 2 台のラコスト重力

既存の水準点（村瀬ほか , 2018）をそのまま重力点と計（G534, G680）を用いた。

して利用している。一方、重力点 Owakudani は、観光●2019 年 3 月 14 日 に は 温 泉 地 学 研 究 所 を 起 点 と客や道路交通による地面振動を避けるため、大涌谷延命

して箱根中学校の新点を含む計 6 点（Onken, JHS-

地蔵尊裏手の倉庫入口に重力点を選定した。この重力点

new, SkatePark, Kamiyu, T-junction, Owakudani）では、至近の水準点 734-01 から約 35 m 東側に位置して重力測定を実施した。重力測定には 2 台のラコストいる。

重力計（G534, G680）を用いた。

図 4a の黄色ピンは、大涌谷～芦ノ湖畔の測線のう● 2019 年 3 月 15 日には星槎レイクアリーナ箱根をち、三叉路（重力点 T-junction）よりも西側に位置する

起 点 と し た 計 4 点（LakeArena, Togendai, Ubako,

3 つの重力点である。このうち、Togendai（図 4d）に

Owakudani）で重力測定を実施した。重力測定にはついては既存の水準点 75-04 をそのまま重力点として2 台のラコスト重力計（G534, G680）を用いた。

利用している。一方、Ubako（図 4b）と LakeArena（図●2019 年 5 月 31 日には、5 月 19 日に箱根山の噴4c）については水準点の至近に重力点を選定しており、

火警戒レベルが 1 から 2 に引き上げられたことを重力点～至近水準点間の距離はそれぞれ約 17 m および

受けて、緊急で重力測定を実施した。測定に使用し約 38 m である。なお、これら 3 つの重力点のうち大涌た重力計は G534 の 1 台のみであり、G680 はオー谷から最も遠い点は Togendai（図 4d）であるが、実際バーホール中であったため使用できなかった。重力の重力測定では道路の線形上 LakeArena（図 4c）を端

測定は起点の温泉地学研究所を含め計 9 点で実施し点とし、LakeArena ～ Togendai ～ Ubako の順番で重力たが、駒ヶ岳から大涌谷にかけての地震活動が活発測定を実施している。

化し大涌谷への立ち入りが認められなかったため、重力点 Owakudani では重力測定を実施できなかっ3.

た。

相対重力測定我々は 2018 年 7 月～ 2019 年 10 月の期間中の計 6●

2019 年 10 月 16 日には温泉地学研究所～箱根中

日間、箱根火山周辺の重力点（第 2 章参照）で相対重学校～大涌谷の測線で重力測定することを計画して力値を測定した。測定に用いた重力計は京都大学理学研

いたが、台風 19 号の上陸に伴う 10 月 12 日の大究科所有のラコスト重力計 2 台（G534 および G680）

雨によって箱根町内の多くの道路が通行止めになっであり、G534 は 2017 年度中に、G680 は 2019 年度た。また、重力測定時の道路迂回に長時間を要した

上期にオーバーホールを済ませている。なお、ラコスト

ため、この日の重力測定は起点を含めて 4 点（Onken,

重力計を含め、可搬型バネ式相対重力計の観測精度はT-junction, Owakudani, Ubako）に留まった。なお、

10 µGal 程度と言われている（坪川 , 2005）。

重力測定に用いた重力計は G534 と G680 の 2 台で実際の測定においては、ある日の朝に重力測線の起点（Onken または LakeArena）にて重力値および器械高をあった。
●

2019 年 10 月 17 日には、2 台のラコスト重力計

測定し、測線上の次の重力点に移動して同様の測定を実（G534, G680）を用いて温泉地学研究所および箱根施する。その後、昼ごろまでに全重力点での測定を済ま

中学校新旧点の計 3 点（Onken, JHS-old, JHS-new）

せたら、今度は測線上を逆向きに移動しながら各重力点

で重力測定を実施した。

での測定を再度実施し、夕方までに全重力点での復路の－30－

この他、2019 年 1 月 22 日には別のラコスト重力計D58 を用いて箱根中学校の新旧重力点間（JHS-old ～析においては、地球表面の重力鉛直勾配の代表値である

