フィリピン・タール火山における電磁気学的手法による火山監視原田誠・笹 井 洋 一・J. Zlotnicki・田 中 良 和・長 谷 英 彰・J. P. Sabit・

J. T. Punongbayan・J. M. Cordon Jr.・E. U. Villacorte・E. G. Corpuz・長 尾 年 恭Monitoring of volcanic activity of Taal Volcano（Philippines）
by electromagnetic methods
Makoto Harada, Yoichi Sasai, Jacques Zlotnicki, Yoshikazu Tanaka,
Hideaki Hase, Julio P. Sabit, Jane T. Punongbayan, Juan M. Cordon Jr.,
Edgard U. Villacorte, Ernesto G. Corpuz and Toshiyasu Nagao

東海大学海洋研究所研究報告第 29 号（2008），9 − 28 頁別刷
Reprinted from Bull. Inst. Oceanic Res. & Develop.,
Tokai Univ.（2008）, 29, 9−28

東海大学海洋研究所研究報告第 29 号（2008）9 − 28 頁

Bull. Inst. Oceanic Res. & Develop., Tokai Univ.（2008）, 29, 9 − 28

フィリピン・タール火山における電磁気学的手法による火山監視原田誠 1）・笹 井 洋 一 2）・J. Zlotnicki 3）・田 中 良 和 4）・長 谷 英 彰 5）・J. P. Sabit 6）・

J. T. Punongbayan 6）・J. M. Cordon Jr. 6）・E. U. Villacorte 6）・E. G. Corpuz 5）・長 尾 年 恭 1）

Monitoring of volcanic activity of Taal Volcano（Philippines）
by electromagnetic methods
Makoto Harada 1）, Yoichi Sasai 2）, Jacques Zlotnicki 3）, Yoshikazu Tanaka 4）,
Hideaki Hase 5）, Julio P. Sabit 6）, Jane T. Punongbayan 6）, Juan M. Cordon Jr. 6）,
Edgard U. Villacorte 6）, Ernesto G. Corpuz 6）and Toshiyasu Nagao 1）

Abstract
We have carried out electromagnetic（EM）monitoring of Taal Volcano, Philippines. Taal is a basalticandesite volcano which has had 33 eruptions in the historic times and is located close to Metro Manila. On
Taal, various geophysical and geochemical observations have been conducted, but not the EM monitoring.
A cooperative project for EM studies between PHIVOLCS and EMSEV/IUGG has recently been started.
Measurements of total magnetic ﬁeld（TMF）, self-potential（SP）, ground temperature and CO 2 degassing

1） 東海大学海洋研究所地震予知研究センター〒 424-8610 静岡県静岡市清水区折戸 3-20-1

Earthquake Prediction Research Center, Institute of Oceanic Research and Development, Tokai University,

3-20-1,

Orido, Shimizu-ku, Shizuoka 424-8610, Japan2） 東京都総合防災部〒 163-8001 東京都新宿区西新宿 2-8-1 東京都庁

Disaster Prevention Division, Tokyo Metropolitan Government,

2-8-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo 163-8001,

Japan3） CNRS, Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand
24 Avenue des Landais 63177-AUBIERE Cedex, France4） 京都大学地球熱学研究施設火山研究センター〒 869-1404 熊本県阿蘇郡南阿蘇村河陽 5280

Aso Volcanological Laboratory, Kyoto University,5） 北海道大学地震火山研究観測センター

5280, Kawayo, Minami-Aso, Kumamoto, 869-1404, Japan〒 060-0810 北海道札幌市北 10 条西 8 丁目

Institute of Seismology and Volcanology, Hokkaido University,
060-0810, Japan
6） Philippine Institute of Volcanology and Seismology
C. P. Garcia Avenue, U. P. Campus, Diliman, Quezon City, Philippines（2008 年 1 月 21 日受付／ 2008 年 1 月 31 日受理）

Kita-10, Nishi-8, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido

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誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

were made during the ﬁrst survey in January 2005. Distinct anomalies in TMF and SP were found in
the geothermal areas in Taal. Repeated survey in February detected changes in TMF up to 10 nT andenhancement of positive SP anomaly during the one and half-month period, when the surface geothermal
activity was high. Field campaigns have been conducted 10 times by December 2007. Continuous
measurements were started on SP, and ground temperature in November 2005, and TMF in December 2007
in the geothermally active areas in the Volcano Island. These EM measurements combined with mechanicalones will uniquely contribute to clarifying the eruption mechanism and the magma plumbing system of Taal
Volcano, which will lead to the prediction of volcanic eruption.

