新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書

水蒸気噴火および粘着性土石流を多発する現象発生場の地質・岩石学的特徴の解明：安達太良火山沼ノ平での事例研究
研究代表者 井村 匠 1)
研究分担者 片岡香子 2)，長橋良隆 3)，アガンジ アンドレア 4)
研究協力者 アリバス アントニオ 5)
1）山形大学 2）新潟大学 3）福島大学

4）秋田大学 5) テキサス大学

研究要旨
安達太良火山山頂西部では発達した熱水変質帯に起因する水蒸気噴火ならびにそれに伴う粘着性土石流がこれまでに多数生じている。このため水蒸気噴火がトリガーとなる大規模な粘着性土石流の発生が現在も危ぶまれており，現象発生場と想定される山頂域の物質科学的特性を把握することは危急の課題である。そこで本研究では，安達太良火山において，現在の活動中心である沼ノ平火口周辺域ならびに山頂西部で広範に露出する熱水変質帯の地質・岩石学的特徴に基づき，現象発生場の時空間変遷を解析した。2020～2021 年度の結果から，鉱物組み合わせおよび地質構造に基づく変質帯の分類，各変質帯の空間分布および新旧関係が明らかになり，それらの変質帯は少なくとも７万年以降に形成された可能性が示された。本研究成果は，熱水系卓越型火山の長期活動把握に貢献し，今後の安達太良火山で起こり得る水蒸気噴火および粘着性土石流の発生地点予測のための基礎データとして期待される。

Ａ．研究目的安達太良火山では，過去約 5 万年間において，空間変遷を解析する。これによって現在の火山熱水系の実態把握を目指す。

山頂西部の熱水変質帯および沼ノ平火口内を発本報告では 2020～2021 年度の調査（共同研究生源とした水蒸気噴火ならびにそれに伴う粘着2020-17，2021-14）で得られた知見を総括し，同性土石流が多発している（Kataoka and Nagahashi,熱水変質帯の地表踏査結果，推定される地質構造2019）。同様式の噴火に起因する火山災害は将来と形成時期について概要を述べる。

的に生ずる可能性は高いといえる。このため，現象発生場となった火山熱水系の現在の状態およ

Ｂ．研究方法び将来的な活動遷移を評価する必要がある。一方

研究対象地域は，安達太良火山山頂西部沼ノ平

で，安達太良火山山頂域の熱水変質帯を対象とし火口から硫黄鉱山跡にわたって全域に露出してた調査事例は少ない（阪口, 1995）。従って，現象いる熱水変質帯となる (図 1)。当該地域において，発生場がこれまで辿ってきた時空間変遷は未詳

熱水変質帯の岩相区分および地質構造把握を目である。

的とした野外地質調査を実施した。この野外地質

そこで，安達太良火山西部の熱水変質帯および調査では，研究対象区間の地表踏査，岩石試料採山頂部の堆積物に対して，地質調査と構成物分析取を行うとともに，UAV（Mavic 2 Pro, DJI,を実施する。本研究では，鉱物組み合わせおよびCo.Ltd.）を用いて地質構造を鳥瞰的な視点から 3地質構造に基づく変質帯の分類，各変質帯の空間次元的に認識することで，熱水変質帯の構造記載，分布および新旧関係を明らかにすることで，水蒸岩相マッピングを効率的に進めた。

気噴火と粘着性土石流を生じた火山熱水系の時採取した岩石試料は，粘土～細粒砂サイズの砕屑粒子からなる混合物であり，これらが変質帯の地点 5 周辺）。これらに対応する岩石は周囲には大部分を構成している。このような試料に対して，分布していないことから，Zone 2 は転石ではなく，粉末 X 線回折実験（powder X-Ray diffraction）

Zone 1 と同時期かつ同分布域で形成した現地性を実施し，同試料に含まれる鉱物種を同定した。

（in-situ）の変質岩である。このような岩相は熱本実験では山形大学設置の X 線回折装置水角礫岩に酷似しており（Hedenquist and Henley,（Miniflex Ⅱ）を使用した。また，著しく珪化が1985），かつての熱水湧出孔の痕跡を示している。

