GNSS 観測による箱根火山 2019 年群発地震活動に伴う地殻変動
道家涼介 *1 ・原田昌武 *1・板寺一洋 *1・加藤照之 *1

Crustal deformation associated with the 2019 earthquake swarm
activity of Hakone volcano observed by GNSSby*1*1

Ryosuke DOKE , Masatake HARADA , Kazuhiro ITADERA*1 and Teruyuki KATO*1
はじめにお、温泉地学研究所が静岡県駿東郡小山町に設置してい神奈川県西部に位置する箱根火山では、2001 年以る小山観測点については、周囲の観測点と比較して明ら降、数年に一回の頻度で群発地震活動が発生し、その際、かに傾向が異なる変位を示したため、本研究では除外しGNSS 観測では、山体膨張を示す地殻変動が観測されてた。各観測点の日々の座標値は、Bernese ソフトウェアいる。その変動源は、概ね深さ約 5 ～ 10 km 付近にお（Dach et al ., 2007）を用いて、道家ほか（2013）およける茂木モデル（Mogi, 1958）で説明がなされているび Doke et al .（2018a）にて示した方法で求めた。なお、（原田ほか、2016）。また、一部のイベントでは茂木モ

後述する地殻変動モデルの推定の際は、GEONET 観測

デルに加えて、浅部クラックの開口により地殻変動の説

点については、国土地理院が公開している日々の座標値

明がなされている（代田ほか、2009；Kobayashi et al .,（F3 解）を使用した。

1.

。こうした活動は、箱根火2018；Harada et al ., 2018）
山下のマグマ溜まり及び浅部熱水系の膨張を示唆してい3.

るものと考えられている。

時系列データ
図 3 に主な観測点間の基線長の時系列変化を示す。

箱根火山では、2019 年 3 月頃より地震活動の活発化

2019 年 3 月中旬より、各基線において山体の膨張を示が見られた。また、2019 年 5 月 18 日より、芦ノ湖周唆する基線長の伸びが観測された。また、2019 年の活辺の地震活動に活発化が見られ、箱根火山では、翌 19動の際の特筆すべき点としては、大涌谷観測点（OWKD）日までの 2 日間に 442 回の地震が観測された（温泉地の変位が顕著であったことが挙げられる。同観測点は学研究所による震源決定数、図 1）。同火山おける顕著

2015 年の活動後に増設された観測点で、平常時は南東な群発地震活動は、2015 年の水蒸気噴火以降初めての方向へ年間約 2 cm で変位しているが、2019 年 3 月よことであった。2019 年 3 月以降、GNSS 観測により、り変位方向が南西向きとなり、平常時の変位を取り除く

同火山を跨ぐ複数の基線で、山体膨張を示唆する基線長と西向きに変化していることが伺える（図 4）。同観測の伸びが観測されており、上記の地震活動以降も継続が点を含む基線（例えば、図 3c）においては、2019 年 6認められた。本研究では、GNSS 観測結果から、箱根火月以降、その変位速度が鈍化したが、元の変位トレンド

山の 2019 年群発地震活動における地殻変動モデルの推には戻っておらず、本稿執筆時において依然として変位定を試みた。このことは、同火山における 2015 年水蒸が継続しているものと考えられる。

気噴火以降のマグマ―熱水系の状態や、群発地震活動との関係を理解する上で重要な情報であることから、ここ4.に報告する。

地殻変動モデルの推定
各 GNSS 観測点で得られた地殻変動を説明するモデルの推定を試みた。2019 年 6 月以降、大涌谷観測点を含2.