緒言流系と噴火機構の解明，②マヨン火山の電磁気学的監視手法の検討，③マリキナ渓谷断層の電磁気学的構造

近 年， 火 山 に お け る 電 磁 気 学 的 手 法 を 利 用 し た探査，地震発生ポテンシャルの評価，④フィリピン断活 動 監 視 が 広 く 行 わ れ て き て い る（e.g. Yokoyama,層系の電磁気学的構造探査，が含まる．EMSEV から1969 ; Yukutake et al., 1990a, 1990b, 1990c ; Tanaka,

は日本およびフランスの研究者がフィリピンへ派遣さ1993; Hashimoto and Tanaka, 1995; Sasai et al., 1997;

れ，PHIVOLCS の研究者および観測チームとの共同

Zlotnicki et al., 1998; Del Negro et al., 2002; Hase etで上記項目が実施される．当面の研究対象としてター

al., 2005）． 最 近 で は， 地 磁 気 全 磁 力（TMF）， 自 然ル火山（Taal Volcano）が選択され，2005 年 1 月に第一電位（SP），比抵抗構造探査を組み合わせた観測が火回目のキャンペーンを実施して以来，2007 年 12 月ま山活動の推移を把握するための手段として確立されでに計 10 回の現地調査が行われている（Table 1）．

つつある（e.g. Sasai et al., 2002; Zlotnicki et al., 2003;
Byrdina et al., 2003; Zlotnicki et al., in press）．
フィリピン国における火山活動の監視業務は主に
フ ィ リ ピ ン 火 山 地 震 研 究 所（Philippine Institute ofVolcanology and Seismology，PHIVOLCS）により行

Table 1 List of ﬁeld campaigns on Taal Volcano,promoted by EMSEV working group.
Participants are listed in country names ;Japan（JPN）, France（FR）, and Philippines（PH）.

われている．PHIVOLCS の擁する観測ネットワーク
は，地震計，GPS，水準測量，光波測距から構成され，さらに機動観測チームにより精密測量がくり返し実施されている（Lowry et al., 2001; Bartel et al., 2003）．
また，火山湖の水温・PH 測定，火山ガスの化学分析等の情報を合わせて火山周辺域の居住者への警報が発令される仕組みとなっている．近年の電磁気学的手法の進歩を鑑みると，同手法を観測ネットワークに組み込むことで火山噴火の直前期における活動予測の精度向上に役立てることができると期待される．
2004 年 12 月 に 国 際 測 地 学・ 地 球 物 理 学 連 合（International Union of Geodesy and Geophysics，
IUGG）傘 下 の 3 協 会（IAGA，IASPEI，IAVCEI）

タール火山のテクトニクス，
噴火史および近年の活動の ワ ー キ ン グ・ グ ル ー プ で あ る EMSEV（Working

フ ィ リ ピ ン・ ル ソ ン 島 南 部 に あ る タ ー ル 火 山Group on Electromagnetic Study of Earthquakes（120.99°E，14.00°N， 標 高 311 m）は 25 km×30 km

and Volcanoes，議長・上田誠也・東海大学教授）とのカルデラ湖（タール湖）のほぼ中央にあるタール火山

PHIVOLCS の間で，ルソン島南部における地震・火島（Taal Volcano Island）であり，世界で最も標高が低山・テクトニクスの共同研究の推進を目的とした合意

く，噴火危険性の高い火山の一つとして知られているが交わされた．合意内容には，①タール火山の熱水対（Fig. 1）．直径約 5 km の火山島はカルデラ形成後に

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電磁気学的手法によるタール火山の活動監視できたとされ，多くの噴火口が見られる．火山島の中央には直径約 2 km のクレーター（Main Crater, MC）があり，
クレーターの中央は幅 1.2 km，
深 さ 約 80 m の クレーター 湖（Main Crater Lake, MCL）となっている（Fig. 2）．
タール火山を含むカルデラの形成史には諸説あるが，地質調査に基づく最も有力な説では，およそ 14 万年前にデイサイト質の旧・タール火山（Taal Cone）が形成され，2 万 7000 年前から 5 千年

Fig. 1

Location maps of Taal volcano.