JHS-new）の相対重力測定を実施した。しかしながら、

3.086 µGal/cm（フリーエア勾配）を器械高に掛け合わ

中学校の改修工事に伴う地面振動の影響で、重力測定値

せ、この値を器械高補正値として重力測定値に足し合わの標準偏差が通常時の 10 倍程度（数十 µGal）にまで大せた。

きくなった。このことから、新旧重力点間の重力差を精

4 つ目のプロセスは潮汐補正である。そもそも地球表

度良く見積もることは不可能と判断したため、これ以降面上には地球の自転や月の公転などに伴って潮汐力が働2019 年 1 月 22 日の測定結果を本稿内で紹介することいており、この影響で重力値は日周～半日周の周期で最は控える。

大 150 µGal も時間変化している。この値はラコスト重力計の観測精度（10 µGal 程度）よりも十分に大きく、

4.

潮汐重力変化を補正しなければ各重力点の重力値を正し

相対重力データ解析
我々は取得した相対重力データを以下の 5 つのプロ

く得ることができない。そこで本研究は、Tamura（1982）

セスに沿って解析し、最終的な相対重力値を見積もった。

のプログラムを用いて各重力点および各時刻の潮汐重力

まず 1 つ目は読取値から重力値への変換である。そも

変化量を予測計算し、実際の重力観測値からこの潮汐予

そも、ラコスト重力計は内部にバネを有しており、実際測値を差し引いた。

のフィールド測定では測定者が各重力点でバネの長さ x

5 つ目のプロセスは器械ドリフト補正である。理想的を読み取り記録する。フィールド測定の終了後、読取値

なバネは外力一定の状況下では常に同じ長さを保つと期→重力値の変換関数 f (x ) を用いて重力値 g =f (x ) を計算

待されるが、実際の相対重力計内部のバネは完全な弾性する。なお、この変換関数には重力計納入時に製造元か体ではないためにわずかなクリープが発生する。これにら発行された変換表を用いる。

より、相対重力計の重力測定値は一定の重力下であって2 つ目のプロセスはスケールファクター補正である。

も時間的に見かけ変化するので、各重力点の正しい重力

製造後長期間が経過すると、相対重力計内部のバネが経値を得るためには重力測定値の見かけ変化（器械ドリフ

年的に劣化するなどして変換関数 f (x ) が製造時の値から

トと呼ばれる）を適切に補正する必要がある。そこで本わずかに変化することが知られている（e.g., 中川ほか ,研究は、器械ドリフトが時間に対して 1 次の関数で表1977）。相対重力計で正しい重力値を得るためには、絶現できると仮定し、以下のような方法で器械ドリフトを対重力計と相対重力計の比較観測により変換関数の補正補正する。

係数 c を事前に決定しておき、重力値を g =c∙f (x ) としてまず、説明上の簡単化のために重力点が A, B, C の 3

見積もればよい。このとき、補正係数 c をスケールファ

点存在し、かつ A → B → C → C → B → A のように 6 回

クター、読取値→重力値の変換時に定数 c を掛け合わせの重力測定を実施した状況を考える。このとき、重力点

る作業のことをスケールファクター補正と呼ぶ。実際、

i における j 回目の重力測定値 g ij は以下のように表現で本研究で使用した 2 つのラコスト重力計は製造から 30

きる。

年以上が経過し、スケールファクターの寄与が無視できg A1 = g A(1-1)

ないことが判明していた。そこで、2016 年～ 2018 年

g B2 = g B + a ( t 2 - t 1 )(1-2)にこれらの重力計のスケールファクター検定観測が行わ

g C3 = g C + a ( t 3 - t 1 )(1-3)

れ、G534 のスケールファクターが 1.000232（風間ほg C4 = g C + a ( t 4 - t 1 ) + b(1-4)

か）、G680 のスケールファクターが 1.000305（Fukuda

g B5 = g B + a ( t 5 - t 1 ) + b(1-5)

et al. , 2017）と推定された。そこで本研究では、2016

g A6 = g A + a ( t 6 - t 1 ) + b(1-6)

