火山 第 49 巻 (2004)
第 1 号 13ῌ22 頁

論 説

GPS により観測された八丈島における地殻変動とそのダイク貫入モデルの推定ῒ2002 年 8 月 13ῑ22 日ΐ
木 股 文 昭῍῎メイラノ イルワン῍῎深 野 慶 太῍῍ῒ2003 年 3 月 17 日受付ῌ 2003 年 12 月 9 日受理ΐGround Deformation at Hachijo Island, Japan on 13ῌ22 August 2002
Observed by GPS Measurements and Estimated Dike Intrusion Model
Fumiaki K>B6I6῍, Meilano IGL6C῍ and Keita FJ@6CD῍῍An earthquake swarm was observed near Hachijo Island, Japan, between 13 August and September 2002.
Continuous GPS measurements at four sites on Hachijo Island detected the displacements accompanying theearthquake swarm. Eastward displacements of 2ῌ6 cm were detected during the period of 13ῌ16 August, after
which the displacements tended toward the northwest. A dike intrusion model is proposed based on the observed
ground deformation. The putative intrusion is located at 3.3 km depth under HachijoῌFuji, and is a 2.2-m wide
tensile dike of depth 3.3 km and is extended to 4.5 km deep. The dike intrusion model estimated from the grounddeformation is consistent with a location and a dimension of the model based on the low-frequency earthquake
mechanism proposed by Kumagai et al. (2003). We discuss three models of a dike intrusion, a point deﬂation, anda dike deﬂation from the eastward or southeastward displacements detected in the period of 16ῌ22 August. Fromthe ground deformation it is di$cult to decide the priority of the models. According to the depth and volume
changes of the estimated pressure source of three models, it is suggested that the deeper part of the ﬁrst inﬂated
dike turns to deﬂation on August 16.
Key words: ground deformation, Hachijo Volcano, GPS measurements, dike intrusion model
1. は じ め に充実した GPS 観測網では地殻変動のソῐスメカニズム

GPS 観測の実用化は地殻変動観測に大きな衝撃を与まで議論されている῍

えている῍ 既存の観測手法ではとても検出できなかった

火山噴火過程の研究分野に関してῌ GPS 観測が初めて

時間的にも空間的にも詳細な地殻変動が GPS 観測によ捕えた火山噴火に伴う地殻変動は 1989 年伊東沖海底噴り次῏と観測されている῍ そしてῌ 観測事実の指摘だけ

火である (Shimada et al., 1990)῍ Kilauea 火山 (Hawaii)

でなくῌ 国土地理院の全国観測網 (GEONET) のようにのようなホットスポットに位置する火山ではῌ すでに῍ ῕464ῌ8602 名古屋市千種区不老町
名古屋大学大学院環境学研究科 地震火山῎防災
研究センタῐ
Research Center for Seismology, Volcanology andDisaster Mitigation, Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University, Furo, Chikusa,
Nagoya 464ῌ8602, Japan.
῍῍ ῕104ῌ0045 東京都中央区築地 5ῌ3ῌ1海上保安庁海洋情報部海洋調査課航法測地室
Hydrographic and Oceanographic Department,
Japan Coast Guard, 5ῌ3ῌ1 Tsukiji, Chuo, Tokyo
104ῌ0045, Japan.
Corresponding author: Fumiaki Kimatae-mail: kimata@seis.nagoya-u.ac.jp

Segall et al. (2001) によりῌ 連続 GPS 観測からダイク貫入過程が明確にされている῍ プレῐト沈み込み域に位置する三宅島でもマグマの貫入過程が詳細に解明されている῍ 2000 年三宅島噴火の契機になった 2000 年 6 月 26ῑ
27 日の群発地震発生と同時にわずか半日余りの短期間に数十 cmに達する地殻変動が連続 GPS 観測で検出された ῒたとえばῌ Kaidzu et al., 2000ΐ῍ そしてῌ 検出された
地殻変動から島内に複数のダイク貫入とより深部における減圧の球状圧力源やダイク収縮が詳細に推定されている (Meilano et al., 2003; Ueda et al., 2003)῍
八丈島は伊豆諸島に位置しながらもῌ 地震活動は他の伊豆諸島と比較し低くῌ 地震観測開始以来ῌ 気象庁地震木股文昭῎メイラノ イルワン῎深野慶太

14Fig. 1. The index map of Hachijo Island and location map of GPS and tiltmeter sites on Hachijo Island. The
location of GPS and tiltmeter sites are shown as closed circles and open square, respectively. Contours areshown as every 50 meter in the location map and it is deduced from digital data by GSI.

