国立防災科学技術センター研究連報第23号

1976年3月

550．34：624，131．55：551．21（528．1）

火山列島硫黄島の地盤振動特性

3−2

熊谷

貞治

国立防災科学技術センター

On

theChamcteristics（Sulphur

第2研究部ofMicrotremor

lslmd），Vo1canoim

Iwojimalslands

By
Teiji

Kumagai−W10ηα1伽∫θ〃Cんα〃〃μ〃∫刎〃伽リε1〃0〃，τ0κγ0Abst1＝actThe

microtrcmor

18．1975inobscwation

Iw〇二iima（Su1phur

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analysis

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1．まえがき
火山列島硫黄島において地盤の微動を測定し，その特性による地盤の分類と地質構造からみた分類との比較および島内で地震観測を行なう場合に必要なノイズレベルについて報告する一2．測定の概況
この島は地質構造からみて南から摺鉢山地区，千鳥ケ原地区，元山地区に分けられるのでそれぞれに測定点を選んだ図1．

在島中気象じょう乱により測定期間が短かくなってしまったために島の北西部分での測定ができなかった．

2．1測

定点

2．1．1元山地区
粟津壕：全長が約624mの地下壕で凝灰岩の中を掘削している．地震計は測定者の安全とノイズレベル（16mより奥に人いるとしば）くび）間道路σ）下となり自動車などσ）人為的なノイズ

一43一

国立防災科学技術センター研究速報第23号

1976年3月、艦ノ〃／〃，、ノξ
パlI

彰ノ日．

＾LT・zノ∵ん1、．脇、／！ノ汲簑

図1

測定点分布（基図柱1：25000の地形図，国土地理院発行「いおうとう」を使用）●：微動測定点○：地震観測予定点
x：風の観測点を受けやすい）を考慮して坑口より約7m（地表下約2m）の地点に設置した（写真．、里1）．

南方空炊事場跡1ギンネム，タコ，ガジ
ュマルのジャングル中に残された戦争中に建造されたコンクリート制の炊事場跡で，長さが約10mで厚さ30㎝程度の壁でところどころにマドがあいているのでここに地
写真1震計を設置した（写真2）．

粟津壕の内部

一44一

火山列島硫黄島の地盤振動特性一熊谷

淋
箏，パ

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一ノ」へ

写真3

人山壕内に設置された地震計

写真2 南プ∫空炊一舞場跡σ）嘩
σ）銃眼？に地震、汁を設置した．

写真4 写貞び〕向ってノ1三側σ）ト・一チカ内に地震計を設置した．

トーメカの千前で片らしきもσ）が露出しているところが阿蘇瑚

写真6 安山片質溶篶．Lに建立した観音像，地農．；七・はニソ〕子ゴ内｛をイ史刷。

写真5 旧r鳥飛行場滑走路止に設置された地後方は摺鉢川
天山壕：全長が約161mび）地卜壕で凝灰杵ソ川・を榊Iillしている．こσ）壕は温度が47℃にも達することや，壕内ということか「』やはり測定者σ）安令を考えて坑口より約6mσ）地点に地震計を設置した（写真3）．

一一45一

国立防災科学技術センター研究遠報
2．1．2

第23号

1976年3月

干烏ケ原地区

阿蘇台断層付近のトーチカ：戦争中建造されたコンクリート製の半地下式のトーチカで，すぐ西側を本島でも最大級の落差と変動を示している阿蘇台断層がほぼ南北方向に走っている（写真4）．

千鳥ケ原B断層：旧千鳥飛行場の第1滑走路跡で米軍がアスファルト舗装を施したものである．地震計は千鳥ケ原B断層より数m北側のアスファルト上に設置した．
滑走路跡の東およぴ西側はギンネムの林である（写真5）．