年～ 2018 年に推定されたこれらの値を用いて、箱根火

ここで、右辺の第 1 項は各重力点の真の重力値 g i 、第 2山で取得したデータのスケールファクター補正を実施す

項は器械ドリフトの時間変化成分、第 3 項は器械ドリる。

フトの往復差成分を意味している。また、t j は j 回目の測定時刻、a および b は器械ドリフトに関する未知パラ

3 つ目のプロセスは器械高補正である。一般に重力計

メーターである。

は重力点よりも高い位置に設置されるので、重力点の重次に、上記 6 式で同じ重力点に関する 2 式同士を差力値を知るためには重力点～重力計間の重力差を補正す

し引くと以下の 3 式が得られる。

る必要がある。そこで我々は、現場の重力測定時に重力点～重力計間の比高（すなわち器械高）を別途測定し、

g A6 - g A1 = a ( t 6 - t 1 ) + b(2-A)

重力読取値とともに野帳に記録した。その後のデータ解g B5 - g B2 = a ( t 5 - t 2 ) + b

(2-B)

－31－

表2

ラコスト重力計 G534 で取得された相対重力値（単位 : µGal）。

g C4 - g C3 = a ( t 4 - t 3 ) + b(2-C)

基準重力点（Reference Point）を、また各コラムの下

このうち、左辺は重力測定値の往復差、右辺の括弧内は部には器械ドリフト推定における重力測定値と回帰直線往復測定の時刻差を意味しており、どちらとも既知量でのずれの最大値（Maximum Error）を記している。なお、ある。すなわち、時刻差を X 軸、重力差を Y 軸とする2019 年 3 月と 10 月については各月で 2 回の相対重力

2 次元グラフを描画すると、グラフ上の 3 点を通る直線測定が実施されたため、表中にはこの 2 回の測定結果の傾きが a 、および Y 切片が b となる。ただし、実際のを結合したコラムを追加しており、このコラムについて

重力測定値 g ij は測定誤差を含んでいるので、グラフ上

は日（Day）を All と記している。

の 3 点は一直線上には並ばないことが多い。このよう

器械ドリフト推定における重力測定値と回帰直線のな場合には、グラフ上の点に直線回帰を適用すれば最適ずれの最大値（Maximum Error）は 1 ～ 19 µGal であなパラメーター (a ,b ) を 1 組得ることができる。

り、一般的な相対重力計の観測誤差（10 µGal 程度 ; 坪

以上の方法で (a ,b ) を決定すれば、各重力点の重力値

川 , 2005） の 2 倍 以 内 に 収 ま っ て い る。 こ の こ と か(g A , g B , g C ) を式 (1-1) ～ (1-6) から計算できる。ただし、ら、2018 年 7 月～ 2019 年 10 月の測定では相対重力

上述の通り重力測定値 g ij は測定誤差を含んでいるので、計の性能に匹敵するような高精度な相対重力値を取得

例えば式 (1-1) から得られる g A と、式 (1-6) から得られで き た と 言 え る。 な お、2018 年 7 月 と 2019 年 3 月

る g A の値が異なる場合がある。この際には両式から得には G680 で Maximum Error が 15 µGal を超えているられる g A の値を平均化することで、これを g A の代表値

が、最大誤差を取った地点は両日とも上湯バス停重力とすればよい。最後に、重力測線の起点の重力値を差し

点 Kamiyu であった。このことは、G680 重力計および引くことで、起点に対する相対重力値を ∆g A → B = g B - g A

Kamiyu 重力点という組み合わせで特に測定誤差が大きおよび ∆g A → C = g C - g A のように決定できるのである。

くなることを示しているが、その明確な理由について

なお、本稿では説明上の簡単化のために重力点数が 3

は現時点では不明である。ただし、Kamiyu 重力点は県点の場合について説明したが、重力点が 4 点以上存在

道に近接していることから、車の通過に伴う地面振動

する場合についても全く同じ方法で相対重力値を決定でが G680 の重力測定誤差を拡大させていたのかもしれな

きる。

い。実際の重力測定でより正確な重力値を取得するには、現場で十分な測定時間を確保した上で、交通の影響が少5.