カタログによればほとんど観測されていなかった ῑ上津島と比較しῌ 格段に低い῍ 名古屋大学などではῌ フィ

野῎他ῌ 2002ῒ῍ しかしῌ 2002 年 8 月に顕著な群発地震がリピン海プレ῏トの収束速度を解明する目的でῌ GPS 受

発生した῍ この地震活動はマグニチュ῏ドが最大 4.1 と信機の導入と同時に年 1ῐ2 回の臨時 GPS 観測を八丈島

小さいながらもῌ 発生回数が最大 1 日あたり 1825 回 ῑ8

で 1989 年に開始した῍ そしてῌ 1994 年にはῌ 本州の内陸

月 15 日ῒῌ 1 時間あたり 252 回 ῑ8 月 15 日 8 時ῒ に達しに位置する高山観測点に対しῌ 北西方向へ 3 cm/yr の水

た ῑ気象庁ῌ 2003ῒ῍ 8 月末までの約 2 週間に 7000 回の地

平変動を八丈島で検出している (Kimata et al., 1994)῍

震が観測された῍

地震学的に提案されていたフィリピン海プレ῏ト収束運

当時ῌ 島内の 4 点で連続 GPS 観測が実施されておりῌ

動と概して一致する結果である῍

群発地震発生と同時に有意な地殻変動を検出した῍ 本論

2002 年 8 月群発地震時ῌ 八丈島では Fig. 1 に示す 4 点

では GPS により観測された地殻変動デ῏タを説明するで GPS 連続観測が実施されていた῍ 1992 年に名古屋大モデルとしてダイク貫入モデルを検討する῍学による八丈支庁観測点 ῑ八丈町大賀郷ῌ NGY1 点と称すῒ はῌ 臨時観測から現地収録による連続観測に移行し2. 連続 GPS 観測で検出された地殻変動

た῍ 国土地理院の観測点 ῑ八丈町三根富士見ῌ 地理院の

今回の群発地震発生までῌ 三宅島や大島ῌ 神津島とGPS 観測点コ῏ド 95113ῌ GSI 点と称すῒ はῌ 1995 年かいった火山活動の活発な伊豆諸島でῌ 近代的な地震観測

ら連続観測が実施されている῍ 海上保安庁水路部 ῑ当時ῌの開始以降ῌ 八丈島は地震活動がもっとも低調な火山島

現海上保安庁海洋情報部ῒ は八丈灯台 ῑ八丈町末吉ῌ 以であった ῑ上野῎他ῌ 2002ῒ῍ 気象庁 (1996) によればῌ 噴

下 JCG 観測点と称すῒ でデファレンシャル GPS の運用

火の記録は 15 世紀から 17 世紀に周辺域の海底火山噴火を目的として 1998 年からテレメ῏タによる連続観測をも含め 5 回だけである῍ 島内においてῌ 歴史に記録され実施している῍ またῌ 名古屋大学ではῌ 八丈島北部にそるような大規模な群発地震は 1698 年以降に記録されてびえる八丈富士による山岳波形成過程の解明と伝播遅延いない῍補正改善による GPS 観測の高精度化を目的としてῌ

気象庁 (2002) によればῌ 今回の群発地震はまず八丈2000 年に八丈高層気象台構内 ῑ八丈町大賀郷ῒ に GPS

島北部ῌ 八丈富士 ῑ西山ῒ 直下の深さ 10 km に始まりῌ

観測点 ῑ以下 NGY2 観測点と称すῒ を増設した῍ 4 点の震源は南北方向に分布した῍ この群発地震は有感地震まGPS 観測点中 3 点が島中央部の 2 km 内に集中しῌ 観測

でに発達した῍ 8 月 15 日 9 時ころよりῌ 震源域は八丈島

点配置は非常に偏在している῍の北海岸へ移動しῌ その後さらに北から北西の沖合へ移

今回の群発地震発生と同時にῌ GSI 観測点や JCG 観

動した῍ 10 月に北西沖で再び地震活動が活発化した῍

測点において東南方向の水平変動が観測された ῑ国土地

Fig.1 に示すようにῌ 八丈島はフィリピン海プレ῏ト

理院ῌ 2002; 海上保安庁海洋情報部ῌ 2002ῒ῍ そしてῌ ダ

収束速度を議論するうえで格好な場所に位置する῍ しかイクの貫入角度ῌ 走向などを強く拘束してダイクの深さ

も最近の火山活動はῌ 同じ伊豆諸島の大島や三宅島ῌ 神

3 km で開口量 3ΐ107 m3 とその後に 2ΐ107 m3 の閉口とGPS により観測された八丈島における地殻変動とそのダイク貫入モデルの推定なるダイクモデルが推定されている ῑ国土地理院ῌ
2002ῒ῍15

これら八丈島の GPS 観測点 4 点における変位を GPS
解 析 ソ フ ト GIPSY-OASISII の PPP 機 能 (Webb and名古屋大学の二つの観測点ῌ NGY1 観測点と NGY2

