神奈川県の箱根山では今年の 4月から火山性の群発地震が増加し， 6月30日にはごく小規模の噴火がみられた(表) 多くの人が、訪れる観光地で何が起こったのだろうか

2001年から現場で火山ガスを採取している東海大学の大場武博士に話を聞いた

群発地震が起こる 2
1
1前の様子です.たっぷり水があっ

群発地震と火山ガス
一一箱根山ではどのような調査をしているのですか?

たのに，地震が増えてから行ったら蒸発していて何もな

大場

箱根山にはカルデラがあり，その内側に中央火口丘

い(写真 I右).図 1の色丸の地点は，もともと林だったという小さな山があります(図1).この山の北斜面に大涌のですが，木が全部枯れて倒木になっていました.地面谷とよばれる火口があり(図 1b色丸)，ここと，大涌谷のから出る高漏の蒸気に根っこが耐えられなくて枯れたの駐車場近く(図 1b黒丸)の 2筒所で， 201
3年 5月から月にです.

1回火山ガスを採取しています.ガスの化学組成と，安定一 一地震が増えてからは見た目にもわかるような異変が起同位体比，水蒸気に含まれる重酸素，重水素の同位体比をこっていたのですね.火山ガスを調べることで，何がわかるのですか.

測っています.

大場

大涌谷では，あちこちで蒸気が出ていて，それと 一緒にガスは， 三酸化炭素をたっぷり含んでいます.この高温の温泉水も湧いています(写真1) 左側の写真はちょうど

左は 201
5年4月241:1，右 は5月8/ノ.
}
22/ノ//UJ0

マグマは温度が 800 C以上あり，そこから出てくるr日のもの.
写 真 1 温泉水の変化

201
5年 9月

現代化学

ガスが，亀裂を通じてゆっくり地表近くに上がってくる

表箱根山で観測されたおもな現象t (2015年)と地表に到達する前に，地下水と混ざります.地下水は4月 26日 火 山 性 の 群 発 地 震 の 増 加

硫化水素が多いので，これらが混ざると，二酸化炭素と硫

5月 4日

大涌谷で蒸気の噴出量増加

化水素を含んだガスが出てきます.火山活動が活発になり

5月 5日

箱 根 町 湯 本 で 震 度 1を観測

5月 6円

火山周辺警報発表 l噴 火 警 戒 レ ベ ル を 1 (平常)から 2(火山周辺規制)にひき上げす.つまり火山ガスを調べることで，火山の状態を評価で5月 8円

火山ガス採取(大場ら)きます.

5月 10日 箱 根 町 湯 本 で 6回 以 上 の 有 感 地 震

一一群発地震に関連して火山ガスに変化はあったのでしょ6月 2
9日 火 山 性 微 動 の 発 生 . 大 涌 谷 で 沈 降 物 確 認 . 新 た なマグマからのガスが増えると， 二酸化炭素の割合が増えま噴気孔を確認、うか.
大場

2013年の 1月にも群発地震が少し増えたのですが，噴火
6月 30円 ご く 小 規 模 な l

I
噴火警戒レベルを 3(入山規制)

へひき上げ
火山ガス採取(大場ら)

それとほぼ同時期に二酸化炭素/硫化水素のモル比が増えました.その後，地震が減るとモル比もすぐに下がりまし7月 1日

ごく小規模な噴火

た.今回の群発地震でもモル比が急上昇して 6月下旬に

7月 2日

30日 に 確 認 し た 噴 気 孔 が 拡 大 し ， 白 色 の 噴 煙 を 勢ピークに達し，それから少しずつ低下しています.
一一ー地震とガスの化学組成に相関が見られたと.
大場

今回も群発地震の増加に伴って急に二酸化炭素の割合が増えましたが，増え方が 2013年のときよりも速いのいよく放出

7月 1
4日 火山ガス採取(大場ら)
7月 21日 火 山 灰 を 含 む 噴 煙 を 確 認
7月 28R 火 山 ガ ス 採 取 ( 大 場 ら )T 色づけした日は現地調査を行 った日を表す

N351
5'ロ

国コ

N351
3'
07'
E1385

E1391'00E1392.
5'0a) 箱 根 山 の 中 央 火 円 丘 付 近 の 地 形 図 b) 太 線 枠 内 の 拡 大 図 . 黒 丸 ( 大 涌 谷 駐 車場 近 く ) と 今 回 新 た な 噴 気 が 上 が っ た 色 丸 の 2箇 所 で ガ ス を 採 取 し て い る .
図 1 火山ガスの採取地点
現代化学

2015年 9月

23回

固-~~号事司li~~淫・!r.~咽
地下水

熱水だまり

シーリングゾーン 1↑↑ 地下深部からのマグマの上昇a) 地下深部からマグマが上昇してくることで，マグマだまり付近の圧力が上昇しマグマの地表への噴出を伴う激しい噴火が起こる. b) 地下にシーリングゾーンが形成され，マク柿マ性の火山ガスが日詰まりを起こす シーリングゾーンが壊れると一気に多量の火山ガスが噴出するが，マグマ自体に変化は起こっていない.
図 2 マグマ噴火とシーリングゾーン崩壊による水蒸気爆発です.また，有感地震が 2
01
3年には l回も起こっていない

二つの説のに対し，今回は頻発しています.これらを総合的にみ一一今回マグマ性のガスが増えた理由は?