進んだ岩石試料 （後述の Zone 2）については，上流側～山頂域の Zone 3 および Zone 4 は主に研磨薄片を作成し，山形大学設置の走査型電子顕現世の噴気変質作用を被っている。Zone 3 の母岩微鏡（JEOL 社製 IT-100）を用いて，微小領域の化は，20～5 万年前に噴出した山頂域の火山岩類（た学組成分析結果に基づき鉱物相を同定した。

とえば沼ノ平溶岩，胎内岩降下火砕物，藤縄ほか
2001; 藤縄・鎌田，2005）であり，変質帯はそれＣ．研究結果らのユニットを跨いで産する。沼ノ平周辺には現熱水変質帯の岩相分類と特徴

在多数の硫気孔が点在しており，Zone 3 の変質岩

前年度共同研究（2020-17）では，岩相変化に注中および Zone 4 に属する沼ノ平火口底堆積物中目し，本調査地域 (図１)に分布する変質帯につには大小さまざまな自然硫黄脈が認められる。従いて，4 つのカテゴリーに分類した。
それぞれ Zoneって，Zone 3 と Zone 4 は最新の噴気変質作用（地1, Zone 2, Zone 3, Zone 4 と呼ぶ (表 1, 図 1)。

表）あるいは熱水変質作用（火口直下）を被って

本調査地域の大部分は Zone 1 および Zone 3 の変おり，最新期の熱水活動を反映している。

質帯が占める。詳細な岩相記載は共同研究報告書

Zone 1 と Zone 3 の岩相境界は観察地点 6（図（2020-17）および Imura et al.（2021, 資源地

1, 図２）に分布する溶岩ローブ(未記載)にて認質 学会 ）にて 報告 済であ る。 本年度 共同 研究められる部分変質部となる。本溶岩上部では Zone（2021-14）では，この岩相記載結果に基づき，更3 の灰白色溶脱珪化岩，下部河床部では Zone 1 とに上記の変質帯の岩相分布および各 Zone の境界同様のパイライトに富む黒色粘土化変質岩と，異部を追跡し，変質帯分類とその層序を確立した。

なる様式の変質を部分的に被っている。本溶岩の各変質帯に共通する地質産状を以下の 3 点にま

中腹部は未変質の両輝石安山岩溶岩が残存する。

とめる。(1) Zone 1，Zone 3 ともにパイライトとこのような産状は Zone 1 と Zone 3 が不連続であ

自然硫黄に富む黒色部と白色細粒変質部のセッる上，各変質帯が Zone 1≒Zone 2→Zone 3≒Zone

トからなる。両者の色調，構成物は河床（黒色部）4 の順序で形成したことを示している。

から谷部稜線（白色部）へと岩相変化する。(2) 各

表１：変質帯分類まとめ

変質帯は調査地域周辺の火山岩類に胚胎される。
特にユニット間境界部ないし溶岩内部の板状節理では強く変質している。(3)白色細粒変質部の鉱物組み合わせと産状は標高に応じて変化する（図 1, 表 1）
。Zone 1 の表層は Si-Al 粘土鉱物とクリストバライト主体の白色粘土化変質部からなる。一方，沼ノ平火口周辺の Zone 3 は石英に著しく富む白色溶脱珪化岩である。
熱水変質帯の地質層序
変質帯のうち，下流側の Zone 1 と Zone 2 およ鉱物名の略称は Qz: quartz，Crs: cristobalite, Trd: tridymite,

びは Zone 3 と Zone 4，現地の地質産状より互いKl:に同時期ないし連続的に形成したものと判断でsmectite-group minerals, Alu: alunite, Gyp: gypsum, Ba:きる。Zone 2 は著しい珪化変質作用ならびにパイ

barite, S: Native sulfur, Da: diaspore となる．観察地点番

ライトの付加作用を受けた礫岩様の珪化岩であ

号は図 1 と共通する．

り，Zone 1 の分布域中に点在している（主に観察kaolin-groupminerals,

Pyh:pyrophyllite,Sme:図１：安達太良火山変質帯マッピング結果
図中の番号 1～12 は観察地点．図中右に沼ノ平火口．

図 2: 観察地点 6 付近で見られる岩相境界部

Ｄ．考察と Zone 3，Zone 4 の活動開始時期は一部重なっ熱水変質帯の岩相変化と対応する熱水ていたのかもしれない。少なくとも上記の現地観変質帯を構成する岩石の鉱物種は，いずれも地察結果は，Zone 1 および Zone 2 の変質帯は 7～5下浅部～地表酸性変質帯に典型的に産する。これ万年前もしくはそれ以前に活動した過去の熱水らが酸性流体による熱水変質作用でもたらされ系の痕跡を示している。