Zumberge, 1993) により日単位で解析した῍ 8 月 12ῌ22

観測点はῌ 現地収録システムとして運用されている῍ ゆ

日の期間に各観測点における東西ῌ 南北ῌ 上下座標成分

えに迅速なモニタ῏としては機能しなかった῍ しかしῌの時間変化を Fig. 2 に示す῍ 八丈島の南 40 km に位置す

その後の解析で上述した GSI῎JCG 観測点と同様な地

る国土地理院青ヶ島観測点 ῑ観測点コ῏ド 960602ῒ に対

殻変動を観測していたことが明確になった῍する変動である῍ Fig. 2 には八丈島周辺域における日別
地震発生回数を一般的な地震と長周期波動の卓越した地震についてῌ それぞれ示す ῑ気象庁ῌ 2003ῒ῍
まずῌ 有意な地殻変動が GPS 観測により 8 月 14 日から観測されている῍ 群発地震は 13 日夜半から発生している῍ 2000 年三宅島火山ではῌ 6 月 26 日群発地震発生とほぼ同時に地殻変動を観測していた ῑたとえばῌ Meilano
et al., 2003ῒ῍ 今回の八丈島でも群発地震と同時に地殻変動が発生した可能性は高いがῌ 検討した GPS 解析が日単位であるためῌ 明確にできない῍
地殻変動は主に東方向へ 1ῐ5 cm の水平変動と 2ῐ8cm の隆起の上下変動として観測された῍ 日単位の解析

ではῌ 計算上の標準偏差は mm 以下となる例が多い῍ 一
方ῌ GPS 解析に見られる年周変化の議論 ῑたとえばHeki, 2001ῒ でῌ 国土地理院の GPS 観測結果はῌ 経年変

化と年周変化を取り除いた残差がῌ 水平成分で ΐ2ῐ3mmῌ 上下成分でΐ5ῐ6 mm を示す῍ ゆえにῌ 今回観測した 1ῐ5 cm の水平変動と 2ῐ8 cm の上下変動は有意な変動と考えられる῍ なおῌ JCG 観測点で検出した 15 日の 18 cm に達する隆起の上下変動は他の観測点での変動と比較し突出していることῌ しかもスパイク的な変化であることから観測異常値と考えῌ 今回の議論から省くことにする῍Fig.2 からも明らかなようにῌ 全観測点の全成分で観測された地殻変動は 15ῐ16 日に最大の変位となる῍ 一
方ῌ 地震発生は 14 日に 1,500 回を超えῌ 15 日に 1,825 回のピ῏クを迎える῍
観測された地殻変動はῌ 16 日以降にそれ以前の期間と比較し概して逆方向となりῌ 北西から西北西方向の水平
Fig. 2. Time series of station coordinates at four
GPS sites on Hachijo Island and daily counts ofearthquakes around Hachijo Island by JMA
during the period 12ῌ22 August, 2002. Time isshown as UT time. Daily station solutions areprocessed using with GIPSY software andreferred to the GIS GPS station on AogashimaIsland, in 40 km of south from Hachijo Island.
Earthquake number is counted by Japan
Meteorological Agency (JMA, 2003). Solidcircles and open squares mean the numbers of
volcano-tectonic earthquakes (VT EQ) andlong-period earthquakes (LP EQ), respectively.

変動と沈降の上下変動を示す῍ 八丈富士南東部における傾斜計東西成分にも 16 日を境とする傾斜変動が記録されている ῑ東京大学地震研究所ῌ 2002ῒ῍ 13ῐ16 日は 28
mrad の西落ちῌ 16ῐ22 日は 5 mrad の東落ちの傾斜変動である῍ なおῌ 南北成分は観測されていない῍
13 日から 16 日に観測した水平変動ベクトルを Fig. 3aに黒矢印で示す῍ 図には気象庁 (2003) が求めた震央も13ῐ15 日の期間を῔でῌ 16ῐ22 日の期間を灰色の῕で示す῍ 16 日までの水平変動は概して東南東方向を示しῌ
南東端の観測点 JCG で南東方向へ 7 cm に達する῍ 観測
点中最北西端に位置する NGY2 観測点で水平変動はわ木股文昭῎メイラノ イルワン῎深野慶太

16

ずか 2 cmῌ しかも東方向となる῍
一方ῌ 16 日から 22 日までの水平変動は Fig. 4a に示すようにῌ いずれの観測点でも北西方向へ 2ῐ3 cm を観測している῍ なおῌ 20 日に各点とも西方向へ 1 cm のス
テップ状の変位を観測している῍ この時期ῌ ちょうど台
風が八丈島に接近ῌ 通過しῌ 一時的に 10 m/sec を超える
西風が吹いている῍ ゆえにῌ 大気遅延勾配による GPS 観
測誤差の可能性が高い ῑ木股 ･ 他ῌ 1999; 村瀬 ･ 木股ῌ
2002ῒ῍ ゆえにῌ この変動については今回議論から省いた῍
8 月 13 日から 22 日までに観測した地殻水平変動をFig. 5a に黒矢印で示す῍ ΐ は 13ῐ22 日の震央である
ῑ気象庁ῌ 2003ῒ῍ 16 日までの南南東へ 2ῐ7 cm の水平変動と 16 日から 22 日までの北西へ 2ῐ3 cm の水平変動の総和としてῌ 22 日までに東から南東方向へ 1ῐ4 cmの水平変動が検出されている῍
次に上下成分について検討する῍ 上述のように 15 日
JCG 観測点におけるスパイク的な隆起は観測もしくは解析上の誤差と考えῌ 今回の議論から省く῍ 上下変動はῌ
全観測点でまず隆起を示しῌ GSI 観測点で 17 日に最大隆起 8cm を検出した῍ 上下変動も水平変動と同様にῌ 16日以降は隆起から沈降に転じῌ 22 日には隆起も 4 cm に減じる῍ NGY1 と NGY2 観測点でも 16 日までに 2ῐ4cm の隆起が観測されῌ それ以降に沈降に転じる῍ NGY1

観測点と JCG 観測点は 22 日に上下変動が群発地震発生前のレベルに戻る῍
3.

