（様式３）新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書

東北日本の背弧域での突発的火砕流噴火と火山災害評価研究代表者氏名
研究分担者氏名

長橋 良隆 1）
片岡 香子 2）

1）福島大学共生システム理工学類 2）新潟大学災害・復興科学研究所
研究要旨
2013 年度の共同研究では，山形県肘折カルデラの約 1.2 万年前の火砕流噴火を対象として，1）火砕流堆積物と降下テフラ層の層相記載，2）堆積物に含まれる軽石・火山ガラス・鉱物の岩石学的検討，
3）地形調査と地中レーダ（GPR）探査に基づき火砕流堆積物および二次堆積物の内部構造と堆積過程を明らかにした．この噴火は背弧域（日本海側）での突発的な火砕流噴火であり，本研究の成果は多雪地域かつ高流量の河川系への災害予測・対策のための基礎資料となる．
Ａ．研究目的や二次堆積物の地表からの深度と内部構造の検

第四紀火山の数は一般的に火山フロント付近討を行った．に集中し，東北日本脊梁部の十和田・岩手・蔵王・さらに，堆積物の鉱物組成および火山ガラスの吾妻火山などは高頻度の噴火履歴をもつ．しかし，主成分元素組成を検討した．分析は福島大学の火山フロントより日本海側（背弧側）にも小規模

SEM-EDS を用いた．また，堆積物の粒径分布を明なカルデラ活火山（肘折カルデラ・沼沢カルデラらかにするため乾式篩い分けを行った．など）が点在し，過去 1 万年で突発的に火山噴火を起こしている．このようなカルデラ火山は噴火
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Ｃ．研究結果の発生頻度は低いものの，堆積量が数 km を越え

地質記載：肘折カルデラ周辺は，約 1.2 万年前

る比較的規模の大きい火砕流をもたらす．また，に噴出した谷埋め型の火砕流堆積物が火砕流台

背弧側での突発的噴火は，噴火の直接的影響だけ地を形成する（図 1）．肘折火砕流堆積物はカルデでなく，多雪地域かつ流量の多い河川（例えば最ラから南に約 4km，北に約 8km，東西に約 7km の上川水系や阿賀野川水系）への影響を考えると，範囲で分布する．堆積物の層厚は 100m を越える

噴火時・噴火後における火山災害が複合・複雑化場所がある．火砕流堆積物は塊状で，砂質火山灰することが懸念され，その実態の評価は重要であの基質部に軽石が散在する層相を呈する．部分的る．本研究では，背弧側で起きた過去の火砕流噴に軽石濃集層がレンズ状に挟在する．一般に軽石火を，火山地質学と堆積学的手法の融合により読の発泡は悪い．基質部はシルト分に乏しく，含まみ解き，マグマ組成および火砕流噴火の発生機構

れる火山ガラスの形状は中間型・多孔質型が多い．

や運搬・堆積過程を明らかにし，今後の災害予

カルデラ西方約 2.5 km に位置する湯の台では，測・対策において基礎となるデータを構築する．

層厚 9m 以上の火砕流堆積物の上位に波長 2~10m，波高 0.5~1.5m 程度の climbing dunes を示す層Ｂ．研究方法

厚 9m 程度の細礫~中礫サイズの軽石礫層が累重

山形県大蔵村肘折カルデラ周辺に分布する火する．これは火砕流からサージへと漸移的に変化

砕流堆積物および降下テフラ層の野外地質記載したことを示す．
一方，カルデラから北北東 1.5 kmを行った．また，新潟大学災害・復興科学研究所の地点で見られる，層厚 4.5m 以上の火山砕屑物現有の地中レーダ（GPR）を用いて火砕流堆積物

シークエンスは，層厚数 cm から数 10cm 程度の火山砕屑性の中粒~粗粒砂層，細礫層，細粒砂層考えられる．

が互層状を呈し，平行層理，低角度の斜交層理，火山ガラスの主成分元素組成：肘折火砕流堆積

outsized clast をともなう．また希に火山灰質物と肘折尾花沢テフラ層に含まれる軽石と火山シルト薄層を挟む．下位の火砕流堆積物との関係

灰について，火山ガラスの主成分元素組成分析をからも，これらは火砕流台地上に発達するラハー行った（図 3）．火砕流堆積物および降下テフラ層ル堆積相と判断できる．

ともに， SiO2 が 76.5-78wt.%の非常に狭い組成範

降下テフラは，層厚が数 10cm 程度で，主とし囲にある．FeO*・CaO・MgO についても，それぞれてカルデラより東側に限定的に分布する．尾花沢

0.6-1.4wt.%，1.0-1.4wt.%，0.1-0.3wt.%の領域

市大石田（肘折尾花沢テフラ層）では，全層厚 60cmに集中し，火砕流堆積物と降下テフラ層とに違いで，大きく 4 つのユニットに分かれる．
最下部は，は認められない．K2O は，3.2-3.9wt.%の領域にあ層厚 10cm，細粒砂サイズから極粗粒砂サイズへとるが，火砕流堆積物の方がやや高い領域にプロッ逆級化する火山灰からなり，径数 mm の軽石を含トされ（図 3），降下テフラ層とはやや異なる．

