箱根火山において 2013 年 1 月から発生した群発地震活動に伴う噴気ガス組成の時間変化
代田寧*

Temporal variation of the fumarolic gas composition during the swarm earthquake activity in Hakone volcano in 2013
byYasushi DAITA*
1.

2013）。地震活動や地殻変動の観測結果から、この活動はじめに箱根火山では、しばしば群発地震が発生するなど活動の推移は 2001（平成 13）年の活動に類似していたものの、が活発化し、近年では 2001（平成 13）年に温泉地学研活動の規模は数分の１程度であった。著者は、今回の群究所によるテレメーター観測の開始以降、最大規模の活発地震活動が発生する 10 ヶ月ほど前から、新噴気域の動があり、山体がわずかに膨張するような地殻変動が観中でも、近年、特に噴気活動が活発になっている領域（原測された（代田ほか、2009）。この活動では、大涌谷に田ほか（2012）における E 領域）に位置する噴気孔にある深度 500 ｍの蒸気井が暴噴したほか、群発地震活動おいて、数ヶ月に 1 回程度の頻度で噴気ガスの採取・測の終息後には、それまで噴気活動が認められなかった大定をおこなっていた。今回、群発地震活動が発生したこ

涌谷北側斜面の数カ所において新たな噴気（以後、新噴とから、測定頻度を 10 日に 1 回程度に増やし、継続的気域とよぶ）も出現した（辻内ほか、2003）。その後も、に噴気ガスの採取・測定を実施した。その結果、大場ほ

箱根火山では 2006（平成 18）年、2008（平成 20）年、か（2008）などの従来の調査に比べて、時間分解能の高2009（平成 21）年、2011（平成 23）年に、比較的規模いデータを得ることができた。本報告では、その調査結の大きい群発地震活動が発生している。

果に基づき、噴気ガスの組成変化と群発地震活動との関大場ほか（2008）は、2001（平成 13）年の活動で暴連について検討した結果を報告する。

噴した蒸気井およびその蒸気井から 200m ほど南側に位置する自然噴気孔において火山ガスの採取・分析をおこ

2.

噴気ガスの採取・分析方法

ない、それらの火山ガス成分の時間変化について検討し噴気ガスの採取・分析を実施しているのは、原田ほか

た結果、2001（平成 13）年、2006（平成 18）年、2008（2012）におけるＢ領域およびＥ領域に位置する噴気孔（平成 20）年の群発地震活動に関連して火山ガス中の C/である。本報告では、主に E 領域にある噴気孔（E 噴気S 比（硫化水素と二酸化硫黄の合計濃度に対する二酸化孔とよぶ）の調査結果について報告する。E 噴気孔にお炭素濃度の割合）が増加する可能性を指摘した。さらに、ける観測は、2012（平成 24）年 3 月 13 日から 2013（平2001 年以後に出現した噴気孔（原代田・板寺（2010）は、成 25）年 9 月 26 日まで実施し、2013 年の群発地震活動

田ほか（2012）における B 領域に位置する）において、以後については、ほぼ 10 日に 1 回程度の頻度でおこな継続的に噴気ガスの採取・測定をおこない、新噴気域にった。また、Ｂ領域では、代田・板寺（2010）以降も調おいても群発地震活動に関連して火山ガス成分の C/S 比査を継続してきた噴気孔（B1 噴気孔とよぶ）が、2011が増加する可能性を示し、引き続き観測を継続していく（平成 23）年 1 月に閉塞してしまったため、5m ほど離ことの必要性を指摘した。このように、群発地震活動（火れた別の噴気孔（B2 噴気孔とよぶ）で観測を続けている。

山活動の活発化）と火山ガス組成の変化との関連性が明それぞれの噴気孔の位置は、図１に示したとおりである。
噴気ガスの採取・分析方法には、一般に Ozawa（1968）らかになりつつある。
箱根火山では、2013（平成 25）年 1 月から主に中央の方法が用いられているが、時間と労力を要することか火口丘直下を震源とする群発地震活動が発生し、山体のら、測定頻度を増やすには限界がある。今回は、ある程わずかな膨張を示す地殻変動も観測された（板寺ほか、度の頻度で、継続的に噴気ガスの組成変化を調べる目的* 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 45 巻 , 29-34, 2013 （この原稿はホームページにてカラーでご覧いただけます。
）－ 29 －