観測された地殻変動にもとづくダイク貫入モデルの推定
今回の八丈島群発地震では 13 日から有意な地殻変動が観測されῌ 16 日を境に地殻変動は概して逆センスとなる῍ 1980 年代後半から 1990 年代に伊東周辺域で群発地
震発生と同時に検出された地殻変動はῌ 地震活動終焉後
Fig. 3. Ground deformations and epicenter distribution observed on Hachijo Island in the period
13ῌ16 August, 2002 and deformation calculated
from the dike intrusion model. The epicentersdetermined by JMA are shown as the open
circles in 13ῌ15 August, 2002 and the grey solid
circles in 16ῌ22 August. A dike intrusion modelis estimated from the ground deformation andepicenter distribution. The locations of GPS sites
tiltmeter site, and volcanoes of Hachijo-Fuji and
Hachijo-Mihara are shown as the closed circles,
open square and open triangles, respectively.
a: Observed horizontal displacement vectors at
the GPS sites. The displacements are referred
toAogashima GPS site. Epicenters are shown as
open circles and grey solid circles in the period

もダイク貫入による変位が残存する῍ ῑたとえば名古屋
大学ῌ 2002ῒ῍ 今回の八丈島での地殻変動はῌ 永久変位を残しながらもῌ 一部がその後に当初とは逆方向に戻る傾向を示す῍ 伊東周辺域での地殻変動とは明らかに異なる
パタ῏ンである῍of 13ῌ15 and 16ῌ22 August, 2002 respectively.
b: The location of the dike intrusion model
estimated from GPS measurements and calculated horizontal displacement vectors from themodel at the GPS sites. c: The vertical movements observed and estimated. The observed
vertical movements are shown as the size scaleof the circles. The calculated vertical movements are shown as the contours of every 1 cm.

GPS により観測された八丈島における地殻変動とそのダイク貫入モデルの推定

17Fig. 4. Ground deformations and epicenter distribution observed on Hachijo Island in the period 16ῌ22 August,2002 and deformations calculated from the magma models. The notes are same as in Fig. 3. Dikes and a point
pressure estimated from the ground deformation and epicenter distribution in the period, which are shown as
the rectangles and circle. Three models of a dike intrusion (model 1), an inﬂation point source (model 2), andan deﬂation dike (model 3) are estimated. Open and grey solid means the inﬂated and deﬂated pressuresources respectively. The location of the epicenter of very long-period tremors determined by Kumagai et al.
(2003) is shown as an open star. Epicenters are shown as open circles and grey solid circles in the period of
16ῌ22 and 13ῌ15 August, 2002, respectively. a: Observed horizontal displacement vectors at GPS sites. b: The
location of the dike intrusion (model 1) and the calculated horizontal displacement vectors from the model.
c: The location of the deﬂated point pressure (model 2) and the calculated horizontal displacement vectors
from the model. d: The location of the deﬂated dike (model 3) and the calculated horizontal displacement
vectors from the model. e: The vertical movements observed and estimated from the model 1. f: The verticalmovements observed and estimated from the model 2. g: The vertical movements observed and estimated fromthe model 3.

そこでῌ 13 日から 16 日までと 16 日以降の 2 期間について地殻変動とそのメカニズムソ῎スを議論する῍3ῌ1

8 月 13ῌ16 日の地殻変動から推定するダイク貫入モデル

南東方向の水平変動ベクトルを球状圧力源で説明するにはῌ 八丈島のかなり西方沖に位置させる必要がある῍ ところがῌ 群発地震の震源は八丈富士直下に位置する῍ またῌ 最大の隆起を示す GSI 観測点は観測網の最西端に位