2．1．3

招鉢山地区：大きな溶岩の上に観音像が建っており・その台座に地震計を設置した．付近一帯はギン

写真7

ネムの林でゴムの木が散在している（写B1ock真6）．

以上の6地点で今回測定したが，こ彦動観測中の測定部分を示す・

diagra而recording

8eigmograph 、、、。。i、、、、．、、、
amp1ifier∪．、。、、、、、、の他元山地区の記念岩，霧島，眼鏡岩，

T＝1ニニ；二：；二：tape

OSeC，P胤．皇熱．

】＝adio。。。、、、、i、、

元山，千鳥ケ原地区の高砂台の5地点で測定することを試みたが前述のよう

Pen writing、、。。d、、、、y、。、1，1，k

な理由で測定できなかった．

2・2測定系

図2測定のダイヤグラム

各測定点の比較を容易にするため測定系および測定時の感度は全く同様にして測定を行なった．移動測定の状況を写真7に示す．

使用した地震計は，固有周期が1秒の上下動でその出力は増幅器と結線した場合2．2Vo1t／kineである（地震計名：IMV製のVp−9212−V）．
増幅器は・10Hzで検定したところ増幅率が59．6dbであった．なお，この増幅器（国際電表1

蘭測定点の位置，期間と風向

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T沁1■I．01，㏄w■血oIl

0BSERVATlON
POINT

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WIND

DlRECT10N SP既Dk）hl1舳州1975．〕．16．08h15nl−1Oh15m

290

1り75．二≡．16．1〕h13nト14h15111

28022klu2h〕

1975．2．17．08hlOm一！Oh13m

320

1Okt09h〕

29014kt｛12h）27008k一｛09h）

300

IOkt

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一46一

T12h，

火山列島硫黄島の地蛙振動特性一熊谷

子製のGPA−402）はO．1−100Hzまでほぼフラットの特性を有している．
記録は，磁気テーブ（記録計はTEAC製のR−70）に行ないこの再生はインク書きのレコーダーで行なった．

測定点の位置，測定期間，風の状況を表1に示す．なお，位置は国土地理院発行の5000分の1と25000分の1の地形図より算出した．測定のダイヤグラムを図2に，風の測定点は図1に示す．

讐合蟹3。測定結果と問題点

守、祢

3．1

び、｝、：」j、笥￠サ．出。．｛ll…

微動のパワースペクトル各測定点とも測定した2時間についてインク書き記録紙に再生した．目視で，再生した記録のなかに人為的ノイズ等が含まれていないと思われる中から1分間を抽出してバワースペクトル

図3

バワースペクトルと似動の記竈

を求めた．
い

・

各測定点におけるパワースペクトル

仲二一■．・、．

企凶3」と微動の記録（バワースペクトルを求めた部分）をそれぞれ図3から図8に．、．．，私も箏示す．

一

3．1．1

ムτ・五㌧

粟津壕：1．2−1．4Hzをい

当オ当二δ・

ピークとしてO．2Hz，2．4Hzでバ念帥ヤ．

、、工H8，8

く臓占〜

サJヨ、竈二｛丞三イ｛；iワーはピークの約10分の1に滅衰する．

クラックは多いが凝灰岩上に地震計を設置したことによると考えられるバワーの分布を示している．地下壕であるこもかかわらず600−700μkineとノイズレベルが高いのは測定点が坑口付近で地表からの深さが2m程度のため地表のじょう乱が十分滅衰していないと考えられる．すなわち，地震観測の予二．

図4

一47一

バワースペクトルと口助の記ξ第23号

国立防災科学技術センター研究速報

1976年3月

備測定として，1974年に坑口より約50m付近（深さは10数m）で測定したところ180μkine以下という結果が出ている．また，同じく武蔵野壕内のノイズレベルも180μkineであった
（図3）．

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3．1．2

鮒 ． 細口蜘南方空炊事場跡：1Hzを∴嘩をピークとして，O．2Hz，3．8Hz

一魁︑オ欄．

刊．、一」，オψ舳糾二はoが増している．

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一ジ

まず1Hzにピークがあるが，総合倍に

モ1l．

しかし，3．8Hzを越えると再びパワー

一、、

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オ、†示二け．逆．『；■｛一一・・■でピークの約10分の1に減衰している．