から、検知管による簡易な測定法を適用した。具体的にを検知管で測定した。噴気ガスの採取時に空気が混入すは、代田・板寺（2010）の方法 3 と同様であり、噴気孔ると、濃度の測定結果に影響を及ぼすことが想定される。にチタン製のパイプを挿入し、二口注射器で吸引して噴そのため、各測定日において、噴気ガスの採取・測定を気ガスを採取する方法である（写真１）。チタン製パイ

複数回実施し、それらのうち酸素濃度が最も少ない結果

プと二口注射器の間には、氷水で冷却した捕集ビンが取を、最も空気の混入が少ないものとして、その日の観測り付けられており、噴気ガスは、水分が除去された後、値とした。

二口注射器内に導入される。この水分除去後のガスについて、硫化水素、二酸化硫黄、二酸化炭素、酸素の濃度3.

2013（平成 25）年 1 月から発生した群発地震活動の概要
箱根火山において 2013（平成 25）年 1 月から発生した群発地震活動の詳細については、板寺ほか（2013）にまとめられている。ここでは、次節で議論する噴気ガス
組成の変化と地震活動との関連性にポイントをおいて、地震活動の推移を時系列で整理しておく。地震の回数は温泉地学研究所の地震カタログによるものである。
箱根火山における 1 日あたりの地震数の推移でみると、2012（平成 24）年 12 月の時点では、平均 1 回程度と定常的な状態であったが、2013（平成 25）年 1 月 3日から 10 日までは 3 回程度に増加した。1 月 11 日は 10回、12 日は 16 回と 1 日 10 回を超すようになり、15 日以降は 1 日 20 回以上に増加した。17 日には 1 日 56 回
図1噴気孔の位置。●印が本報告の噴気孔（原田ほかの地震が発生し、それ以降は非常に地震数の多い状態が(2012) の E 領域に位置する噴気孔）で、○印は代続いた。その後、2 月初旬にやや地震数が減少したが、田・板寺（2010）で調査した噴気孔（原田ほか（2012）2 月 7 日に１日で 153 回の地震が発生し、10 日には今回の B 領域に位置する噴気孔）である。国土地理院の活動で最大規模の M2.3 の地震が発生した。2 月 18 日発行の 2 万 5 千分の 1 地形図「箱根」を使用した。

以降は地震数が減少し、その後 4 月 12 日（1 日に 47 回）と 16 日（1 日に 27 回）に一時的に地震数が増加した。
ポイントとなるのは、1 月 11 日頃から地震が増加し始め、17 日から多発、約 1 ヶ月間地震数の多い状態が続き、2 月 18 日から地震数が減少、4 月 12 日と 16 日に一時的に地震数が増加した、ということである。

4.

結果および考察4.1.

E 噴気孔のガス組成

E 噴気孔における観測結果を表１に示した。二酸化硫黄については、全ての観測機会において検出限界（0.5ppm）以下であったため表には示していない。二酸
写真 1

噴気ガス採取の様子。チタン製のパイプを噴気

化硫黄は水に溶解しやすく、さらに、大涌谷噴気地帯で孔に差し込み、二口注射器で吸引して噴気ガスはもともと濃度が低いことに加えて、熱水系が発達してを採取する。その際、チタン製のパイプと二口いる（大場ほか、2007）ため、火山ガスが上昇する過程注射器の間に氷水で冷却した捕集ビンを取り付で容易に除去されてしまうと考えられる。この結果は、

け、噴気ガス中の水分を除去する（代田・板寺

これまでに B 領域の噴気孔で観測された結果（棚田ほか、（2010）の方法３と同様）。水分除去後のガスに2008；代田・板寺、2010）と同様である。
表１に示した酸素濃度の実測値は、いずれも数％以下