む基線（例えば、図 3c）の変位に鈍化が認められるこ

使用データと解析方法
図 2 に本研究で使用した GNSS 観測点を示す。国土とから、本稿では、同年 6 月 1 日までの GNSS 観測デ

地理院による GEONET 観測点に加え、温泉地学研究所ータを用いて、活動初期（2019 年 2 月 19 日～ 28 日が独自に設置している観測点 14 点と、気象庁よりデーと 2019 年 5 月 23 日～ 6 月 1 日のそれぞれの平均値

タ提供を受けた仙石原観測点（J540）を使用した。なの差分）における地殻変動のモデル化を試みた。モデル*1 神奈川県温泉地学研究所〒 250-0031

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 , 1-9, 2019－1－図１

箱根火山における 2019 年 5 月 18 〜 19 日の震源分布図。の計算には、気象研究所が開発した MaGCAP-V（Fukuiい、緯度・経度は 10–4 度（約 10m）、標高および開口et al. , 2013）を用いた。その際の固定点は、温泉地学クラックの長さ・幅は 1m、走向・傾斜は 1 度の精度で研究所の曽我谷津観測点（SOGA）とした。

表中に示した。また、モデルによる地殻変動のシミュレ

解析結果の時系列グラフにおいて、箱根火山の山体をーション結果を図 5 に示す。観測値とモデル値を比較

跨ぐ長基線の伸び（例えば、図 3a）に加え、上述の通り、すると、水平変位については、箱根火山の中央火口丘付大涌谷など中央火口丘付近の短基線の伸びの変位も顕著

近や外輪山周辺の観測点の変位をモデル値が良く説明すであった（例えば、図 3c）。このことは、地殻変動が単る（図 5a）。一方で、足柄平野付近では、観測値の方の純な茂木モデルだけでは説明できないことを示唆してお変位が大きく、モデル値では説明ができていない。そのり、同火山の過去のイベント時にも推定された浅部の開理由の一つとして、モデル化した期間が約 3 ヶ月と長く、

口クラックの存在を示唆する。そこで、茂木モデルと開長期的な地殻変動のトレンドが乗っている可能性が挙げ

口クラック（Okada, 1985）の 2 つの変動源が混在するられる。さらに長期間の地殻変動をモデル化する上では、モデルを対象に、インバージョンによる推定を行った。

このことは十分に考慮する必要があり、今後の課題であ解析の際、東西、南北、上下の 3 成分を使用し、重みる。また上下変位については、全体的に観測値の誤差がは全て 1 とした。

大きいものの、中央火口丘付近における隆起の傾向につ得られたモデルのパラメーターを表 1 および表 2 に示す。各パラメーターは四捨五入による端数処理を行－2－

いては、モデルにて説明ができている（図 5b）。

図２5.

観測点分布図。青丸が温泉地学研究所、赤丸が気象庁、黒丸が国土地理院による観測点を示す。

考察

5.1.

モデルと地下構造の比較りの存在が推定されている。本研究により推定された茂木モデルの位置は、このマグマ溜まりの上端付近に位置

地殻変動から推定された茂木モデルの位置は、箱根火する。また、Yukutake et al .（2015）によれば、深さ 3

山中央火口丘の駒ヶ岳付近の直下深さ（海抜下）約 10〜 10 km には流体の存在が示唆されている。したがっkm 付近であった（表 1）。これは、過去の群発地震活動て、2019 年の活動に伴い観測された地殻変動は、箱根時に得られている茂木モデルの深さ（原田ほか、2016）

火山下のマグマ溜まりと流体（熱水もしくはガス）溜まと概ね調和的である。一方、2015 年の活動時に得られりのいずれか、もしくはその両方における体積変化に起た茂木モデルは、深さ約 5 〜 6.5 km と他の活動時に因しているものと考えられる。

比べると浅い位置に推定されており（Kobayashi et al .,また同様に、本研究により推定された開口クラックは、、それに比べるとやや深い
2018；Harada et al. , 2018）

中央火口丘下の深さ（海抜下）約 0.4 〜 3.3 km 付近に位置に推定された。

分布する（表 2）。これは、地震波速度構造（Yukutake

Yukutake et al .（2015）は、地震波トモグラフィー

et al ., 2015）に基づけば、流体が多く存在する深度から、法により箱根火山下の地震波速度構造を推定した。それより浅部への流体の貫入を示唆しているものと考えられによれば、深さ 10 〜 20 km 付近に深部のマグマ溜まる。

－3－

図３

主な観測点間の基線長（斜距離）変化グラフ。2017 年 1 月 1 日〜 2019 年 9 月 15 日の間の変位を示す。基準値（グラフの縦軸の 0 の時の値）は、表示期間の平均値とした。各観測点の位置は、図 2 を参照。青丸は最終暦、白抜きの丸は超速報暦による解析結果を示す。

