2-3 様々なスケールの時間軸・空間軸からみた地
球科学現象に関する総合研究●代表者

竹内真司（地球科学科・教授）●分担者

高橋正樹（地球科学科・教授）
鵜川元雄（地球科学科・教授）
安井真也（地球科学科・教授）
竹村貴人（地球科学科・教授）
村瀬雅之（地球科学科・准教授）
金丸龍夫（地球科学科・助教）
中尾有利子（地球科学科・助教）【研究の目的および概要】
以下の地球科学現象を時間軸，空間軸で整理し，そのスケールごとに生じるうる地質や生物の進展（Evolution）過程の解明や地震・火山災害への対応などについての地球科学的な役割についてまとめる。
【時間軸】
1．浅間火山を対象に，降下火砕堆積物直下の黒色土壌の放射性炭素年代測定を実施し，浅間前掛火山の活動初期の噴火履歴に関して噴火回数をより明確にする。
【空間軸】
2．変位が不明瞭な活断層を対象に，古地磁気方位，帯磁率異方性等を測定し，断層通過地点を推定する技術としての有効性を確認する。
3．複雑な形態の化石の 3D モデルを画像合成により作成し，化石の形態的な特徴などを正確に再現できるかを検証する。
【時・空間】
4．地下流体の移動が地震発生に重要な役割を果たしていると考えられている地殻下部から最上部マントルで発生する深部低周波地震の地震波形の特徴を観測波形のスペクトル解析などによって明らかにする。
5．地震動が地下水位を変動させるメカニズムを解明するため，観測データの分析や振動が地盤に与える実験を行う。
6．生物相・生物の空間分布を明らかにするため，房総半島沿岸に生息する底生生物の調査を行う。
【研究の結果】
上記 1 〜 6 について以下に結果を示す .
1．浅間前掛火山の活動初期の噴火履歴に関して，山頂火口の東方 6.7km の採石場跡地の大露頭において地質観察・記載を行った。土壌層から 7300 年前の広域テフラであるアカホヤ火山灰（K-Ah）を同定し，それより下位の降下軽石層直下の土壌と，その直下の火砕流の産状を示す堆積物に含まれる炭化木片の放射性炭素年代測定を行った。その結果 7900 年前後の年代値（較正年代）が得られた。
2．複雑な形態の化石の 3D モデルの画像合成に関して，Agisoft 社の 3D モデル作成ソフトである PhotoScan を使用し，149 枚の写真からアンモナイト化石の 3D モデルの作成を行った。その結果，アンモナイトの複雑な縫合線の模様を十分な精度で再現することができた。
3．岐阜県中津川市の阿寺断層のトレンチ露頭において，断層による変位が不明瞭な表層付近の黒ぼく土を対象に，断層の通過予測地点を横切る方向に，サンプリングを行い，段階交流消磁実験および段階熱消磁実験による古地磁気分析等を行った。その結果，段階熱消磁実験からは特徴的残留磁化方位を抽出することはできなかった