ついて、硫化水素、二酸化硫黄、二酸化炭素、酸素の濃度を検知管で測定する。と低く、酸素が全く検出されない場合もあることから、－ 30 －

表1

Ｅ噴気孔の観測結果。換算値は、酸素濃度が全て空気の混入によるものと仮定したときの計算値を示す。
調査日2012/3/13
2012/6/14
2012/12/13
2013/1/24
2013/1/31
2013/2/7
2013/2/20
2013/2/26
2013/3/7
2013/3/14
2013/3/26
2013/4/11
2013/4/19
2013/5/2
2013/5/9
2013/5/16
2013/5/23
2013/5/31
2013/6/10
2013/7/11
2013/7/19
2013/7/30
2013/8/7
2013/8/26
2013/9/10
2013/9/17
2013/9/26

H2S濃度(%)

実 測 値
CO2濃度(%)

O2濃度(%)

1.78
2.44
3.02
2.202.20
2.20
1.82
1.52
1.75
1.76
1.77
1.62
1.67
1.71
1.75
1.78
1.84
1.96
1.98
1.98
2.07
2.04
2.20
2.38
2.53
2.42
2.86

77
86
67
75
83
99
91
88
95
94
91
88
90
90
86
88
85
88
84
79
85
83
81
88
88
77
86

4.0
0.5
6.5
5.0
3.5
0.0
0.0
1.5
0.5
1.0
1.5
2.5
2.0
2.0
2.6
0.0
0.3
0.0
0.7
1.0
0.7
0.7
0.4
0.2
0.7
2.8
0.5

換 算 値
H2S濃度(%) CO2濃度(%)

2.20
2.50
4.38
2.89
2.64
2.20
1.82
1.63
1.79
1.85
1.911.841.85
1.88
2.00
1.78
1.86
1.96
2.05
2.08
2.14
2.11
2.24
2.40
2.62
2.79
2.93

95
889798
99
99
91
95
97
98
98
10099
99
98
88
86
88
87
83
8885
83
89
91
89
88

C/S比

43.2
35.1
22.2
34.0
37.5
45.0
50.0
58.0
54.3
53.1
51.4
54.4
53.8
52.8
49.1
49.4
46.3
44.9
42.4
39.9
41.1
40.4
36.8
37.0
34.8
31.8
30.1

噴気ガス中には、もともと空気（酸素）は含まれておらず、測定された酸素はサンプリング時における空気の混入と5みなすことができる。そこで、検知管により測定された
4

酸素濃度が全て空気の混入によるものと仮定して、硫化Dry gas base

H2S (%)

水素と二酸化炭素の実測濃度を補正し、換算値として表１に示した。なお、空気中の酸素、硫化水素、二酸化炭素の濃度は、それぞれ 21％、0％、0％とした。二酸化32

炭素は空気中に 400ppm（0.04％）程度含まれているが、1噴気ガス中の二酸化炭素濃度（80％以上）と比較して遥かに少ないので、近似的に 0％とした。以後の議論は、0

この換算値に基づいておこなうこととする。
E 噴気孔における硫化水素濃度の時間変化を図２に示した。なお、硫化水素濃度の測定誤差については、検知管の繰り返し測定により検討したところ、±0.04％程度

図2

硫化水素濃度の時間変化。それぞれ水分除去後のであった。図２には、B 領域の噴気孔（B1 および B2）濃度であり、◆印は B1 噴気孔、◇印は B2 噴気孔、の測定結果も示しているが、それと比較して E 噴気孔▲印は E 噴気孔の結果をそれぞれ示す。の硫化水素濃度がかなり高いことがわかる。
現地における目視によって、E 領域の噴気活動は B 領－ 31 －

域と比較して非常に活発であることが認められる。ま箱根火山で群発地震活動が発生した 2001（平成 13）年、た、原田ほか（2012）は、新噴気域を見渡せる外輪山か2006（平成 18）年、2008（平成 20）年において、火山ら熱赤外カメラによる観測をおこない、新噴気域のう活動の活発化に伴い、地下深部から二酸化炭素と二酸化

