３．１．９

ひずみ集中と地殻内流体変動の解明

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・111(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度
2) 平成２０年度
3) 平成２１年度
4) 平成２２年度
5) 平成２３年度
6) 平成２４年度(e) 平成１９年度業務目的(2)

平成１９年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・112(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) データ伝送装置および火山流体観測装置テレメーターシステムa) システム設計要件b) システム基本仕様
2) 地温観測システムa) システム設計要件b) システム基本仕様(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 学会等発表実績(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定(3)

平成２１年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・114

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(1) 業務の内容(a) 業 務 題 目

ひずみ集中と地殻内流体変動の解明(b) 担当者
所属機関役職

氏名

メールアドレス

東京工業大学火山流体研究センター

教授

小川 康雄

oga@ksvo.titech.ac.jp(c) 業務の目的
ひずみ集中帯を形成する原因として挙げられる地殻内流体の挙動と地震活動との関係を明らかにするため、ひずみ集中帯内に位置し火山フロントにも近接する草津白根山周辺において、活動火口観測システムを整備し、ひずみ集中に連動して起こる地殻内流体の変動を、火山ガスの化学組成、活動的火口湖の湖水の水位・水質、流体貯留層近傍での地震活動などの観測研究で捉え、ひずみ集中機構の解明を図る。
(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度：草津白根山周辺でひずみ集中に連動する地殻内流体の変化と流体貯留層近傍での地震活動の変化を捉え、ひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うためのデータ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステム、地温観測システムから構成される活動火口観測システムを整備するとともに、地殻内流体の効果的把握のための観測点配置等に関する検討を行う。
2) 平成２０年度：活動火口観測システムを構築し、ひずみ集中に連動して起こる地殻内流体の変動を、火山ガスの化学組成、活動的火口湖の湖水の水位・水質、流体貯留層近傍での地震活動などの観測研究で捉え、ひずみ集中機構の解明を図る。
3) 平 成 ２ １ 年 度 ： 草 津 白 根 山 山 頂 周 辺 に 整 備 さ れ た 活 動 火 口 観 測 シ ス テ ム に よる水位・水温・降水量等の連続観測を実施し、これらと火山ガス、湖水・温泉水などの化学組成などの繰り返し観測 および地殻変動観測から、ひずみ集中よる地殻活動とそれに連動する地殻内流体の変動を捉える。
4) 平 成 ２ ２ 年 度 ： 草 津 白 根 山 山 頂 周 辺 に 整 備 さ れ た 活 動 火 口 観 測 シ ス テ ム に よる水位・水温・降水量等の連続観測を実施し、これらと火山ガス、湖水・温泉水などの化学組成などの繰り返し観測 および地殻変動観測から、ひずみ集中よる
地殻活動とそれに連動する地殻内流体の変動を捉える。
5) 平 成 ２ ３ 年 度 ： 草 津 白 根 山 山 頂 周 辺 に 整 備 さ れ た 活 動 火 口 観 測 シ ス テ ム に よる水位・水温・降水量等の連続観測を実施し、これらと火山ガス、湖水・温泉水などの化学組成などの繰り返し観測 および地殻変動観測から、ひずみ集中よる地殻活動とそれに連動する地殻内流体の変動を捉える。
6) 平 成 ２ ４ 年 度 ： 草 津 白 根 山 山 頂 周 辺 に 整 備 さ れ た 活 動 火 口 観 測 シ ス テ ム に よる水位・水温・降水量等の連続観測を実施し、これらと火山ガス、湖水・温泉水などの化学組成などの繰り返し観測 および地殻変動観測から、ひずみ集中よる
地殻活動とそれに連動する地殻内流体の変動を捉える。

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(e) 平成１９年度業務目的
草津白根山周辺でひずみ集中に連動する地殻内流体の変化と流体貯留層近傍での地震活動の変化を捉え、ひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うためのデータ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステム、地温観測システムから構成される活動火口観測システムを整備するとともに、地殻内流体の効果的把握のための観測点配置等に関する検討を行う。
(2) 平成１９年度の成果(a) 業務の要約
草津白根山周辺でひずみ集中に連動する地殻内流体の変化と流体貯留層近傍での地震活動の変化を捉え、ひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うためのデータ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステム、地温観測システムから構成される活動火口観測システムを整備し、地殻内流体の効果的把握のための観測点配置等に関する検討を行った。
(b) 業務の成果
活動火口観測システムは、データ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステム、地温観測システムから構成される。まず、データ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステムを構築し、その後に地温観測システムを構築した。これにより、活動火口観測システムが整備された。
1) データ伝送装置および火山流体観測装置テレメーターシステム
草津白根山火山において活動火口観測システムを構築するにあたり、まずデータ伝送装置および火山流体観測装置テレメーターシステムの整備を行った。
a) システム設計要件
草津白根火山の地殻内流体の挙動を精密かつ効率的に観測するために、火口周辺に展開している無線機による通信システム（図 1(P115)の赤線で示した通信回線）を、無線 LANへ更新する。既設の回線では 400MHz 帯無線機を使用しており、草津白根火山観測所からデータ収録装置（LS－7000）に対して、RS-232C を介して通信を行なっている。そのために、機器設定変更や保守を観測点で行う必要がある。これを無線 LAN システムに置き換え、データ収録装置を IP 化することによって、観測所からリモート操作により観測点のデータ収録装置へアクセスすることが可能となり、設定の変更やメンテナンス性が向上する。これに伴い、データ伝送装置の更新が必要になる。
b) システム基本仕様
構成する機器について以下のように仕様を決定し、整備した。
無線 LAN 本体：無線 LAN ルータを対向で設置し、草津白根火山観測所→中継点・受信点→観測点の AD 変換装置まで IP を通す。
アンテナ：送受共に防雪型 8 素子八木アンテナを使用する。
電 源 ： 湯釜東観測点、湯釜西観測点は DC12V 駆動、万座受信点、神社中継点は AC100V 駆動とする。