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が，段階熱消磁による磁化および帯磁率の変化の特徴は硫化鉄が磁化の一部を担っていることを示唆する結果を得た。また段階交流消磁実験によって得られた古地磁気方位の低保磁力成分は断層通過地点付近の試料では様々な方位にばらつくのに対して，それ以外の試料では一定方位に集中する傾向を示した。帯磁率異方性測定の結果，断層通過予測地点付近の試料とそれ以外の試料では，長軸が示す方位に明瞭な違いが認められた。
4．地殻深部からマントル最上部の物質の流動を示すと考えられる深部低周波地震の発生メカニズムの手がかりを得るため，そのスペクトルをウェーブレット解析により調査した。1 回の活動が数分間継続する富士山の深部低周波地震を対象に解析した結果，基本となる周波数は振幅にほとんど依存せず，1 〜 2Hz の範囲であることが分かった。
5．地震動が地下水位を変動させる現象については，神奈川県温泉地学研究所の大井観測井で観測された地震動に伴う水位上昇に要する時定数を説明するための物理モデルを考察した。ここではスラグテストの解析方法を適用し，水位上昇の時定数が井戸とつながる帯水層の間隙水圧が地震動によって瞬時に増加したことを示唆していることを明らかにした。
地震動が地下水位を変動させるメカニズムの解明のため，水で飽和した砂と粘性土による繰り返し試験を行った。砂と粘性土の比率を変えて実験をした結果，水圧の消散速度が異なることに起因する実験試料の上下端面での位相差を確認することができた。透水係数の低い粘性土の割合が大きくなるとその位相差は大きくなるが，その大きさは繰り返し回数によって変わることはなかった。このことは，繰り返し荷重がかかることで内部構造に変化が現れていないことを示唆している。一方で，砂の割合が大きな場合は，位相差は確認できなかったが，その大きさは繰り返し回数が大きくなることでわずかながら増加していることを確認した。これは内部構造の再配列が起こることに起因しており，いわゆる液状化がおこっているものと考えられる。
6．房総半島館山湾を中心に，27 の試料を採取した。うち，11 の試料から，表在性貝形虫類と間隙性貝形虫類が産出した。表在性貝形虫類は，Dolerocypria 属，Neonesidea 属，Pontocythere 属，Aurila 属，Semicytherura 属，Loxononcha 属，Xestoleberis 属，Paradoxostoma 属，Cytherois 属が確認された。また，潮だまりはとなり合わせでも，数十センチの高度差があれば，そこに生息する貝形虫相が異なることが分かった。すなわち，上段（古い段丘面）ほど，塩濃度の変化に耐性を持つとされている分類群が優占し，下段（新しい段丘面）ほど，いわゆる海生種といわれる，沿岸で普遍的に報告されている分類群が優占した。
【研究の考察・反省】
上記 1 〜 6 について以下に考察・反省を示す。
1．浅間前掛火山ではその活動初期の 7900 年前頃に噴火が相次いだことが考えられる。浅間火山は 18 世紀に大規模噴火の記録があり，首都圏まで火山災害の影響を及ぼすポテンシャルを有していることから，より古い時代も含め活動の全貌を明確にする必要がある。今後，箱根火山についても同様の検討を行う予定である。
2．今回は標本に影を作らないようにライトを当てて撮影を行ったため，3D モデルの色味が自然光の中で観察する場合の標本の色と異なった。今後この点に関して改善が必要である。
3．断層近傍での古地磁気方位，帯磁率異方性測定などによって変位が不明瞭な箇所での断層通過地点の推定が可能であること考えられる。今回の結果を踏まえ，阿寺断層帯全体の運動像を推定していく予定である。
4．富士山の深部低周波地震の基本となる周波数が 1 〜 2Hz の範囲にあることは，震源に基本となるスケールが存在し，繰り返し活動していることを示唆している。この結果が他の地域についても成立するのか，検討する必要がある。またスペクトルの特徴を説明する震源の物理モデルを構築することが課題である。
5．地震動による井戸の水位変化については，地震動によって帯水層の間隙水圧が瞬時に上昇する物理機構の構26

築が必要である。また，本研究で行った実験では，砂の割合が大きな試料で位相差が確認できなかったのは，データの測定インターバルである 0.5 秒（2Hz）よりその差が小さいためであると考えられる。今後，より高速なデータ収集を行い，位相差を捉えることを試みる。また，地震動による水圧の変化に関連した空隙部の体積変化に起因した内部構造の定式化に関して，ファブリックテンソルなどによる検討を行う。
6．館山湾およびその周辺域の貝形虫相は Frydl（1982）の報告あるが，Dolerocypria 属や，間隙性貝形虫類は初めて確認された。これは試料採取地点や採取方法の違いによる可能性が否めない。長期的変化の検討ため，採取方法と採取地点を厳密に同じにしなければならない事が反省点として挙げられる。
【研究発表】
Maya Yasui, Masaki Takahashi, Tatsuo Kanamaru（2018）High resolution stratigraphy of pyroclastic fall deposits of
Asama-Maekake volcano since 10ka based on trenching and 14C datings -1- : Result of trenching and tephra-stratigraphy,
Japan Geoscience Union Meeting 2018, May 20, SVC43-12.
金丸龍夫・竹内真司・安江健一・広内大助（2018）岩石磁気学的手法を用いた活断層評価の試み，日本地質学会第125 年学術大会。
【研究成果物】
安井真也・高橋正樹・金丸龍夫（2019）浅間火山火車岩屑なだれ堆積物の再発見―浅間家畜育成牧場および周辺地域の火山地質―, 日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要，54, 123-142
高橋正樹・安井真也・金丸龍夫・山下大輔（2019）浅間前掛火山テフラ・トレンチ調査により得られた降下軽石の全岩主化学組成―浅間前掛火山における最近 1 万年間のマグマ主化学組成の時間変化―
然科学研究所研究紀要，54. 143-172

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日本大学文理学部自