ち E 領域の噴気活動がとくに活発であることを報告し硫黄に富んだマグマ性ガスが供給されたと推定していている。さらに、萬年ほか（2013）は、大涌谷においてる。このような現象が起こっているとすると、相対的に50cm 深地中温度の測定値から放熱量を算出し、E 領域硫化水素濃度が低下する可能性があり、今回の観測結果における放熱量が、従来から噴気活動が活発な大涌沢にを説明できるかもしれない。

匹敵するほど高いことを示した。これらのことから、E

一方、図４のとおり、二酸化炭素濃度についてはバラ領域の噴気活動が非常に活発化しているために、E 噴気ツキが大きく、5 月上旬以降は濃度が低下したように見孔では B 領域の噴気孔に比べて硫化水素濃度が高くなえるものの、硫化水素濃度について見られたような系統っている可能性が考えられる。

的な変化は認めらない。検知管の繰り返し測定により、E 噴気孔における硫化水素濃度の時間変化（図３）に二酸化炭素の測定誤差について検討したところ、±3.5％

ついて詳しくみると、群発地震発生前の 2012（平成 24）程度と誤差が大きかった。そのため、データのバラツキ

年 12 月までは、時間の経過とともに硫化水素濃度は増が大きくなり、変化が見えていない可能性が考えられる。

加している。代田 ･ 板寺（2010）は、定常的な状態にお上述したような、火山活動の活発化に伴い二酸化炭素にける B1 噴気孔の硫化水素濃度について、火山ガスが上富んだマグマ性ガスの供給があったとすると、活発時に昇する経路での硫化水素と岩石中の２価鉄との反応によ二酸化炭素濃度が高くなり、活動の終息に向かって低下り硫化水素が除去されており、時間の経過とともにガスする変化が現れると考えられる。の通路を構成する岩石中の２価鉄が消費されて硫化水素の除去反応が抑制されるため、硫化水素濃度が次第に高4.2.

C/S 比の時間変化と群発地震活動との関連性くなると類推している。群発地震発生前の E 噴気孔の大場ほか（2008）は、2001（平成 13）年の活動で暴硫化水素濃度の変化も、同様な状況を反映している可能

噴した蒸気井およびその蒸気井から 200m ほど南側に位性が考えられる。

置する自然噴気孔において火山ガスの採取・分析を継続

これに対し、地震活動が活発化した 2013（平成 25）的におこなった。その結果、2001（平成 13）年の活発年 1 月以降、硫化水素濃度は低下に転じている。そのな火山活動で増加した噴気ガスの C/S 比が、時間ととも後、わずかな濃度の増減はあるものの、少なくとも 8 月に低下していき、2006（平成 18）年の活動に伴い増加、以降は定常的な状態に戻っているように見える。1 月以

その後また低下していき、2008（平成 20）年の活動で降に観測された硫化水素濃度が低下する原因の解明につ再び増加するという、階段状の時間変化を示すことを明いては今後の課題であるが、火山活動の活発化に関連しらかにした。さらに、代田・板寺（2010）は、2001（平た変化である可能性が考えられる。Ohba et al（2011）は、

成 13）年以後に出現した B1 噴気孔において、継続的に1/1151/11100

CO2 (％)

H2S (％)

4390280

Dry gas base

Dry gas base1700

2012/1/1

図32012/7/1

2013/1/1

2012/1/1

2013/7/1

E 噴気孔における硫化水素濃度の時間変化。水分

図4

2012/7/1

2013/1/1

2013/7/1

E 噴気孔における二酸化炭素濃度の時間変化。水除去後の濃度であり、酸素濃度が全て空気の混入分除去後の濃度であり、酸素濃度が全て空気の混によるものとして換算した値で示す。

入によるものとして換算した値で示す。

－ 32 －

噴気ガスの採取・測定をおこない、新噴気域においても示した。図中、矢印で示したように、それまで低下傾向同様の変化が生じる可能性が高いことを示した。以上のだった C/S 比は、1 月初旬から増加傾向となり、2 月 26