前にかけてくり返し発生した噴火活動により，現在の 25 km × 30 km のカルデラ（Taal
Caldera）ができたとされる（Listanco, 1994）．
カルデラ内はタール湖で満たされ，その後の火山活動により，カルデラ中央部に現在のタール火山島が形成された．
火山島には 47 個の火口・火山丘が存在することが確認されており，うち 26 個は tuff
cone，5 個は cinder cone，4 個は maar である．これらは，ベースサージ，火山灰，溶岩流等の異なるプロセスで形成されたものである．火山堆積物で最も顕著なのがベースサー
ジに起因するもので，主に火山島南西部に見られる．この地域には火山弾，噴石，火山礫，火山灰等の火山砕屑物も分布する．Calauit，
Mt. Binintiang Malaki，Pira-Piraso，MC 内部の北崖，Mt. Tabaro では溶岩が見られる（Listanco, 1994）．
火山島では 1572 年から 1977 年の間に 33 回
Fig. 2 Map of eruption centers of Taal Volcano（After
PHIVOLCS, 2003）. Geothermally active areas, basedon our ﬁeld surveys, are also shown.

の噴火が記録されており（Punongbayan andTilling, 1989），多くは水蒸気爆発やマグマ水
蒸気爆発によるものである．MC は，有史以

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誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

来の多くの噴火（例えば 1754 年，1911 年）が発生した

年 9 月からは地震活動が再び活発化し，同年 10 月末

場所である．1911 年の噴火は MC における最後の大には Alert Level が 0（静穏）から 1（低い火山活動）に噴火であるが，火山島と周辺域で 1,000 人を超える犠引き上げられた．2005 年 1 月 9 日には島内で比較的強牲者と，マニラに至る広範囲での降灰をもたらしたい地震が発生し，火山島北部の Pira-Piraso で震度 3（Miguel Saderra Masó, 1911）．火山島での最後の噴（フィリピン震度階）を観測した．さらに，同年 3 月末

火は，1965 年から 1977 年にかけて Mt. Tabaro におい

までに MC 北東部で植生の枯死や MCL 湖面の低下て発生した．1965 年に発生したベースサージでは，熱（約 76 cm）
，MCL の気泡の増加が見られるなど地熱

風がタール湖を西進して対岸に到達し，住人 200 人が活動の活発化に伴う現象が発生した．その後地震活動犠牲になったことが知られている（Moor et al., 1966）．

は静穏化し，同年 6 月には Alert Level が 1 から 0 に1968 年と 1969 年に発生したストロンボリ式噴火では，引き下げられたが（Alanis et al., 2005; Villacorte et al.,

玄武岩質マグマの溶岩流が 1965 年噴火地点から火山

2005; Harada et al., 2005），同年 12 月に地震活動が活

島南西岸にかけて流出した．1977 年に最後の水蒸気発化してからは Alert Level が再度 1 に引き上げられ爆発が発生して以来，噴火は記録されていない．

ている（Zlotnicki et al., in press）．

1990 年代初頭に火山島を震源とする群発地震が発現在の火山島内の地熱活動域は，主に MC の南西

生 し， 特 に 1992 年 2 月 の 活 動 で は 土 地 の 隆 起（10〜岸（Picture A（c）
）から MCL 内部を含む北東岸，北20 cm）や割れ目の発生，MCL 周辺の噴気の活発化が側 の リ ム（Picture A（a））， お よ び 北 側 斜 面（Daang