ない時間帯に重力値を読み取る必要がある。

測定結果および考察
前章の解析方法によって得られた相対重力値

ここで、温泉地学研究所 Onken を基準とした相対重（単位 : µGal）を表 2 と表 3 に示す。表 2 はラコスト重力値に注目すると、箱根山上の重力値は Onken よりも力計 G534 で、表 3 はラコスト重力計 G680 で得られ

小さく、大涌谷 Owakudani で最も小さな値（-200 ×た相対重力値である。表の各コラムは各年月日の重力測

103 µGal 程度）となっている。これは地球表面の重力定結果を意味しており、各コラムの上部には相対重力の鉛直勾配が負の値を取るためであり、箱根山上の各重力

－32－

表3

ラコスト重力計 G680 で取得された相対重力値（単位 : µGal）。

点の標高が Onken よりも高いことを反映している。ま

重力計を重力点周辺に置いたときに重力計の設置場所

た、Onken ～ Owakudani 間の相対重力値を標高差（987による重力差が十分に小さい、[3] 重力点に破損や亡失m）で割ると、-2.03 µGal/cm という勾配値が得られる。

の恐れがない。箱根中学校の 2 つの重力点についてこ

この勾配の絶対値はフリーエア勾配（-3.086 µGal/cm）の 3 つの条件を当てはめると、[1] については建物屋内の絶対値よりも小さいが、この原因は箱根火山自身の質に位置している新点、[2] については前段落の通り旧点、量が Owakudani 重力点で下向き万有引力（つまり重力[3] については建物改修工事済みの新点の方が有利であ増加）をもたらしているためである。なお、本研究で得る。新点は条件 [2] において不利であるが、新点での重られた勾配値（-2.03 µGal/cm）を物理的に検証するには、力測定値に新点～旧点間の重力差を足し合わせれば旧点

地形分布や地下密度構造に伴う重力空間分布を定量的にの重力値を見積もることができ、条件 [2] の問題点も解モデル化する必要がある（e.g., 横山ほか , 2002）。

決される。そこで本研究では、今後箱根中学校では新点

次に、
箱根中学校における新旧 2 つの重力点（JHS-new

JHS-new での重力測定を実施し、かつデータ解析時におよび JHS-old）の重力差に着目すると、新点 JHS-new

新点～旧点間の重力差（G534 では +1024 µGal、G680の方が旧点 JHS-old よりも重力値が 1000 µGal 程度小では +1005 µGal; これらの重力差は時間的に変化しない

さくなっている。この原因は、前段落で述べたのと同様と仮定）を足し合わせることで、旧点 JHS-old で重力をに、JHS-new の標高が JHS-old よりも高いためである。

測定したとみなすことにする。

また、JHS-new に対する JHS-old の重力差は、G534 で+1024 µGal（2019 年 5 月 31 日 と 10 月 17 日 の 測 定5.1. 相対重力値の器差

値の平均より）、G680 で +1005 µGal（2019 年 10 月

図 5 は 2 台のラコスト重力計で得られた相対重力値

17 日の測定値より）である。新旧 2 地点間の重力差がの う ち、G534 の 重 力 値 g (G534 ) を X 軸 に、G680 と2 つの重力計で異なる理由は、新点 JHS-new におけるG534 の重力差 g (G680 ) - g (G534 ) を Y 軸にプロットし

2 つの重力計の設置場所が水平方向に約 2 m 離れておたグラフである。本研究で使用した 2 つの重力計につり（図 2c）、この 2 地点間の重力差を無視できないため

いては 2016 年～ 2018 年にかけてスケールファクターと考えられる。一方で、旧点 JHS-old については金属標の校正観測が実施されているので（Fukuda et al ., 2017;のごく近傍に 2 つの重力計を設置したため（図 2b）、重風間ほか）、本来であれば 2 つの重力計で得られた測定

力計の設置場所による重力値の違いは十分無視できると値は完全に一致し、全ての測定値が X 軸上に乗るはず考えられる。

である。しかしながら、実際の 2018 年 7 月～ 2019

そもそも、重力観測によって各重力点の重力値および年 3 月の測定値では、g(G534) の絶対値が大きくなる

その時間変化を精度良く知るためには、重力点に関してにつれて g (G680 ) - g (G534 ) の値が X 軸から次第に離以下の条件が満たされている必要がある。[1] 重力点直れていく様子が分かる。この原因としては、G534 およ下の地盤が安定していて地面振動が少ない、[2] 複数のび G680 のスケールファクターが先行研究内（Fukuda－33－

et al ., 2017; 風間ほか）で十分な精度で決定できていな

異なっている。この原因としては、2019 年度上期実施

い可能性が考えられる。また、2018 年 7 月と 2019 年の G680 のオーバーホールの影響で、G680 のスケール

3 月の測定値に原点を通るような 1 本の直線を回帰させファクターが時間変化した可能性が考えられる。実際にると、その傾きは -0.000306 ± 0.000035 と計算でき2019 年 10 月の測定値に原点を通るような 1 本の直線る（図 5 の青色破線）。このことは、G680 と G534 のを回帰させると、その傾きは +0.000187 ± 0.000047