ように、大涌谷の噴気ガス中の C/S 比については、定常日まで増加が続いたのち再び低下傾向に転じている。3時は低下傾向を示し、群発地震の発生（火山活動の活発節で述べたように、地震数は 2 月 18 日から低下してお化）に関連して増加し、活動が収まるとまた低下傾向にり、噴気ガス組成の方がやや遅れて変化したことにな転じるといった変化が確認されている。

る。この C/S 比の低下傾向は 3 月 26 日までの約 1 ヶ月

ここで、今回の活動において、E 噴気孔のガス組成に間続いており、その間の地震活動も低調であった。4 月

ついて同様な C/S 比の変化があったどうか検討する。図

11 日に再び C/S 比が増加し、翌 12 日には、一時的な地

５に、2012（平成 24）年 3 月から 2013（平成 25）年 9震数の増加が観測されている。4 月 11 日の直前の観測

月までの、E 噴気孔における噴気ガスの C/S 比の推移をが 3 月 26 日であり、2 週間程度間隔が空いているため、示した。図５によれば、群発地震が発生する前の 2012

いつから C/S 比が増加傾向に転じたか特定することはで（平成 24）年 12 月までは C/S 比が低下しており、これきないが、少なくとも１日程度は地震活動の活発化に先までの報告と同様の変化をしていることがわかる。一方、行して噴気ガス組成に変化が生じた可能性がある。その群発地震が発生した 2013（平成 25）年１月以降は、C/後 C/S 比は低下に転じたが、地震活動はやはり低下してS 比は増加に転じている。これは、噴気ガス中の硫化水いる。

素濃度の低下が、主に寄与していると考えられる。図６

図７には、C/S 比の時間変化について、地震活動が活に、2012（平成 24）年 12 月 13 日から 2013（平成 25）発化する前の 2012（平成 24）年 12 月までと、活発化し年 5 月 31 日までの C/S 比の推移をクローズアップしてた後の 2013（平成 25）年 1 月から 2 月までの、各々の期間における最小二乗法による近似線を示した。活動前

C/S ratio

後の近似線の交点は 1 月 5 日頃であり、この日から C/S4/12

1/1170比が増加に転じたと断定することはできないが、地震数60が顕著に増加し始めた 1 月 11 日より前に、噴気ガス組50成の変化が生じた可能性がある。

40以上のように、2013（平成 25）年 1 月から始まった

30

群発地震活動に際して、E 噴気孔における噴気ガスの C/20

S 比についても、大場ほか（2008）が報告しているのと10同様に、群発地震の発生（火山活動の活発化）とともに02012/1/1

2012/7/1

2013/1/1

増加傾向に転じ、地震活動が低調になるとともに低下傾2013/7/1

向へと変わる変動を確認することができた。さらに、今
図5

C/S 比の時間変化。
4/12

1/11

60

2/26
3/750

3/265040
1/243020
2012/12/1

図62013/2/1

1/1160

4/11

C/S ratio

C/S ratio

回、群発地震発生後から測定頻度を高め、時間分解能のy = 0.6918x - 28537
R² = 0.9693

4030

y = -0.0758x + 3150.6
R² = 0.9974

2010

2013/4/1

0
2012/3/1

2012/6/1

2012/9/1

2012/12/1

2013/3/1

C/S 比の時間変化（2012/12/13 から 2013/5/31 まで）。C/S 比は、1 月初旬からそれまで低下傾向だ図7

C/S 比 の 時 間 変 化（2012/3/13 か ら 2013/3/26 まったのが増加に転じ、2/26 まで増加が続く。そので）。実線は 2012/3/13 から 12/13 までの線形近後、3/26 までまた低下傾向になり、4/11 に増加

似線を、破線は 2013/1/24 から 2/26 までの線形した。その後はまた低下傾向に転じた。

近似線をそれぞれ示す。

－ 33 －

高いデータが得られたことから、群発地震の発生に先行谷北側斜面に現れた噴気中のガス組成等の時間変して C/S 比の増加が生じる可能性も見いだされた。

化，温地研報告，42，49-56.
原田昌武・小田原啓・松沢親悟・代田寧・板寺一洋・寺5.