見られた（Gabinete, 1999; Richon et al., 2003）．2004

Kastila，Picture A（b））に 分 布 す る（Fig. 2）． 特 にPicture A Photos of geothermally active areas on Taal volcano（January, 2005）（a）.
North to North-eastern
shore of MCL.（b）Northern ﬂank of the Volcano Island（Daang Kastila）（c）.
Western shore ofMCL.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

13

MCL 北東岸からクレーター北側の壁面にかけて地熱

端では熱水を含む蒸気が間欠泉のように吹き上がっ活動が著しく，安山岩質の岩石が変質している．また，ている（原田ほか，2005）．一方で，1965 年から 1977

湖岸沿いには所々から噴気があがっており，MCL 北年に活動した Mt. Tabaro 付近では地熱活動の兆候は

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誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

見られない（J. Sabit, 私信）ことから，タール火山のさ 50 cm）の CO2 濃度および温度である．これらの測活動域が MC 内部および北側斜面（クレーターリム〜

定は，MC 内部と火山斜面の同一測線上を 25 m 間隔

Daang Kastila）に移ったと考えられる（Zlotnicki et al.,で行われた．測定ルートを Fig. 3 に破線で示す．

in press）．

火山島における
地磁気全磁力（TMF）・自然電位（SP）観測１．現地調査の概要

ルートは，次の 4 つのコースからなる．
コース 1 北側斜面をクレーターリムからタール湖畔（Pira-Piraso）に至るコース（ルート C 〜 D）
コース 2 北側のクレーターリムおよび斜面 8 合目あたりを東西に横断するコース

第一回目の現地調査は，2005 年 1 月 8 〜 15 日に実施

コース 3 火山島東岸（Calauit）からクレーターリムをされた．調査項目は，地磁気全磁力（total magnetic

経て，MCL 東岸（A）に至るコース．さらに

ﬁeld, TMF），自然電位（Self-potential，SP），地中（深MCL 北東岸沿いに東〜北を計測するルー

Fig. 3 Location map of TMF and SP measurements in Taal Volcano Island in the ﬁrst campaign in January
2005. Measurements were made along the broken lines at every 25 m. Double circles indicate thelocations of repeat TMF survey points. Rectangle near H indicates the area where zigzag survey was
made during the ﬁrst campaign. In this paper, the results of paths A-B（overall length is about 600m）and C-D（do. 2,500 m）are presented. Solid lines indicate the proﬁle lines for the two-dimensionalmodeling of TMF anomaly. Proﬁle G 〜 H 〜 I traverses the geothermal areas from the NE shore of
MCL to Taal Lake by way of Crater rim（do. 3,500 m）. SRTM-3 was used to illustrate the elevation.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

15

Picture 1 1 Photos of the NE shore of MCL.（a）08 January 2005.（b）25 February 2005. The vegetation waswithered within about 2 months. The ﬂags indicate the locations for repeat TMF survey（see Fig. 4）.

Fig. 4 The distribution of benchmarks for the repeat TMF survey points. The points from 01 to 21 were
established during the ﬁrst campaign in January 2005. The points of higher numbers were establishedafter the ﬁrst survey to the 8 th survey in April 2007. Benchmarks are grouped into three areas（Area-A, Area-B and Area-C）to represent characteristic features of TMF variations（Fig. 12）
.

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誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭ト（A 〜 B）と，クレーターの崖下に沿っての銅線でつなぎ一組のダイポールを構成する．一方の計測するルート（A 〜 C）を含む