まずῌ この期間は群発地震が八丈富士直下に観測さ置していない῍ ゆえに地殻変動のソ῎スメカニズムモデ

れῌ GPS 観測では Fig. 3a に黒矢印で示すように東からルとして球状圧力源よりもダイク貫入 ῏開口クラックῐ

東南方向の地殻水平変動ベクトルが検出される῍ 東からを想定するのが適当と考える῍木股文昭῎メイラノ イルワン῎深野慶太

18

Fig. 5. Ground deformations and epicenter distribution observed on Hachijo Island in the period 13ῌ22 August,2002 and deformations calculated from the magma models. The notes are same as in Fig. 4. Epicenters areshown as the open circles in the period of 16ῌ22 August, and the grey solid circles in the period of 13ῌ15
August. a: Observed horizontal displacement vectors at GPS sites. b: The location of the ﬁrst and second
inﬂated dike (model 1) and the calculated horizontal displacement vectors from the model. c: The location of
the ﬁrst inﬂated dike and deﬂated point pressure (model 2) and the calculated horizontal displacement vectors
from the model. d: The location of the ﬁrst inﬂated dike and deﬂated dike (model 3) and the calculated
horizontal displacement vectors from the model. e: The vertical movements observed and estimated from theﬁrst dike and model 1. f: The vertical movements observed and estimated from the ﬁrst dike and model 2.
g: The vertical movements observed and estimated from the ﬁrst dike and model 3.
Fig. 3b に水平変動ベクトルから推定した半無限弾性

長さ 3 km のダイク ῑ以後ダイク 1 と称すῒ が八丈富体におけるダイク貫入モデル (Okada, 1992) の位置とῌ

士直下の深さ 3.3 km に南北方向に貫入しῌ 開口量は 2.2モデルから計算される地殻変動を Fig. 3c に示す῍ 水平

m に達する῍ ダイクの幅は 4.5 km である῍ 観測された群

変動は観測値を黒のベクトルῌ 計算値を白のベクトルで発震源域 ῑ東京大学地震研究所ῌ 2002; 気象庁ῌ 2003ῒ の示す῍ 上下変動はῌ 観測した隆起を῔ῌ 沈降を῕でῌ 計

西端に位置する῍ 貫入量は 3ΐ107m3 となる῍ GSI 観測点

算結果をコンタ῏で示す῍ 図には気象庁地震火山部によと JCG 観測点での観測結果から推定されたダイク貫入る震源分布 ῑ上野･他ῌ 2002ῒ からῌ 13ῐ15 日までの震源モデルと概して一致する ῑ国土地理院ῌ 2002ῒ῍ しかしῌを῔ῌ 16 日以降について灰色の῕で示す῍ 推定したダイ

本論文でも観測点がわずか 4 点ῌ しかもすべて推定した

ク貫入モデルの位置と規模を Table 1 と Fig. 6 に示す῍

ダイク貫入モデルの東側に位置するなどῌ モデル推定のFig. 6 には気象庁による震源分布も示す῍

誤差は小さくない῍ とりわけῌ ダイクの幅と開口量は自GPS により観測された八丈島における地殻変動とそのダイク貫入モデルの推定
Table 1.

intrusion datehorizontal location
length km
depth of dike top km
width kmtensile m
strike anticlockwise
wise from N deg.
intrusion volume
106m3

19

Location and magnitude of the estimated dike intrusion models.
dike 1

dike 2dike 3dike 4

August 13ῌ16
139.7650 E
33.1430 N
3.0
3.3
4.5
2.2
170

August 16ῌ22
139.7650 E
33.1430 N
4.0
12.0
16.0
6.5
ΐ60

August 16ῌ22
139.7616 E
33.1373 N
12

August 16ῌ22
139.7680 E
33.1550 N
3.0
5.3
2.5
ΐ3.0
170

30

416

ΐ140

21

GSI と NGY2 観測点での水平変動ベクトルがほぼ東南東方向でῌ より南に位置する NGY1 観測点で南東方向に寄りῌ さらに南に位置する JCG 観測点で南東方向を示す῍ このことからῌ ダイクの走向はまず北もしくは北北東方向と考えられる῍ JCG 観測点で南東方向の水平変動ベクトルとなることからῌ ダイクの南端は JCG 観測
点から北西方向に延ばしたところまでと考える῍ さらにῌ GSI 観測点での水平変動ベクトルと隆起量が最大になりῌ 南東端の JCG 観測点でも 6 cm の水平変動が観測されていることからῌ ダイクの貫入深度と位置が拘束できる῍
以上のことからῌ 2002 年 8 月 13ῐ16 日ῌ GPS 観測で検出された東南東方向 2ῐ7 cm の水平と 2ῐ8 cm の上
下変動はῌ 八丈富士の直下ῌ やや西側ῌ 今回の群発地震域の西側端をほぼ北方向に走向するダイク ῑダイク 1ῒ
の貫入で説明可能と考える῍ なおῌ ダイク北端の位置はFig. 6. A cross-sectional view of location ofinferred sources and epicenters. The epicentersdetermined by JMA are shown as the solid
circles in the period of 3ῌ14 August, open
circles in 15ῌ17 August, and grey solid circles
in 18ῌ23 August, 2002. The open rectangles,
solid rectangle and solid large circle mean anopen crack, a closed crack and a deﬂation point
source, respectively. Dike intrusion model
estimated from very long-period tremors(Kumagai et al., 2003) is shown as a square ofa dashed line.