たことは明らかである。しかしながら，その条件にはそれぞれの Zone で差異がある。

Zone 3 および Zone 4 の沼ノ平周辺域の変質帯は，20～5 万年前に噴出した山頂域の火山岩ユニ調査地域下流部の Zone 1 ではクリストバライットを跨いでいること (たとえば沼ノ平溶岩，胎ト主体かつ粘土鉱物主体であり低温酸性熱水に内岩降下火砕物，藤縄ほか 2001; 藤縄・鎌田，よる浅部変質帯に対応する。Zone 2 の熱水角礫岩

2005)，最新の噴気活動が認められる場所であるは，周囲の Zone 1 の変質帯とは異なり，石英，バことを考慮すると， Zone 1 および Zone 2 を形成ライト，パイライトに富むことから Zone １よりした熱水系よりも新期の熱水系に由来すると考も高温かつ還元的な変質作用により形成した可えられる。その活動期は少なくとも 5 万年から現能性がある。このことは熱水湧出孔の存在を示す在までとなるが，その間の熱水活動がさらにステ熱水角礫岩の産状を示すこととも整合する。

ージ区分できるかどうかは現地時点では未詳で上流の Zone 3 では石英優勢になり，多数の硫気孔を伴い自然硫黄とも共存している。この特徴ある。
熱水変質帯と粘着性土石流堆積物との対比

は熱水変質というよりは，地表浅部で酸化された

Kataoka and Nagahashi (2019)では，本研究調硫酸によって生ずる珪化変質作用を支持し，蒸気査地域よりも下流に位置する猪苗代湖湖底にて，加熱型の地表噴気変質帯に相当する。

安達太良火山に由来する粘着性土石流堆積物の沼ノ平火口底の Zone 4 では，ミョウバン石，石遠方相 (Gm, Gs)が見出されている。5 万年前～現膏に著しく富むほか，石英，パイロフィライト，在まで数十層の堆積物が認定されており，これらカオリナイト（ディッカイト）が含まれる。これの大半は多量の硫黄とともに粘土鉱物を多く含

らは，発達した高温酸性熱水によって形成されるむ (Kataoka and Nagahashi, 2019)。これらの多高度粘土化変質帯で認められる鉱物組み合わせ

くは，本研究で定義された Zone 1，Zone 3 と同に類似する。またミョウバン石の存在は硫酸酸性様の鉱物組み合わせをもち，特に山頂域にのみ分流体の関与を示唆する。一方，これらの組み合わ布する Zone 4 にのみ認められるミョウバン石，せは他の変質帯の構成物とは対応しない。沼ノ平

石膏 (硬石膏)の硫酸塩鉱物を含むことが顕著で火口が現在の活動中心であることを考慮すると，ある。これによれば過去 5 万年以降に生じた粘着

上記の硫酸酸性変質帯となる Zone 4 は，定常的性土石流の発生源としては沼ノ平火口周辺域がな火山ガスの供給路とされる沼ノ平直下の火道有力であり，このことは本研究により検討した熱周辺の変質帯に由来する可能性がある。

水変質帯の形成・活動時期とは大きく矛盾しない。

山頂域の熱水変質帯の形成・活動時期

上記の粘着性土石流堆積物をもたらした要因

現地での産状観察に基づき，Zone 1～Zone 4 のとしては，山頂西部の地形的特徴から安達太良火変質帯の形成順序はおおよそ Zone 1≒Zone 2→山西部で山体崩壊イベントがあったとは考えにZone 3≒Zone 4 である。このうち，Zone 2 を含くく，沼ノ平火口周辺で繰り返し生じた水蒸気噴