電極を参照点として固定し，もう一方を 25 m 間隔でコース 4 火山島西岸（Alas-as）からクレーターリム

測線上を移動して 2 地点間の電位差を高インピーダン

を経て，MCL 西岸に至るコース．さらにス・ディジタル・テスターで測定する．測線の最終点

MCL 西岸沿いに南西〜北を計測するルーを次の参照点とすることで，島内の全測定点の電位分

トを含む

布が分かる
（Zlotnicki et al., in press）．

第一回目の調査では，3 台のプロトン磁力計（GEM

一方，火山活動による地磁気変化を検出するために，

System 社 製 GSM-19 を 2 台，Scintrex 社 製 OMNI-

島内に数カ所ある地熱活動域の内外にくり返し測定用

I V を 1 台．センサーの高度は地上 2.38 m）を使用してのベンチマーク（コンクリート製）を設置した（計 21 地

地磁気全磁力を測定した．うち 1 台をタール湖畔の点，Fig. 4）．各測定点では，15 分間にわたり 10 秒間

Buco（Fig. 1）に設置し参照観測点として利用した（調隔で地磁気全磁力を測定し，毎分 00 秒と前後 2 データ

査期間の日中を 5 秒サンプリングで稼働）．参照点のを含む 5 データの分布から± 5 nT を超える外れ値をデータは，火山島で測定される地磁気データから地磁除いて平均化し，毎分値とする．さらに，毎分値から気日変化や地磁気嵐の影響を取り除くために使用され参照点の毎分平均値を差し引くことで地磁気短周期変る．測線上を 25 m 間隔で測定する移動観測では，各動を除去し，15 分間の平均値を各観測点の測定値と地点において 20 cm 以内で位置をずらした計 3 回の測して記録する（Harada et al., 2005; Zlotnicki et al., in

定の平均を測定値として記録する．測定値から同時刻

press）．地熱活動の動静を長期的にモニタするためにの参照点のデータを差し引いた値を各測定点の「地磁は，活動域の拡大・縮小に敏感な場所を探す必要が

気全磁力異常」（diff TMF）とする．

あるので，第二回目以降測定点を補充した結果，2007

SP 測 定 で は，2 本 の Pb-PbCl2 平 衡 電 極 を 2,000 m

年 12 月現在では 28 ヶ所にベンチマークが設置されてFig. 5 SP and TMF（ diff TMF ）anomalies along the horse trail in the northern ﬂank of Taal Volcano
Island.（a）SP and TMF anomalies.（b）Topography along the path.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

17いる（Fig. 4）．

地下水の流下があるが，北側ではそれがないとすれば，

2 ．2005 年 1 月の TMF・SP の観測結果

SP 測定で典型的に見られる地形効果（e.g. Zlotnicki

Fig. 5 は，前節のコース 1（ルート C 〜 D）について，
地形断面および TMF と SP の測定結果を示したもの

and Nishida, 2003）とは矛盾しないが，山体全体としての水流システムの解明は今後の課題である．

である．diff TMF はクレーターリム（C）の北 25 m 地点

Fig. 6 は，前節のコース 2 において，地熱活動域（Fig.

において最小（約 −3,500 nT）となり，クレーターリムか

3 の四角で囲むエリア）
での diff TMF を求めた結果でら約 400 m 地点の 8 合目あたりを頂点とする明瞭な正ある．Horse Trail の西側に約 +200 nT をピークとす異常を示し，タール湖畔（D）へ向けて増加する．8 合

る正異常（黄色〜赤色）が存在しており，その周囲には目の正異常は，測線全体の傾向から見積もると最大で緑色（−300 〜−400 nT）の領域が東西に帯状に存在し1,500 nT となる．一方，SP も 8 合目付近で約 300 mているように見える．− 100 nT 以上のエリアは地中にわたり大きな正異常（100〜200 mV，Fig 5（a）の陰温度が高い場所と非常によく一致するので，TMF の影部分）を示す．これら二つの正異常の位置はよく一

正異常は熱消磁現象（Tanaka, 1993）の影響が大きいと致する．またクレーターリムから約 700 m 地点を境界見られる．

として SP 異常の傾向は南北で異なり，この付近に構3 ．火山島北部の 2 次元磁化構造モデル

造境界が伏在する可能性を示唆する．事実 8 合目あた

磁化を帯びた岩石は高温下では温度に依存して磁化りでは，南北約 300 m の範囲に東−西走向の割れ目が減少し，キュリー温度において完全に磁化を失う．

が発達しており，その中は地熱活動域となっている．

タール火山の地磁気伏角は 14 度とほぼ水平に近く，

TMF，SP の正異常はその地熱活動域とほぼ一致する

地下の岩石の磁性が熱消磁により減少すると，その直ことから，いずれも地熱活動に起因する可能性が高上の磁場は増加する（Fig. 9 参照）．すなわち，正異常い．SP の測定値は正異常を除いた全体の傾向としての原因となり得る．ただし，地表で測定する磁場は地は，上記の境界の南側では −1.2 mV/m 程度と見積も形の凹凸の影響も含むため，地熱活動域の正異常に対られる一方で，北側では平坦に近い．これは南側ではする熱消磁の影響を正確に見積もるのは難しい．