、1一．コ1蝋鴫玄・Q率曲線でみると1．7Hz付近から側定系．，滋＝て］o．

一・一戸．

＾．

凸一｛．

・1・1の倍率は下降し，1Hzでは倍率がフラ5呉割ま口■一一ットになる部分の75％前後であることを考えるとこの地点の1Hzのバワーは辛一二！■．

鮒、1

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図示した以上に卓越していると充分考，r■・，

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この原因として地震計を設置したコンクリート製壁の岡有振動が当然考え

，1

■

図5

バワースペクトルと仮動の記曇

図6

バワースペクトルと傲動の記録上に地震計を設置して測定していないため対比することができなかった．このことは，今後地震の観測点として使用する場合留意しなければならない．

3．8Hzを越えてからパワーの増加している点はガジュマルやゴムの大木が付近に散在していることなどジャングルの中であるので風の影響が考えられる．

風のないときであればノイズレベルが平均200μkine前後のこの島では良好な地震観測と思われる．

微動の測定時にこの場所で風速の測定はしていないが，測定時間12時13分一14時15分に対して12時に居住区の気象観測点（図1）で測定した平均

一ぼ鰍、ト

えられる．

られる．しかし，測定時に直接凝灰岩

6・一48一』

一火山列島硫黄島の地蝿振動特性一熊谷

風速は11−3m／sであった．風の状態の変化が記録紙からは認められなかったので，この測定点はこの程度の風速があると平均的ノイズレベルが900μkineに達すると思われる（図4）．

3．1．3

天山壕：1．2−1．4Hzをピークとして0．2Hz，2．6Hzでピークの約10分の1にパワーが減衰する．測定点が地下壕で織斗パ）〜球き竈蜘あり居住区から2㎞程度離れているこ庁1H卜／、SH｝芋0）となどでノイズレベルは200μkine・前後と低い．また風の影響を受けにく⑭靱△・享舳〃叫い環境にあるため10Hz以上のバワーは，ピークのバワーに比較して2桁程オ箏

度も減衰している．この地点は今回測「風三丁㌻貢I訂；」曲†・．

㈹耐鮒川■定した6ケ所のなかで最も地震観測点として良好な場所である（図5）．

豊〉圭

3．1．4

阿蘇台断層付近のトーチカ：

1．6−1．8Hzをピークとして，1．0

Hz，3．6Hzでピークねパワーの10分の1に減衰する．平均的ノイズレベルは1，600μKineと非常に大きく地震
図7

観測には適さない．

バワースペクトルと似助の記ξ

この測定点には阿蘇台断層を中心とした広い噴気帯が近くにある．この噴気帯では1971年10月頃20−30m四・｛司方で深さ10−20m程度の陥没が発生した．噴気帯は著しく粘土化している

い玄づむユなど噴気活動の活発なところであるたヲー一、・榊め微動が大きいと考えられる（図6）．

公二1．榊岬

3．1．5

干鳥ケ原B断膚：1．8Hzと2．8Hzをピークとして低い方はO．6

Hz，高い方が3．4Hzでパワーがピークの1O分の1に減衰する．
今回行なわれた測定点のうち同じく・らいのピークを2つ持つのはここだけで何故2つになったかについてはよくわからない．ここは他の測定点と特に

図8

バワースペクトルと似動の記録

一49一

異なる条件下にある．すなわち，飛行国立防災科学技術センター研究速報第23号

1976年3月

機（太平洋戦争末期頃までの機種）の発着に耐え得るだけの厚さをもったアスファルト舗装の滑走路で，その幅は約25m，長さは断層で切られているところまでとすると約150mあり約3，800㎡のいわゆる薄い地震計台である．このような地震計台が砂層の上にのっている場合地盤の振動特性とどのような関係にあるか今後機会を捕えて比較検討する予定である．ここの平均的ノイズレベルは900μkineで地震観測には適さない（図7）．

3．1．6

南観音：1．2−1．4HzをピークとしてO．4Hz，2．4Hzでバワーがピークの10分の1に減衰する．平均的ノイズレベルは1，600μkineと今回の測定点のなかでは阿蘇台断層付近のトーチカとともに大きい。

微動の大きい原因として測定点が海岸まで約400m，摺鉢山の噴気帯まで約400mの距離にあることから波浪や噴気活動が考えられる．

しかし，ピークの位置は岩の上にもかかわらず低い周波数である点が問題であるが，バワーが10分の1まで減衰する周波数の幅が2Hzとせまく岩盤らしい分布の形状を示している