－4－

図４

GEONET 箱根観測点に対する大涌谷観測点の変位。上より順に、斜距離（正が伸張）、東西（正が東向き変位）、南北（正が北向き変位）、比高（正が上向き変位）を示す。基準値は表示期間の平均値。青丸は最終暦、白抜きの丸は超速報暦による解析結果を示す。

－5－

表１

茂木モデルのパラメーター

表２

開口クラックモデルのパラメーター

図５

活動初期における変位ベクトルおよびモデルによるシミュレーション結果。
（a）水平変位、（b）上下変位。ベクトルは、2019 年 2 月 19 日～ 28 日と 2019 年 5 月 23 日～ 6 月 1 日のそれぞれの平均値の差分で示している。ピンク色の×印が茂木モデル、矩形が開口クラックモデル（太線が上端）の位置を示す。各モデルのパラメーターについて表 1 及び表 2 を参照。
後のペアでの SAR 干渉解析で観測された（Doke et al. .,5.2. 干渉 SAR 解析において見られる変位との比較
箱根火山における 2015 年の活動時には、陸域観測技2018b）。2019 年の活動においては、それよりも深い、術衛星だいち 2 号（ALOS-2）によって取得された SAR

深さ（海抜下）約 0.4 〜 3.3 km 付近の開口割れ目によデータの干渉解析により、大涌谷内の直径約 200 m のって GNSS の変位を説明した（図 5）。この GNSS の変範囲において局所的な隆起が認められた（Kobayashi

位を説明する変動源モデルに対して、SAR 干渉解析でet al. , 2018; Doke et al. ., 2018b）。この隆起は、同年 5どの程度の地表面変位が見積もられるかをシミュレー

月 7 日に行われた緊急観測によって確認され、その後、トした結果が図 6b である。2019 年の地殻変動により、継続的に観測された後、そのごく近傍で同年 6 月 29 日

SAR 観測で期待される地表面変位はごく僅かであり、図〜 7 月 1 日に水蒸気噴火が発生した。2019 年の活動の6 で示した観測条件においては、最も変位が大きいと間においても、だいち 2 号による観測が実施され、筆ころでも、芦ノ湖の北岸付近での 2 cm 弱である。これ者らはその観測データの解析を行なっているが、大涌谷は、通常の差分干渉解析においては、変位とノイズを識や、今回地震活動が活発だった芦ノ湖周辺において、顕別できる検出限界付近の値であり、干渉画像から有意な著な地表面変位は観測されなかった（図 6a）。

地表面変位を抽出することは困難である。このことか

また、2015 年の活動時には、海抜より浅い位置でのら、GNSS の変位から推定された変動源モデルに対応すクラックの開口に伴うと考えられる地表面変位が噴火前る地表面変位が、SAR 観測において捉えられていないこ－6－

図６ALOS-2/PALSAR-2 データの干渉解析結果。(a)2019 年 3 月 15 日と 6 月 21 日の干渉ペア（Path126、オフナディア角 38.2°）による解析結果。
（b）GNSS より得られた地殻変動源モデルによる SAR 干渉画像のシミュレーション結果。青線は箱根ロープウェイ、箱根ケーブルカー、駒ヶ岳ロープウェーを示す。ピンク色の×印が茂木モデル、矩形が開口クラックモデル（太線が上端）の位置を示す。各モデルのパラメーターについて表 1 及び表 2 を参照。

－7－

とに対しては、矛盾が生じることはない。したがって、

告，45，63–70.

2019 年の活動では、2015 年の活動で推定された海抜Doke R., Harada M., Miyaoka K. (2018a) GNSS

より浅い位置でのクラックの開口は生じておらず、地表Observation and Monitoring of the Hakone

付近の熱水系における活動は 2015 年時とは明らかに異Volcano and the 2015 Unrest. Journal of Disasterなり、顕著な変動はないものと考えられる。

Research, 13:526–534. doi: 10.20965/jdr.2018.
p0526

6.

Doke R., Harada M., Mannen K., Itadera K., Takenaka J.