Fig. 6 Two-dimensional distribution of TMF anomaly（ diff TMF ）in the northern ﬂank（rectangular area
near H in Fig. 3）of Taal volcano. Contour interval is 50 nT. Red circles indicate the measurement
spots including the repeat survey points.

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誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

そこで，本節では火山島の MCL 東岸からクレー

地形のみでほぼ説明されることを示すものと考えら

タ ー リ ム（Daang Kastila）を 経 て 火 山 島 北 端（Pira-れる．したがって，一様磁化モデルでは説明できない

Piraso）へ至る測線（G 〜 H 〜 I）における地形の起伏が約 500 nT の差は，局所的な熱消磁の影響を反映する

作る磁場を 2 次元モデリング（Talwani and Heirtzler,

可能性が高い．しかし，厳密な議論を行うためには，

1964）によって見積もる．モデル計算にあたり，測線

MCL およびタール湖を含むタール火山の地形の作る

G 〜 H 〜 I 上の地形データ（SRTM-3：約 90 m メッシュ）

磁場を計算し，観測値と比較する必要がある．これはを利用し，深さ 250 m まで一様な磁化（1〜10 A/m）を

将来の課題としたい

与えて，地上 2.5 m における実際の観測値に近い磁化

4 ．2005 年 1 月と 2 月の TMF くり返し測定結果と率を試行錯誤的に推定した．

モデリング

Fig. 7 は，測線 G 〜 H 〜 I における地形断面と一様

第一回目の現地調査時に計 21 ヶ所のくり返し測定

な磁化率を 3 A/m，5 A/m，7 A/m としたときの磁点を設置し，全地点で第一回目の TMF 測定を行っ場，および実際の観測値を表したものである．なお，た（Fig. 4）．調査期間中に有感地震が増加し，くり返

地磁気の偏角および伏角は，現在のタール火山付近にし測定を開始した 2005 年 1 月 9 日には島内を震源とすおけるものとし，それぞれ 0°と 14°に設定した．測る震度 3（フィリピン震度階）の地震が発生したことか

線 G 〜 C 〜 H に関しては，磁化率を 5 A/m としたモら，1 月 14 日に 5 地点（TA01 〜 TA05）において 2 回

デルが最も観測値に近いことがわかる．前述の 8 合目

目の測定を実施した．その結果，MC 北東部の 3 観測付近の正異常（C と H の間に見られる）についても地点（TA01, TA02, TA03）において + 2.5 nT の有意な形の起伏（特にクレーターリムの存在）で説明される

TMF 増加が認められた．
（本文では地点番号を TA01

部分が大きい．ただし，正異常のピークは観測値ではなどと表示するが，TA は Taal の略号であり，図中+172 nT であるのに対し，モデル計算結果では− 335

では省略されている．
）

nT であることから（Fig. 7），地形の影響では約 500

第二回目の現地調査は，PHIVOLCS の観測チーム

nT の差を説明できない．前節で地熱活動地域の周囲により 2005 年 2 月 15 日〜 25 日に行われた．TMF のには−300 〜−400 nT の領域が帯状に存在すると述べ

参照データとして，原則的には Buco の測定値を利用たが（Fig. 6），それはこの標高における diff TMF がしたが，諸原因によりそのデータが取得できなかった

Fig. 7The estimated TMF intensity along the proﬁle G〜 H 〜 I in Fig. 3. The calculated values are at theheight of 2.5 m. Solid lines with open triangles, circles and squares indicate the estimated TMF
intensity, of which magnetization are assumed to be 3, 5 and 7 A/m, respectively. The TMF intensity
is computed at every one meter. Solid squares indicate the observed TMF intensity.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