トスポットの火山である Hawaii Kilauea 火山でも 1997

由度が大きい῍ またῌ ダイクの貫入角度も推定するデ῏

ルも時間単位の急速なダイク貫入を示唆する (Segall et

タが不足しているためῌ 90 度と仮定する῍

al., 2001; Cervelli et al., 2002)῍ これに対し 2000 年 3 月

地殻変動観測からは拘束できずῌ 震源分布から推定した῍ Fig. 6 からも明確なように群発地震震源は深さ 12km に集中しῌ ダイク貫入位置は震源よりも浅くῌ 深さ
3ῐ8 km と地震活動がほとんど認められない位置に推定される῍
2000 年三宅島噴火の発端となった 6 月 26ῐ27 日の群発地震を伴った地殻変動では数時間という急速なダイク貫入が推定されている (Meilano et al., 2003)῍ またῌ ホッ
年 1 月や 1999 年 9 月の噴火時に推定されたマグマモデ

前述したように八丈富士南東部の傾斜観測点におい31 日有珠火山噴火ではῌ 噴火口から数 km に設置されたてῌ 同期間に 28 mradian の傾斜変動が観測されている

GPS 観測点で噴火 2 日前から有意な地殻変動が観測さῑ東京大学地震研究所ῌ 2002ῒ῍ 一方ῌ 推定したモデルかれている ῑ高橋･他ῌ 2002; 岡崎῎他ῌ 2002ῒ῍ 観測されたら計算される東西成分の傾斜変動は 25 mradian の西落

地殻変動は時間的に一様でなく 2 日間にわたる緩やかな

ちとなりῌ 観測値との差は 3 mradian に過ぎない῍
以下にῌ ダイク貫入を推定した背景について述べる῍

マグマの移動を示唆している῍ 今回の八丈島火山ダイク
貫入も 2ῐ3 日間の期間が考えられῌ 2000 年三宅島火山

木股文昭῎メイラノ イルワン῎深野慶太

20

噴火の急速なダイク貫入と異なる過程を示唆する῍ な

NGY1 の水平変動と NGY2 の上下変動を除けばῌ 観

おῌ 後述する二本目のダイク貫入も含めῌ 今回のダイク

測した変動はモデルで再現されていると考える῍ しか

貫入時間依存モデルの議論は次稿を予定する῍

しῌ Fig. 6 に示すように推定したダイク 2 はそのトップ

3ῌ2

8 月 16ῌ22 日の地殻変動から推定するダイク貫入モデル
次にῌ 16ῐ22 日の期間について検討する῍ この期間はが 12 km と深くῌ 幅 15 kmῌ 開口量 6.5 m と 4ΐ108m3 に達する貫入量が必要となる῍
次にῌ 球状圧力源における収縮過程となるモデル 2 を

16 日までの期間とほぼ逆センスῌ 北西の水平変動と沈降検討する῍ 推定した圧力源モデルと計算される地殻水の地殻変動を観測した῍ 東西成分で 2 cm 前後ῌ 南北成分

平῎上下変動を Fig. 4c, 4f と Fig. 6 に示す῍ 収縮の球状で 1 cm 前後ῌ 上下成分で数 mm から 4 cm の沈降の変動

圧力源 ῑポイント 1 と称すῒ はῌ 八丈富士の直下の 12である῍ 16 日までの変動と比較しῌ 各観測点で検出したkm の深さにῌ 2ΐ108m3 の収縮と推定する῍ ポイント 1

地殻変動は小さくῌ しかも比較的均一である῍

はちょうど震源の集中域に位置する῍

逆センスの地殻変動から推定する圧力源としてῌ 1) 新

水平変動は NGY1 を除けば概して観測値と一致する῍

たな場所にダイクが新たに貫入 ῑモデル 1 と称すῒῌ 2)

しかしῌ このモデルはῌ 各観測点において大きな沈降の新たな場所で球状圧力源が収縮 ῑモデル 2 と称すῒῌ 3)

上下変動を示す῍ 沈降量は島中央部に位置する GSIῌ貫入したダイクで圧力が変化し膨張から収縮へ転化 ῑモ

NGY1ῌ NGY2 観測点で 6 cm を超える῍

デル 3 と称すῒ などが考えられる῍

最後にῌ 貫入したダイクで増圧῎膨張から減圧῎収縮たとえばῌ 2000 年三宅島噴火の契機となった 6 月 26に転じたモデル 3 を考察する῍ Fig. 4d, 4g と Fig. 6 に示

ῐ27 日の活発な地殻変動からもダイクが貫入から収縮

すように 16 日までに貫入したと考える八丈富士直下のへ転じることが推定されている῍ Meilano et al.(2003) はダイク 1 の下部において収縮したとするモデルならばῌ

地殻変動観測からῌ わずか半日の短期間にῌ 3 本のダイ観測された地殻水平･上下変動が説明できる῍ 収縮した

ク貫入とῌ そのうちの 1 本が数時間で貫入から収縮に転部分をダイク 3 と称する῍ ダイク 3 から計算される上下化したと推定している῍
当時ῌ 三宅島では島内 12 点で GPS 観測が実施されて変動は上述してきた二つのモデルと比較しῌ もっとも観測結果と一致する῍ ダイク 3 は他のダイク 2 やポイント