て，もしかしたら水蒸気爆発が起こるかもしれないと考え大場ていたら実際に小規模な噴火が発生しました(タイトル写

0kmくらいにマグマだまりとよばれる，マグマが蓄積
下1真，写真 2参照).放出した火山灰を調べたところ，熱水している場所があるとされています(図 2).そのマグマだだまり(図 2参照)で生成したと思われる鉱物(パイライ

まりのさらに下から， 二酸化炭素に富んだマグマが，上昇ト)が検出されました.また火山灰に付着している水溶性してきたのではないかと.この場合には地表に出てくるガ成分の塩化物イオン /硫酸イオン比が温泉水の値に近く，スが増え，それと共にマグマが地表に上がってくる恐れが熱水だまりが噴火の源と判断できます.つまり水蒸気噴火あります.これは，今後マグマ噴火が起こるのではないかです.という考え方です(図 2a).

問題はそれで、す.可能性として二つ考えらます.地

マグマから出てくるガスが梢えると，熱水だまりの圧がもう一つは，マグマだまりのまわりにシーリングゾーン高まった状態になります.そうすると，地震は自然に起こというバリアができるという考え方です.シーリングゾー

ります.なぜかというとンとは，いわゆる熱水性の二次鉱物で，約 400Cの流体か

普段は石と石は圧力でくっつい0て，安定した状態ですが，その隙間に流体があると，石のら沈殿する鉱物です.具体的には，石膏や，硬石膏，聞の接触が弱まります.すると緩んで動いてしまう.だか

ウパン石，パイライトなどでできています.流体は平面的

ら地震が多発しているというのは熱水だまりの流体圧がな亀裂を通じて流れており，鉱物が成長すると自分で通路高い状態です.おそらく熱水だまりから亀裂が成長し，地を塞いでしまいます.たとえば水道管に水垢が詰まって，表に到達したのだと思います.それが 6月 30日の噴火でし出が悪くなるのと同じです.シーリングゾーンが完成する

た.

と，マグマは常にガスを出し続けるため，圧が高まり，あミョ

あか

24201
5年 9月

現代化学

201
5年 6月 30日撮影.
写真2 大 涌 谷 付 近 の 噴 煙 の様子るとき耐え切れずにパーっとガスが噴き出ます(図 2b).

(8D= 0%0) を基準 (0) にしてそこから増えたらプラス，地表では火山活動が活発になったかのように見えますが，減ったらマイナスとします(下式).

地下深くのマグマ自体に 変化 が起こっているわけではな
く，たまったガスを出し続ければいずれ収束するという考r(D/Hいl
8D=~ 一一~ - 1 ト x 1000L(Dβf)海水j(%0)

日本のような沈み込み帯では，沈み込んだプレ ートが海えです.

水や粘土鉱物をマントルに運び，そこでマントルの熱によマグマに変化が起こったわけではない

り分解され水が発生します.その水がマントルの一部を溶

今回の場合 はどちらの説が有力なのでしょうか.
大場

それを確かめるために使ったのが同位体です.水蒸気に含 まれる重水素 (D)の相対比 (8D) について，海水① マグマの発生↑② 水とマントルが反応

↑

沈み込む

③沈み込んだ粘土

プレート

鉱物が分解され水か'発生

ヒ? ....
いう ー 箱 根 山 は 北 米 プ レ ー ト の 上 に 乗 っ て い て ， そ の 下 に
フィリピン海プレ ート が 沈 み 込 み ， マ グ マ を 発 生 さ せ て い る

東海大学理学部化学科教授 理学博士 1961年 神 奈 川 県1988年 東 京 工 業 大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 化 学 専に 生 ま れ.
攻博士課程を修了 箱根山や草津白根山などの国内火山の地球化学的研究やカメルーンにある火山湖の研究を行う.
火山性ガスの化学組成や安定同位体比を定期的に調査・観測することで火山活動との関連を明らかにしている