まとめ
箱根火山 2019 年群発地震活動に伴う地殻変動につい(2018b) InSAR analysis for detecting the route ofて、GNSS 観測データよりモデル化を試みた。その結果、

hydrothermal fluid to the surface during the 2015

地殻変動は、深さ（海抜下）約 10 km の茂木モデルと、

phreatic eruption of Hakone Volcano, Japan. Earth,

深さ（海抜下）約 0.4 〜 3.3 km 付近の開口クラックにPlanets and Space, 70:63. doi: 10.1186/s40623-

より説明できることが分かった。既存の地下構造に基づ

018-0834-4

けば、茂木モデルは箱根火山下のマグマ溜まりや流体溜

Fukui K., Ando S., Fujiwara K., Kitagawa S., Kokubo

まりの膨張を、開口クラックは流体溜まりから浅部へのK., Onizawa S., Sakai T., Shimbori T., Takagi A.,

流体の移動を見ているものと考えられる。また、SAR 干

Yamamoto T., Yamasato H., Yamazaki A. (2013)

渉解析においては顕著な変化が認められないことから、

MaGCAP-V: Windows-based software to analyze

2015 年の活動時に認められた海抜より浅い位置におけ

ground deformation and geomagnetic change inるクラックの開口はなく、地表付近における熱水系の活volcanic areas. IAVCEI 2013 Scientific Assembly

動については 2015 年時とは明らかに異なっており、顕July 20–24, Kagoshima, Japan, 2C-P8.

著な変動はないものと考えられる。

原田昌武・道家涼介・板寺一洋・里村幹夫（2016）箱根火山活動時の GNSS 地殻変動とその圧力源モデルの推定 . 日本地震学会講演予稿集 2016 年秋季大会，謝辞
本研究では、国土地理院の GEONET 観測点および気S03-P14.

象庁の仙石原観測点のデータを使用しました。モデルのHarada M., Doke R., Mannen K., Itadera K., Satomura

推定には、気象研究所が開発した MaGCAP-V を使用し

M. (2018) Temporal changes in inflation sourcesました。ALOS-2/PALSAR-2 による観測データは火山噴

during the 2015 unrest and eruption of Hakone

火予知連絡会衛星解析グループを通して JAXA から提供

volcano, Japan. Earth, Planets and Space, 70:152.

されたものです。データの所有権は JAXA にあります。

doi: 10.1186/s40623-018-0923-4

解析には、防災科学技術研究所の小澤拓氏が開発したKobayashi T., Morishita Y., Munekane H. (2018) FirstSAR 干渉解析ツール（RINC）および気象研究所の奥山

detection of precursory ground inflation of a small

哲氏が開発した rinc_gui を使用しました。2 名の査読者

phreatic eruption by InSAR. Earth and Planetaryのコメントにより本稿は改善されました。ここに記してScience Letters, 491, 244–254. doi: 10.1016/

感謝いたします。

J.EPSL.2018.03.041
Mogi K. (1958) Relations between the eruptions

参考文献of various volcanoes and the deformations ofDach R., Hugentobler U., Fridez P., Meindl M. (2007)

the ground surfaces around them. Bulletin ofBernese GPS Software Version 5.0, AstronomicalInst. Univ. Bern.

Earthquake Research Institute, 36, 99–134.
Okada Y. (1985) Surface deformation due to shear

代田 寧・棚田俊收・丹保俊哉・伊東 博・原田昌武・萬and tensile faults in a half-space. Bulletin of年一剛（2009）2001 年箱根群発地震活動に伴っSeismological Society of America, 75, 1135–1154.

た傾斜変動と圧力源の時間変化に関する研究，火Yukutake Y., Honda R., Harada M., Arai R., Matsubara

山，54，223–234.

M. (2015) A magma-hydrothermal system beneath

道家涼介・原田昌武・宮岡一樹・里村幹夫（2013）神Hakone volcano, central Japan, revealed by highly

奈川県を対象とした Bernese による GPS 統合解析

resolved velocity structures. Journal of Geophysical

表示システムの構築，神奈川県温泉地学研究所報Research: Solid Earth. 120, 3293–3308. doi:－8－

10.1002/2014JB011856.Received－9－

－10－