スケールファクターの相対的なずれが 0.000306 であると計算できる（図 5 の赤色破線）。つまり、G534（本ことを意味しており、「G680 の真のスケールファクタ研究の対象期間中にオーバーホール未実施）のスケー

ーが Fukuda et al .（2017）の推定値よりも大きい」まルファクターの時間変化を無視できると仮定すると、

たは「G534 の真のスケールファクターが風間ほかの推G680 の実際のスケールファクターはオーバーホール前定値よりも小さい」という可能性を示唆している。すな

後で (+0.000187) – (-0.000306) = 0.000493 だけ小さ

わち、今後これらの相対重力計を用いて正しい相対重力くなったと考えられるのである。このことは、G680 で値を得るためには、絶対重力・相対重力の並行観測の実取得された相対重力値は 2019 年度上期を挟んで連続性

施、あるいは過去の並行観測データの再解析などを通しが失われており、2019 年度上期の前後における G680て、2 台のスケールファクターを精度良く再決定すべきの相対重力時間変化は偽の変動を含んでいる、というこである。

とを意味している。この問題点を解決するためには、オ

一方、2019 年 10 月の測定値はグラフ中の第 3 象限

ーバーホール前後（2018 年度まで、および 2019 年度

内に位置しており、多くの測定値が第 2 象限内に位置し下期以降）で G680 のスケールファクターを別々に推定ていた 2018 年 7 月～ 2019 年 3 月の測定値の傾向とし、その上で過去に G680 で取得された重力データを再解析する必要がある。

2018/07

Y = −0.000306 X

2019/035.2. 大涌谷の相対重力時間変化

2019/10

図 6a は温泉地学研究所 Onken を基準点とした大涌谷

Y = +0.000187 X

Owakudani の相対重力値の時間変化を示している。な100

お、G680 については 2019 年度上期の前後で重力変化の連続性が失われているので（前小節参照）、この図でg(G680) − g(G534) [µGal]

80

は G534 の相対重力変化のみを示している。また、この
60

グラフでは 2018 年 7 月における Owakudani の相対重力値を基準値に取っており、Owakudani の重力測定値

40と器械ドリフトとのずれを誤差バーとして描いている。

20

大涌谷の相対重力値は 2018 年 7 月と 2019 年 10 月でほぼ同じ値を取っているが、2019 年 3 月の重力値はそ0

れらよりも 50 µGal 程度小さくなっている。重力減少の−20

理由として一般的に挙げられるのが「地面隆起」や「重力点直下の質量減少」であるが、今回の場合最も可能性

−40
−60
−240

が高いのは陸水質量の減少である。一般に降水量は夏～
−180

−120

−60

秋に多く冬～春に少ないため、地中の陸水貯留量は年周0g(G534) [× 103 µGal]
図5

的に変化する。また、火山頂上部の降水量は山麓部より

G534 の相対重力値 g(G534) に対する相対重力値も多くなる傾向があり、しかも降水に対する重力応答はの器差 g(G680)-g(G534)。水色丸印は 2018 年 7 月、

地形形状の影響で頂上部の方が大きくなる（風間ほか ,緑色三角印は 2019 年 3 月、ピンク色四角印は 20192014）
。その結果、陸水変動起源の重力擾乱は山麓部よ

年 10 月に測定された相対重力データを示している。

りも頂上部の方が大きくなるので、山麓～頂上間の相対また、青色破線は 2018 年 7 月～ 2019 年 3 月の相重力測定では陸水重力擾乱が相殺されずに残ってしまう