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2) 地温観測システム
草津白根火山湯釜火口湖および水釜火口において、地温等を観測するシステムを構築した。
a) システム設計要件
湯釜火口湖における水位計、水温計、雨量計、気温計、ハイドロフォン、水釜火口における地温計を更新し、草津白根火山観測所内の既設の「火山流体観測装置」(森ほか、2006)にデータを取り込み保存できるようにする。
b) システム基本仕様
構成する機器について以下のように仕様を決定し、整備した。
ⅰ) 湯釜火口湖における水位計、水温計、雨量計、気温計、ハイドロフォン
図 2(P116)にあるように、水位計、水温計、雨量計、気温計、ハイドロフォンを湯釜火口湖に整備した。データ伝送のダイアグラムを図 3(P117)に示す。実際の観測機器の写真については図 4(P117)から図 8(P119)に示す。
ⅱ) 水釜火口における地温計
図 9(P120)にあるように、地温計を水釜火口に整備した。データ伝送のダイアグラムを
図 10(P120)に示す。実際の観測機器の写真については図 11(P121)から 14(P122)に示す。
ⅲ)「火山流体観測装置」への取り込み
図 15(P123)に示すように、上述のデータをオンラインで取得し、保存するシステムを構築した。
(c) 結論ならびに今後の課題
ひずみ集中帯における草津白根山周辺でひずみ集中に連動する地殻内流体の変化と流体貯留層近傍での地震活動の変化を捉え、ひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行う
ために、データ搬送装置、火山流体観測装置テレメーターシステム、地温観測システムから構成される活動火口観測システムを整備した。
既存の微小地震観測点が IP 化され、システムのメンテナンス性が大幅に改善され、活動火口の温度データ・水位データがオンラインで取得されることになった。今後、湖水の化学分析(たとえば Ohba et al., 2008)や地下比抵抗構造（Nurhasan et al., 2006; Nurhasan,2006）などのデータも併せて解析することによって、ひずみ集中に連動する流体の変動と地震活動の変動が総合的にとらえられるものと期待される。また、活動火口のひずみ集中を GPS で計測することも検討すべきである。
(d) 引用文献
1) 森健彦・平林順一・野上健治・鬼沢真也(2006),草津白根山における新たな地震観測システムの構築,火山,51,1,41-47.
2) Nurhasan, Ogawa, Y., Ujihara, N., Tank, S.B., Honkura, Y., Onizawa, S., Mori, T.,
Makino, M., 2006. Two electrical conductors beneath Kusatsu-Shirane volcano, Japan,
imaged by audiomagnetotellurics and their implications for hydrothermal system.
Earth Planets Space, 58, 1053–1059.
3) Nurhasan, 2006. Electromagnetic Imaging of Kusatsu-Shirane Volcano and its
113

implications for hydrothermal system. Doctoral dissertation, Department of earth andPlanetary Sciences, Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute ofTechnology.
4) Ohba, T., J. Hirabayashi, K. Nogami, 2008, Temporal changes in the chemistry oflake water within Yugama Crater, Kusatsu-Shirane Volcano, Japan: Implications forthe evolution of the magmatic hydrothermal system, J. Volcanol. Geotherm. Res., 178
131–144.
(e) 学会等発表実績
なし(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定
1) 特許出願
なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定
なし(3) 平成２１年度業務計画案
活 動 火 口 観 測 シ ス テ ム を 構 築 し 、ひ ず み 集 中 に 連 動 し て 起 こ る 地 殻 内 流 体 の 変動を、火山ガスの化学組成、活動的火口湖の湖水の水位・水質、流体貯留層近傍での地震活動などの観測研究で捉え、ひずみ集中機構の解明を図る。

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図1

従来の無線によるネットワークを無線 LAN 回線に更新した箇所。

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図2

湯釜火口湖における水位計・水温計・ハイドロフォン・雨量計の配置図

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図3

湯釜火口湖における各種データの取得とデータ伝送のダイアグラム

図4

局舎から湯釜火口湖までのフレックス管を使った配線

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図5

湯釜湖岸の水位計・水温計・ハイドロフォンの設置状況

図6

湯釜湖岸の水位計・水温計・ハイドロフォンの設置状況
118

図7

図8

湯釜の雨量計・気温計の設置状況

湯釜の局舎雨量計・気温計の設置状況
119

図9

図 10

水釜火口における地温計センサーの配置

水釜火口における地温データの取得とデータ伝送のダイアグラム

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図 11

図 12

水釜火口の局舎内部

水釜火口の局舎南側の無線 LAN アンテナと太陽電池
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図 13

水釜火口の地温計設置地点

図 14

水釜火口の地温計埋設状況

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図 15

地温観測システムで取得されるデータと草津白根火山観測所までの伝送のダイアクラム。今年度の整備以前に存在していた機器類については（既設）と示した。

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