いた῍ 一方ῌ 八丈島ではわずか 4 点ῌ しかも 3 点が近在

1 と比較し 5.3 km と浅いことから体積変化も最小となするなど GPS 観測網は三宅島と比較し明らかに優れなる῍ 収縮の体積は 2ΐ107m3 と計算されῌ 貫入したダイク

い῍ ゆえに詳細な議論は困難である῍ しかしῌ それぞれ

1 の 2/3 に相当する῍ 国土地理院 (2002) が推定した閉口のケ῏スについて推定するメカニズムソ῏スと計算されモデルはῌ 本論文のモデルと比較しῌ 閉口量が一致する

る地殻変動を観測した地殻変動と比較検討する῍がῌ 深さが 3 km とより浅く求めている῍

まずῌ 新たなダイク貫入のモデル 1 を考察する῍ 北西方向に観測された水平変動を島北西部におけるダイク貫3ῌ3

8 月 13ῌ22 日の期間に観測された地殻変動と各ダイク貫入モデルの比較検討

入で説明するにはῌ 北西方向に伸びるダイクが必要であ

16 日以降 22 日までに観測した北西方向 1ῐ3 m の水る῍ 観測した水平変動が島南西部の JCG 観測点で最大平変動と数 mmῐ4 cm の沈降の上下変動を説明する 3となることからῌ ダイク貫入は深部と推定する῍ 推定しモデルを検討してきた῍ ここではῌ 群発地震発生の 13 日

た新たなダイク貫入 ῑダイク 2 と称すῒ と計算する水から 22 日までの期間に観測した地殻変動について考察

平῎上下変動を Fig. 4b, 4e と Fig. 6 に示す῍する῍

図には Kumagai et al.(2003) が求めた低周波地震の震

16 日までの地殻変動から推定したダイク 1 にῌ モデル

源域を῔で示す῍ 深さは 5 km が推定されている῍ 18 日

1ῌ モデル 2ῌ モデル 3 を加えた結果を Fig. 5b, 5e と Fig.

以降ῌ 八丈島北部を震源とする低周波地震や超長周期地5cῌ 5fῌ そして Fig. 5d, 5g にそれぞれ示す῍ それぞれの震が観測されている ῑ上野 ･ 他ῌ 2002; Kumagai et al.,

モデルで観測値とモデル計算値に最大でも 1ῐ2 cm の2003ῒ῍ この超長周期地震のソ῏スメカニズムとしてῌ 八

残差しか生じない῍ しいて強調すればῌ モデル 1 とモデ

丈島北部のダイク貫入モデルῌ しかも玄武岩マグマで満ル 2 をそれぞれ加えた結果では上下変動は観測結果と少たされているダイクが推定されている (Kumagai et al.,し異なる῍ 計算結果は NGY2 観測点が 2 cm の沈降の上