対重力データに対する回帰直線、赤色破線は 2019のである。

年 10 月の相対重力データに対する回帰直線を示し

実際に箱根芦之湯（図 1a の水色四角）の降水量は年周的に変動しており、しかも小田原（図 1a の緑色四角）

ている。

－34－

の降水量に対して約 2.1 倍も多い
（図 6b）。
このことから、●

温泉地学研究所 Onken に対する大涌谷 Owakudani

山麓～山頂間（今回の場合は Onken ～ Owakudani）のの重力値は夏～秋に増加、および冬～春に減少とい

相対重力値にも年周的な陸水重力擾乱が含まれているとう傾向を示しており、箱根山内部における陸水収支考えられる。今回観測された相対重力変化（図 6a）をの年周変動を反映していると考えられる。本研究で今後より定量的に評価するには、陸水重力擾乱の時空間観測された重力変化を今後定量的に評価するには、変動を精度よくモデル化する必要がある（e.g., 風間ほか

陸水変動に伴う重力変化を陸水モデル（e.g., 風間ほ, 2014）。また、陸水重力擾乱の高精度なモデル化が実

か , 2014; Kazama et al ., 2015）に即して精度良く現できれば、重力測定値から陸水擾乱の寄与を補正し、再現することが必要である。また、陸水起源の重力かつ火山活動に伴う重力変化が抽出できるものと期待さ変化を観測データから差し引くことで火山活動起源。
れる（e.g., Kazama et al ., 2015）の重力変化を抽出し、箱根火山の活動推移を質量変動の観点から議論できるものと期待される。

6.

●

まとめ

2 台のラコスト重力計（G534 および G680）で得

我々は箱根火山の地下質量変動を把握するため、箱られた相対重力値には観測誤差を超えるほどの有意

根火山周辺の計 10 点において 2018 年 7 月～ 2019 年

な器差が存在し、かつ器差の傾向は 2019 年上期の10 月に相対重力の繰り返し測定を実施した。この期間

前後で変化していることが分かった。この原因とし内に実施した相対重力測定は計 6 回で、測定には京都ては、両重力計のスケールファクターが先行研究内

大学所有のラコスト重力計 G534 および G680 を用いた。

（Fukuda et al ., 2017; 風間ほか）で十分な精度で決本研究における主な結論は以下の 2 点である。

定できていないこと、および 2019 年上期におけるG680 のオーバーホールによって G680 のスケールファクターが時間変化したことが考えられる。今後
は絶対重力・相対重力の並行観測を実施するなどして、両重力計のスケールファクターを精度良く決定する必要がある。なお、本稿内で示した G680 の相対重力値（表 3）は 2019 年上期の前後で連続性が失われているので、今後 G680 の測定値を用いて重力時間変化を議論する際には注意を要する。
我々は今後も定期的に箱根火山周辺で相対重力測定を実施し、箱根火山の重力時空間変化を監視する予定である。具体的には、今回使用したものと同じ 2 台の相対重力計（G534 および G680）を用いて、JHS-old を除く計 9 箇所の重力点（図 1 ～ 4; 表 1）で毎年 2 回の相対重力測定を実施することを計画している。重力測定の時期は 3 月および 10 月を想定しており（2019 年についても同時期に測定済み ; 表 2 ～ 3 参照）、これにより陸水変動起源の年周的な重力擾乱を低減し（e.g.,、火山活動起源の重力変化をより直接Sun et al ., 2010）

図6(a) ラコスト重力計 G534 で観測された、温泉地学的に把握できるものと期待される。

研究所 Onken に対する大涌谷 Owakudani の相対重力時間変化。この図では 2018 年 7 月の相対重力値

謝辞

を基準値に取っており、Owakudani の重力測定値

日本大学の村瀬雅之氏には箱根火山に設置された水準と器械ドリフトとのずれを誤差バーとして描いてい点（村瀬ほか , 2018）の座標値を提供いただいた。本る。(b) 水色棒グラフと青色実線は箱根アメダス観

稿の重力点・水準点の描画には Google Earth Pro の衛測点における日別降水量および通算降水量、緑色実星画像データを、およびグラフの作成には描画ソフト

線は小田原アメダス観測点における通算降水量を示

GMT（Wessel and Smith, 1998）を使用した。第 5 章している。

の議論においては、気象庁アメダス観測点（箱根および－35－小田原）の降水データを気象庁ウェブサイトよりダウン

Mannen K., Yukutake Y., Kikugawa G., Harada M.,

ロードし、図 6b として描画した。原稿の修正に当たっ

Itadera K., Takenaka J. (2018) Chronology ofては、道家涼介氏と本多亮氏より細部に渡る有益な助言

the 2015 eruption of Hakone volcano, Japan:を頂いた。以上、ここに記して感謝いたします。

geological background, mechanism of volcanic
unrest and disaster mitigation measures during thecrisis, Earth Planets Space, 70, 68.