（図8）．

3．2

地盤の周波数特性と地質構造

パワースペクトルの卓越周波数をみると千鳥ケ原B断層と阿蘇台断付近のトーチカのグルー

プとその他の地点の2つのグループに分けることが出来る．
前者のグループは千鳥ケ原台地など問結の進んでいない砂の堆積層の地帯で，後者は元山と摺鉢山σ）火山噴出岩による岩盤地帯で，微動の周波数特性からのグループ分けと地質構造からみたわけかたと一致している．

しかし，岩盤の方が固結の進んでいない堆積層よりも微動の特性としては高い周波数が卓越するとr般に言われているのに対し，当地では堆積層より成る千鳥ケ原台地型（仮称）の卓越

周波数が1．8Hz以上あって噴出岩型（仮称）の測定点のものは1．4Hz以下である・
こσ）原閃は不明であるので他の地点も測定し今後検討を加えたい．

表2測定点別σ）卓越周波数とノイズレベル

Table2．P肥domimnt
Obscwation

point

Freq．m4Noise

Prcdominant

frCqu㎝Cy

Low

Leve1

Attennation

freq、

freq．

High

Noise1eve1

freq一

1．2＿1．4Hz

O．2Hz

2．4Hz

600＿700kine

1．OHz

O．2Hz

3．8Hz

900（200）kine

TENZAN−GO

1．2＿1，4Hz

0．2Hz

2．6Hz

200kinc

ASODAl−IlAULT
FUKlN TOHCHIKA

1．6＿1．8Hz

1．OHz

3．6Hz

1600kine

MINAM1−KANNON

1．2＿1，4Hz

O．4Hz

2．4Hz

1600kine

1．8，2．8Hz

O．6Hz

3．4Hz

900kine

AWAZU−G0
NANPOKU

AT0

SUIZlBACHIDORlGAHARA
BトAULT

一50一火山列島硫黄島の地盤振動特性

4．まと

4．1

熊谷め

今回測定した測定点σ）中では大山壕および南方空炊事場跡がノイズレベルが低いので地震観測点として使用出来る．ただし，1974年び）地震観測σ）干備測定によれば粟津壕も坑口より50m以上0）地点および武蔵野壕ではノイズレベルが低く，地震観測点として適している．
4．2

噴出岩地帯と砂の堆積層地帯で微動の周波数特性がことなる。

4．3

微動σ）卓越周波数は噴出岩地帯より堆積層地帯σ）方が高い。

4．4

本島における微動の卓越周波数とノでズレベルを測定ごとにまとめると表2に示すようになる．

4．5

本島で計岡されている地震観測は，これら微動測定σ）結果から武蔵野壕内で行なうσ）が記録場所とσ）距離や保守作業ひ）容易と安全からみて望ましい所と考えられる・

なお，笠原（1975）によればr元山凝灰岩層では，5〜8Hzにピークを持ち千鳥原砂礫層
では，2〜3H・にピークを持っている」と報告され，本報告と卓越周波数の位置が千鳥ケ原粒砂層と凝灰岩層では異なっている．

これは，笠原（1975）の微動測定点は地表であるク）にたいして筆者の測定点は地下壕やトーチカなど建造物であるため測定点の差によることも考えられる．こ（1）点に関しては今後検討を加えたい．

終りに，観測に御協力いただいた海上自街隊山本達雄氏，まとめにあたっていろいろと御助言をいただいた気象研究所田中康裕氏，パワースペクトルの計算をしていただいた当センター

第3研究部勝山ヨシ子氏に記して感謝いたします。

参 考 文 献一色直記（1968a）：硫黄（火山）列島硫黄島σ）地質，硫黄島総合調査報告、3■11，国立防災科学技術センター

津屋弘蓮（1936b）：火山列島硫黄島に就いて，火山・3・28…52
笠原稔（1975）：小笠原硫黄島の最近の地震活動と微動について，火山，第2集・20・2・106（1976年1月30目原稿受理）

一51一