図 3沈み込み帯とマグマの発生

大 場 武 (おおば ・たけし )博 士

二つのプレートが衝突し片方のプレートが滑ってもう 一方のプレートのマントルの下に沈み込んだ場所を沈み込み帯と現代化学

2015年 9月

25

火山活動を捉える
一一普通は火山の測定というと， どのようなことをするのでしょうか.
大場 おもに地震や地殻変動の観測です. GPS(全地球測位システム )を使って地殻の変動を捉えます 地震観測では，要するに，ある領域のどこで地震が起こっているか i
奈さと規模を観測します
一一このような手法だと，今回あった二つの可能性の区別はできるのでしょうか.
大場難しいと思います だから，化学的観測によると，そんなに心配する必要がないということです.ですが，熱水だまりの内部圧力が高い状態がしばらく維持され，地下構造が亀裂で弱くなっているので¥今後も小規模な水蒸気爆発の可能性を考えておくべきです.
一ーほかの火山についても化学的な測定は可能で、しょうか
大場 これをすべての火山に適用するのは無理です.たとえ〈ちのえらぷば口永良部島は，マグマが関与しているのが明白なので.箱根とは別です.火山ガスの採取は人間が現場に行って行わなければいけないので.噴火している火山だと危険です. もちろん，噴火している火山でガスを取ることができればいろいろなことがわかると思いますが.現時点では不可能です.本
当は地震観測のように機械をポンと置いて，それで化学組成とか同位体比がわかったらいいんですが，夢のまたll!'で、しょうね.
一一一最近，箱根以外でも火山の話題をいろいろと耳にしますカf

大場 これは，昔は気づかなか った細かい地震まで計調IJできるようになったため.各地の山で火山性地震が増えているかざおうのように見えるということです たとえば，蔵王山は火山性の地震が増えましたが，昔だ ったら気づかなかったかもしれません

マグマが発散するガスは海同位体比が上がってきたのです.実は同じことが 201
3年 8水の同位体比を反映します(図 3).ただ，海水そのものや月から 2014年 4月にかけてにも起こっており，おそらく箱‑OH) を海底にたくさんある粘土鉱物はヒドロキシ基 (根山はこの現象を繰返しているのだと考えています.このもっているのですが，一 OHは 同 位 体 比 が 低 く ， マ グ マ 性

見方でいえば，今回は単にシーリングゾー ンができて，そのガスはそれらが混ざったようなものなので. oD値 は ‑れが擦れただけということです.つまり，今はガスのくる20%。くらいになります.一方で地下水は ‑60%。くらいと，量と出る量のバランスが崩れてかなり差があります.つまりマグマ性の蒸気と地下水のれてくるガスが増えたために内圧が上がって地震が増え，混ざり具合によって同位体比が上がったり，下がったりし水蒸気爆発が起こったりしている.だからいずれガスが抜。くらいます.それを調べた結果，今年の 1月までは一 50%けてしまえば，もとに戻ると考えてい ます.

た、ったのですが. 2月から群発地震が起こる 2日前までの一一化学成分を解析することで，これ までとは別の視点で聞に，急に減っていったのです.そして地震が増えてから火山活動を捉えることができるのですね.先生は火山活動は急にもとに戻りはじめていました.その後はあまり変動の予測を目的にしているのでしょうか.

が見られません.

大場予測というよりも，今火山がどういう状態にあるの融してマグマが発生するので一一急に減るということはマグマの活動が活発になった

シーリングゾー ンからもかを，火山ガスなどの分析を通じて評価 し ているのです.
火山活動が盛り上がりつつあるのか，低下傾向にあるのかとは考えにくいですね.
そうです.おそらく 2月からはシ ー リングゾーンがを診断するような感じです.箱根山の計測も，火 山の噴火あったのではないかと考えられます.ガスが貯められて，を予測するために最初から意図してやったもので はなく，マグマが発散する重水素濃度が高いガスの寄与が減ったた

測ってみたらこんな面白い結果が出てきたのです.めに，地下水の寄与が相対的に増えて重水素の同位体比が一一観測を定期的に続けることで，目で見える現象と， 化

下 が っ た の で は な い か と . そ れ が 5月 に シ ー リ ン グ

学的な変化の関係が明らかになっていき ますね.本日はあゾーンが壊れて，急にマグマからくるガスが増えたので，りがとうございました

大場r論点』欄への投稿をお待ちします「論点 Jは，みなさんの自由な発言の場です.学問や技術，教育や研究，あるいはもっと身近な日常生活に関することなど，テーマ，内容は一切制限致しません.

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.1必ず付記してください.
脅 年齢，職業 1
食掲載分は薄訴すを豆します.

送り先〒112‑0011
東京都文京区千石 3‑36‑7側東京化学問人現代化学編集室
言命点イ系

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kd‑p
bl.com2015年 9月

現代化学