む．下部は，層厚 6cm，径 1cm 以下の軽石からな

なお，軽石の鉱物組成は，火山ガラスと斜長石，り，比較的淘汰が良い．少量の石質岩片を含む．

少量のマフィック鉱物と微量の石英からなる．マ

中部は，層厚 12cm，粗粒砂サイズの火山灰を主体

フィック鉱物は，緑色の普通角閃石を主体とし，とし，径数 cm（最大径 4cm）の黄白色軽石が散在

少量の斜方輝石と鉄鉱物からなる．この鉱物組成し，石質岩片を含む．上部は，層厚 32cm，粗粒砂は，火砕流堆積物も降下テフラ層も同じである．

サイズから極粗粒砂サイズの火山灰を主体とし，径数 cm の軽石と石質岩片が散在する．

Ｄ．考察

GPR 探査：GPR 探査機器は Sensors & Software

肘折火砕流堆積物の分布域には，ラハール堆積社製 Pulse EKKO PRO（1000V）を使用し，アンテ物の分布が極限られ，多くの地点では，火砕流堆ナは 100MHz（アンシールド型）を用いた．堆積物

積物，サージ堆積物および降下火砕物が台地の最の横断方向および縦断方向へ 50m から 500m ほど上部までを占め，その上を数 10cm の黒ボク土がの複数の側線をとり探査を行った．また， CMP 法直接覆う．このことは，噴火後のラハールの発生を行い求めた地中での波の伝達速度は 0.05~が抑制されたことを示す．肘折火砕流堆積物はシ0.08 m/ns であった．

ルト分に乏しく，一般的な火砕流堆積物よりも砂探査では，波の浸透が良いところでは，表層か質で淘汰が良い．また，火砕流台地にはリルやガら深度 12m 程度までの堆積物の内部構造を反映

リー侵食が顕著でない．そのため堆積物の透水性する GPR 断面を得た．露頭でサージ堆積物が認めが良いことが予測され，降雨による火砕流台地上られた湯の台周辺では，GPR 断面に（見かけの）での表面流水の発生が抑制された可能性が高い．

波長 20~40m，波高 1~1.5m の起伏を持った反射

火砕流堆積物は含まれる軽石の発泡が悪く，基面が認められた．この波長の長い反射面は側方へ質部の火山ガラスが中間型・多孔質型である．この連続が非常に良く，上位・下位の反射面と形状

れは噴火時の破砕作用においてシルト分などのが調和的で，堆積物が上方もしくは側方へ付加し細粒物質があまり生産されないような，均質かつた際の構造を示すと考えられる（図 2a）．一方，径の小さい気泡の発達を示しているのかもしれ

ラハール堆積物が見られた地点での GPR 断面中のない．

反射面は短波長で，低角度または高角度で斜交し，火砕流台地上からの GPR 探査では，波の浸透が側方への連続性が悪い（図 2b）．このことは，浅比較的良好であった．また，GPR 断面と実際の露いチャネルの埋積や堆積物の側方付加による構頭でのすり合わせを行った結果，火砕サージ堆積造を反映していると解釈できる．いずれの地点で物とラハール堆積物はそれぞれ特徴的で差異がも下位にある火砕流堆積物の深度には，GPR 断面ある．一般に，火山地域では，電磁波の浸透深度では明瞭な反射面が見られない．これは塊状でほや画像の質（ノイズ）に影響を与えるような磁鉄ぼ無層理の堆積物の特徴を反映するものか，もし鉱・鉄酸化物の高い含有量や，細粒分を含んだ湿くは火砕流堆積物中での波の減衰によるものと潤な火山灰質ローム層の被覆，堆積物中の極細粒火山灰，が存在する．しかしながら，肘折火山噴出物は珪長質で細粒物質の中に含まれる磁鉄鉱などの含有量はそれほど多くはないこと，波を急激に減衰させる要因となる細粒なローム層が発達しないこと，シルトなどの細粒分に乏しいことから，GRP 探査に適した条件が揃っていたと考えられる．

図 2a．火砕サージ堆積物の GPR 断面

Ｅ．結論
火砕流堆積物と降下テフラ層の層相記載，堆積物に含まれる軽石・火山ガラス・鉱物の岩石学的検討から，肘折噴火による火砕物の特徴が明らかとなった．また， GPR 探査からは，サージ堆積物やラハール堆積物の区別が可能である．本調査地域には地すべりが多発するが，多雪地帯であるこ

図 2b．ラハール堆積物の GPR 断面とに加えて，火砕流・サージ・ラハール堆積物の分布が関連していると思われる．GPR 探査では，この分布が広域に明らかにできるため，火山地域に潜在的に存在する複合災害の素因についてより詳しく検討できる．
Ｆ．研究発表片岡香子・明野智一・長橋良隆（2014）肘折カルデラ周辺における火砕流・サージ・ラハール堆積物の地中レーダ探査．日本堆積学会 2014 年山口大会，山口大学 2014 年 3 月．
Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）なし

図 1．肘折火砕流堆積物（上半部は climbing
dune 構造が発達するサージ相）

図 3．火山ガラスの主成分元素組成