田暁彦（2012）箱根大涌谷の北側斜面における近おわりに年の地表面変化と熱赤外カメラによる観測，温地

これまでの研究成果により、群発地震活動に関連して大涌谷における噴気ガス中の C/S 比が増加する可能性が研報告，44，55-62．

指摘されてきた（大場ほか（2008）；代田・板寺（2010））が、板寺一洋・代田寧・本多亮・原田昌武・行竹洋平・道家

測定頻度が低いため、時間変化についての詳細は明確で涼介・宮岡一樹・萬年一剛（2013）2013 年 1 ～ 2はなかった。今回、2013（平成 25）年 1 月から箱根火月の箱根火山群発地震活動について（概報），温地

山で活発化した群発地震活動に際して、測定頻度を 10

研報告，45，17-28.

日に一回程度に高めることで、時間分解能の高いデータ

萬年一剛・原田昌武・板寺一洋・代田寧・寺田暁彦（2013）に基づき、地震活動の消長と、大涌谷地熱地帯における箱根大涌谷における浅部比抵抗構造と地熱活動，噴気ガス組成の変動との関連について詳細に把握するこ

日本火山学会 2013 年度秋季大会講演予稿集，155．とができた。その結果、噴気ガス組成（C/S 比）が、地大場武 ･ 澤毅 ･ 平徳泰 ･ 大和田道子 ･ 森川徳敏 ･ 風早康

震活動の活発化に先行して増加し、活動低下とともに減平 (2007) 箱根カルデラ中央火口丘熱水系における少する変化を確認することができた。火山活動の消長に火山性流体の化学的進化 , 温地研報告 ,39,1-42．

応じてガス組成が変化するということは、今後、活動が大場武・代田寧・澤毅・平徳泰・撹上勇介（2008）箱根

活発化するのか、終息に向かうのかを判断する有力なデカルデラ中央火口丘大涌谷地熱地帯における火山ータとなりうることを意味しており、今回の観測結果は、ガス組成の時間変化，温地研報告，40，1-10.

箱根火山における火山活動の予測において、噴気ガス組

Ohba,T.,Daita,Y.,Sawa,T.,Taira,N. and Kakuage,Y. (2011)

成の連続観測が有効な手段であることを示している。今Coseismic changes in the chemical composition of

後は、噴気ガス組成の自動連続観測装置の開発や、火山

volcanic gases from the Owakudani geothermal area on

活動の活発化に対応して噴気ガス中の C/S 比が変化する

Hakone volcano, Japan, Bull Volcanol,73,457-469.
Ozawa,T. (1968) Chemical analysis of volcanic gases: I.

メカニズムの解明が課題である。

Chemical analysis of volcanic gases containing watervapor，hydrogen chloride，sulfur dioxide，hydrogen

謝辞

sulfide，carbon dioxide，etc, Geochem. Int.，5，939-

噴気ガスの調査および結果の解釈においては、東海大

947.

学理学部教授の大場武氏に大変貴重な意見を賜りまし

棚田俊收・代田寧・板寺一洋（2008）箱根大涌谷から上た。ここに記して感謝の意を表します。

湯場付近における硫化水素および二酸化硫黄のガス濃度と地温測定結果，温地研報告，40, 23-28．

参考文献
代田寧・棚田俊收・丹保俊哉・伊東博・原田昌武・萬年

辻内和七郎・鈴木征志・粟谷徹（2003）箱根大涌谷で一剛（2009）2001 年箱根群発地震活動に伴った傾

2001（平成 13）年に発生した蒸気井の暴噴事故と斜変動と圧力源の時間変化，火山，54, 223-234．

その対策，温地研観測だより，53，1-12.

代田寧・板寺一洋（2010）2001 年以後に箱根火山大涌－ 34 －