む Zone 1 および Zone 3 の大部分は，約 7 万年前

火による熱水変質帯の爆発破砕による可能性が後に噴出した沼尻廃坑溶岩・迷い沢溶岩（藤縄ほ高い。従って，7～5 万年前に Zone 1 および Zoneか 2001; 藤縄・鎌田，2005）に胚胎されている。

2 を形成した熱水系が活動停止した後，新規の熱また，Zone 1 および Zone 3 の境界部に産する溶水系が沼ノ平火口直下を移動，形成したことで岩は，沼尻廃坑溶岩・迷い沢溶岩を地形的に被覆

Zone 3 および Zone 4 の変質帯が現在生じている

しかつ胎内岩降下火砕物（約 5 万年前，藤縄ほかと考えられる。Zone 3, Zone 4 を伴う沼ノ平火口2003）に覆われていることから 7～5 万年前には周辺域では 5 万年～現在にかけての主要な現象発噴出し定置したと考えられる。Zone 1 の終了時期生場となっているようである。

Ｅ．結論

片岡香子, 神野成美，長橋良隆，木村勝彦

安達太良火山西部では，かつて地下で生じた熱(2015) 安達太良火山西麓，酸川流域に分布す

水活動履歴が，地表露出する熱水変質帯によく保るラハール堆積物：過去 14000 年間の層序・年存されている。これを読み解くと，硫黄川上流域

代と堆積過程. 火山，60（4）, p. 203－218.

では 7～5 万年前までに活動した過去の熱水系に

Kataoka, K.S. and Nagahashi, Y. (2019) From

よる熱水変質帯 (Zone 1 と Zone 2)が分布し，こsink

tovolcanic

れらが，現在の沼ノ平火口周辺および火口直下に

missing terrestrial eruption records by

広がる Zone 3 および Zone 4 として記載された最characterization

新期の熱水変質帯に被覆されていることがわか

chronology of lacustrine volcanic density

った。このことは火山熱水系およびそれに伴う現flow

象発生場の時空間進化，ならびに地形発達に伴い，

Fukushima, Japan. Sedimentology, v. 66(7),

現在の熱水ないし火山活動の中心部が沼ノ平火

p. 2784-2827.

deposits,

source:andLake

Unravellinghigh-resolution
Inawashiro-ko,口周辺域に移動したことを示唆する。噴火を発生

阪口圭一 (1995) 二本松地域の地質．5 万分の 1

させる熱水の物質科学条件については，完新世の地質図幅 新潟(7)第 33 号 NJ-54-22-11，地質

テフラ群 (山元・阪口，2000)や一連の粘着性土石調査所発行．

流堆積物( 片 岡 ほ か , 2015 ； Kataoka and山元孝広，阪口圭一 (2000) テフラ層序からみたNagahashi, 2019)と，本研究で示した現象発生場

安達太良火山，最近約 25 万年間の噴火活動.地の構造やサイズとの対比により，明らかにするこ

質学雑誌, 106 (12), p. 865-882.とができるであろう。
これまでの歴史記録 (1900 年噴火，藤縄ほか,2006)，既往研究報告(片岡ほか，2015;Kataoka andG．研究発表
Imura,T.,Arribas,A.,

Kataoka,K.S.,

Nagahashi, 2019)からも，沼ノ平火口周囲では将Nagahashi, Y., 2021, Geological dissection

来的に噴火や泥流発生が起こり得る可能性は高of hydrothermal alteration zone exposed atい。本火山での火山観測，調査研究は今後もより

Adatara volcano, Fukushima, Japan，資源地一層注意して実施していき，活動把握のためのデ質学会第 70 回年会講演会, 東京 (オンラインータ蓄積を進めていく必要がある。

開催), 2021.7

F．参考・引用文献

H．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）

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なし

火山の K-Ar 年代：安達太良火山形成史の再検
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藤縄明彦，鎌田光春 (2005) 安達太良火山の最近
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藤縄明彦，鴨志田毅，棚瀬充史，谷本一樹，中村洋一，紺谷和生 (2006) 安達太良火山，1900 年
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