2003) ῍ 低周波地震はῌ 21 日から増加しῌ 9 月上旬まで継下変動を示しῌ 観測結果は決して沈降を示していない῍

続した῍ その反面ῌ いわゆる普通の地震活動は 18 日以降

もっともῌ GPS 解析で上下成分は分解能が劣ることを考に八丈島の北から北西方沖に移動しῌ 島内の地震活動は

慮すればῌ 観測誤差の範囲とも解釈できる῍

減衰している῍

すなわちῌ 地殻変動から 16 日以降に観測されている

GPS により観測された八丈島における地殻変動とそのダイク貫入モデルの推定21

北西方向への水平変動と沈降の上下変動を説明する 3

今回の結果と同様に超長周期波動と地殻変動の二つのケ῎スのモデルについてῌ 実施されていた地殻変動観測

観測から独自にほぼ同位置にメカニズムソ῎スが推定さで適切に判断できるほどの分解能に満たないと考える῍

れた῍

13 日過ぎに八丈島西海岸で発生した群発地震活動がῌHayashi and Morita (2003) はῌ 伊東周辺域で 1998 年

15 日あたりから震源域を八丈島北方に移動する ῐ気象に観測された群発地震と地殻変動に基づき震源分布とそ

庁ῌ 2003ῑ῍ しかしῌ Fig. 6 などからも明らかなようにῌ

の移動ῌ ダイク貫入の一連のイベントを考察している῍

震源分布はダイク貫入が北もしくは北西方向へ移動した

今回の八丈島群発地震でもῌ 観測網に限界があるがῌ 少ことを示唆するほど集中していない῍

なくとも 17 日までῌ 地震震源は明瞭な形で北方向へ移とするとῌ 推定したダイクや球状圧力源の深さと体積変化量がモデルの妥当性を考察する上で重要になる῍ モ

動している῍ 震源の移動とダイク貫入の時間依存モデル
を次の機会に考察したいと考える῍

デル 1 のダイク 2ῌ モデル 2 のポイント 1 はともに 1ῒ
108m3 以上の体積変化を必要とする῍ 上述したようにῌ

5. 結

伊東周辺域で頻発に貫入したと推定されるダイクと球状

伊豆諸島八丈島火山はῌ 火山噴火と島内の顕著な群発圧力源は 107m3 程度の体積増加である ῐたとえば名古屋

地震活動の記録が 400 年前しかない῍ しかしῌ 2002 年 8

大学ῌ 2002ῑῌ 今回のダイク 2 とポイント 1 で体積変化は月に群発地震が観測されῌ 地殻変動が島内 4 点の GPS

一桁上まわる῍ 地震モ῎メントはῌ 今回の八丈島の群発連続観測点で検出されῌ その結果ῌ ダイク状マグマの貫地震が伊東の群発地震を上回ることはない῍

入が示唆される῍論

八丈富士南東部で実施されていた傾斜変動観測は東西

1) 8 月 13 日に発生した群発地震に伴いῌ 島内の GPS

方向の 1 成分のみである῍ しかしῌ 16῏22 日の期間ῌ

観測点で 2῏6 cm の東南東方向の水平変動と 2῏8 cm

5 mrad の東落ちの傾斜変動が観測されている ῐ東京大学の隆起の上下変動が観測された῍ そしてῌ 16 日以降はそ

地震研究所ῌ 2002ῑ῍ 上述した 3 種類のモデルから傾斜変れ以前と逆センスになる北西方向 2῏3 cm の地殻水平動観測点で東西成分の傾斜変動を計算するとῌ モデル 3

変動が GPS 全観測点で観測された῍が東落ちῌ モデル 1 と 2 が西落ちとなる῍ モデル 3 の東

2) 13῏16 日の期間はῌ 八丈富士直下で群発地震が発落ちはῌ 観測された 5 mrad よりも大きく 15 mrad に達す

生すると同時にῌ 群発地震の上部の深さ 3 km に最初のるがῌ 傾斜変動観測の極性はモデル 3 の妥当性を裏付け

ダイクが貫入した῍ている῍

3) 16῏22 日の期間ῌ 北西方向への水平変動と沈降の上下変動のソ῎スメカニズムとしてῌ 新たな場所におけ4. 議論るダイクの貫入ῌ 球状圧力源での収縮ῌ 貫入したダイク

Kumagai et al.(2003) は本群発地震で発生した超長周の収縮のモデルを検討した῍ GPS 観測から検出された地期波動から貫入したダイクの大きさと形状を議論してい殻変動は各モデルでも説明可能である῍ しかしῌ 傾斜計る῍ 彼らは 9 月 4 日 19 : 24 に観測した超長周期波動を東西成分で観測された 16 日までの西落ちῌ 16 日以降のシュミレ῎ションしῌ ダイクの深さと長さῌ 幅を推定しῌ

東落ちの傾斜変動ῌ およびῌ これらのモデルの深さと体玄武岩のダイクを議論している῍ 彼らが考察したダイク

積変化量を考慮するとῌ 最初に貫入したダイクの下部でを Fig. 6 に示す῍ ダイクは長さ 2.2 mῌ 幅 4.4 km で深さ

貫入量の 2/3 に達する収縮を生じさせるモデルが妥当と

2.6 kmῌ ダイクの走向 N15ΐW と推定している῍

考える῍

確かにダイクの走向が 25ΐ異なる῍ その主たる原因と

4) 貫入したと推定するダイクはῌ 長周期地震波動の発してῌ まずῌ 今回推定に利用した地殻変動観測デ῎タが生メカニズムから推定されるダイク貫入モデル (Ku-

ダイク貫入東域に限定されていることと考えられる῍ しmagai et al., 2002) と位置と規模が一致する῍かしῌ 重要なことはῌ Fig. 6 からも明確なようにῌ 彼らが超長周期地震波動から推定したダイク貫入モデルと著者

謝

辞らが地殻変動から推定したダイクがῌ 1 km ほどの誤差おわりにῌ GPS 観測デ῎タや地震震源デ῎タを快く提でῌ ほぼ同じ位置でほぼ同じ規模のことである῍ 勿論ῌ

供していただいた国土地理院ῌ 上野 寛さんをはじめと両者の観測時期が異なる῍ そしてῌ 著者らのモデルは最する気象庁地震火山課ῌ 観測点を提供いただく東京都八初に貫入したダイク 1 の下部でῌ 16 日以降に収縮を示唆

丈支庁ῌ 気象庁八丈測候所高層分室の関係者ῌ 名古屋大

する῍ しかしῌ 貫入したダイクは少なくとも 22 日まで

学による八丈島での GPS 観測を担当されている林1ῒ107m3 程度が残存したと地殻変動から推定できる῍

人氏ῌ 圧力源モデルの検討や表現などに利用したソフト

冬木股文昭῎メイラノ イルワン῎深野慶太

22

ウェアの MICAP῍G ῒ内藤῎吉川ῌ 1999ΐῌ GMT (Wessel
and Smith, 1991)ῌ カシミῐルの開発者の方῏に深く感謝します῍ そしてῌ 二人の匿名査読者と編集委員小川康雄氏から本稿をまとめるにあたり非常に有益な助言を得た῍ 厚く御礼する῍
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