参考文献
Fukuda Y., Takiguchi H., Kazama T., Nishijima J., Gulyaev

村瀬雅之・森済・李楊・片野凱斗・原田昌武・道家涼

S., Natusch T., Amos M., Stagpoole V., Pearson C.

介・萬年一剛・安部祐希・竹中潤・松島健・手操(2017) New absolute gravity measurements in

佳子・内田和也・森田花織・古賀勇輝・中元真美・New Zealand, IAG Symposia, 148, 95-101.

宮町凛太郎・市村美沙 (2018) 精密水準測量によっ

Furuya M., Okubo S., Sun W., Tanaka Y., Oikawa J.,て検出された箱根火山 2015 年噴火後の上下変動

Watanabe H., Maekawa T. (2003) Spatiotemporal(2015-2017), 日本地球惑星科学連合 2018 年大会 ,gravity changes at Miyakejima Volcano, Japan:

SVC41-P26.

Caldera collapse, explosive eruptions and magma

中川一郎・里村幹夫・福田洋一・中井新二・瀬戸孝夫・

movement, J. Geophys. Res., 108 (B4), 2219.

太島和雄・井内登・萩原幸男・田島広一・井筒屋

Honda R., Yukutake Y., Morita Y., Sakai S., Itadera

貞勝・柳沢道夫・花田英夫・友田好文・藤本博巳・

K., Kokubo K. (2018) Precursory tilt changes

古田俊夫・大川史郎 (1977) ラコスト重力計 (G 型 )associated with a phreatic eruption of the Hakoneの定数検定 , 測地学会誌 , 23, 63-73.

volcano and the corresponding source model,
Earth Planets Space, 70, 117.

Sun W., Miura S., Sato T., Sugano T., Freymueller J.,
Kaufman M., Larsen C.F., Cross R., Inazu D. (2010)

岩 瀬 康 行・ 江 口 孝 雄・ 鈴 木 攻 祐・ 本 多 亮・ 棚 田 俊 收Gravity measurements in southeastern Alaska(2006) A-10 型絶対重力計で得られた温泉地学研究

reveal negative gravity rate of change caused by

所の絶対重力値 . 温地研報告 , 38, 27-30.

glacial isostatic adjustment, J. Geophys. Res., 115,

風間卓仁・山本圭吾・福田洋一・井口正人 (2014) 相対
重力データに対する陸水擾乱補正の重要性：桜島
火山を例に , 測地学会誌 , 60, 73-89.

B12406.
Tamura Y. (1982) A computer program for calculating
the tide-generating force, Publ. Int. Latitude Obs.

Kazama T., Okubo S., Sugano T., Matsumoto S., Sun W.,
Tanaka Y., Koyama E. (2015), Absolute gravity
change associated with magma mass movement

Mizusawa, 16 (1), 1-20.
坪川恒也 (2005) 重力の測定 , 精密工学会誌 , 71, 13351338.

in the conduit of Asama Volcano (Central Japan),

Wessel P., Smith W.H.F. (1998) New, improved version

revealed by physical modeling of hydrologicalof generic mapping tools released, Eos, Trans. Am.

gravity disturbances, J. Geophys. Res. Solid Earth,Geophys. Union, 79, 579-579.

120, 1263-1287.

Yokoyama I., Saito T. (1965) Preliminary report on a

風間卓仁・吉川慎・長縄和洋・宮内佑典・大倉敬宏・福田洋一

熊本県北部における絶対重力測定および相対重力計のスケールファクター検定（2018 年 8月）, 東大地震研彙報 .

gravimetric survey on Volcano Hakone, Japan. J.
Fac. Sci., Hokkaido Univ., VII-2, 239-245.
横山泉・棚田俊收・萬年一剛 (2002) 箱根火山地域における補足的重力測定（1999 年）, 温地研報告 , 33,
1-10.

－36－