19

場合は，北方に約 50 km 離れた Muntinlupa 地磁気観た（原田ほか，2005; Zlotnicki et al., in press）．実際，測所（see Fig. 1）での地磁気全磁力毎分値を利用した．

第 二 回 目 の 調 査 期 間 中 に MC 北 東 部 の 植 生 の 枯 死

Fig. 8 は，2005 年 2 月と 2005 年 1 月の TMF の差を（Picture 1），MCL 湖岸の広い範囲で激しく気泡が湧示したものである．ここでは Muntinlupa 地磁気観測

き上がる等の現象が確認されている（J. Punongbayan,

所の地磁気データを参照データとして利用した．地熱

私信．See Picture A（a））．

活動域である MC 北東部と Daang Kastila において顕これらの TMF 増加の原因を説明するためモデル

著な TMF 増加（+5 nT 以上）が見られる．これは，地計 算 を 行 っ た．MC 北 東 部 の SP・ 地 温 測 定 の 結 果

熱活動の活発化による地下浅部における消磁効果を反や ASTER 衛星の画像処理結果から，2005 年 2 月に映するものと考えられる．また，2005 年 1 月と 2 月にMCL の北東岸で見られた温度上昇域は，西北西−

MCL 北東岸沿いを同一ルートで SP 測定を実施した

東南東の走向に分布すると推定されている（Zlotnicki

が，1 月の測定では SP 正異常の分布が噴気孔の周辺

et al., in press）．そこで，この走向を有する一様なに限定されていたが，2 月の測定では正異常のエリア

磁化物体を楕円体で近似し（Clark et al., 1986; 笹井 ,が拡大して MC 北東部の全体の電位に増加が見られ2006），それが熱消磁効果を受けると想定した（Fig. 9

Fig. 8 Changes in the geomagnetic total intensity in Volcano Island during the period from January to
February 2005.

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原田

誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭（a））．計算では 5 A/m の一様磁化をもつ物体中にた熱消磁実験を要する．一方，楕円体の南北側では負１%（−0.05 A/m）の消磁をうけた楕円体を仮定した．

異常が分布するが，MC 北東部では TMF 減少域は見

Table 2 に示す通り，楕円体の大きさ・位置・姿勢等られない．これは，① TA03 の北側にくり返し測定を変えて，地上高 2.5 m の TMF が計算された．Fig.

点がない，② TA04 と TA05 の標高は TA02，TA03

9（b）の（i）〜（iii）に 3 通りのモデル計算結果を示す．
モデル（i）は楕円体の上面の深さを 50 m とした場
合で，2005 年 1 月 9 日〜 14 日の 5 日間での変化（+2.5nT）をよく説明する．
モ デ ル（ii）は， 楕 円 体 の 上 面 の 深 さ を 10 m と した場合の計算結果である．2005 年 1 月と 2 月の間に
TA02 と TA03 ではそれぞれ +5 nT，+8 nT 変化したが（Fig. 8），このモデルは観測結果によく合う．前節で推定したようにタール火山の磁化率を約 5 A/mとすれば，磁化率の減少は 1 % でよいことになる．
この変化は数℃の温度上昇に相当すると考えられるが，厳密な議論にはタール火山の岩石サンプルを用い

Table 2 Model parameters of uniformly magnetized ellipsoids.

Fig. 9 （a）Model for computing the effect of underground thermal demagnetization during the ﬁ rst
campaign in January 2005. In this study, a shallow demagnetized ellipsoid is assumed.（b）Results ofcomputation（After Zlotnicki et al., in press）.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

21に比べて 5 〜 10 m 高く，計算した水平面より高い場常が減少してゆくが，負異常は見られない．これは，所に位置する，等の理由で検出ができなかったためとTA08 と TA17 の 観 測 結 果 と 調 和 的 で あ る．Daang

思われる．

Kastila 周辺域では負異常が見られないため（Fig. 8），モデル（iii）は，Daang Kastila の地熱活動域におけ南北の広がりを特定するためには，南・北方向にくるモデル計算結果である．この地域では地熱活動域

り返し測定点を増設する必要がある．モデル計算結果

がほぼ東西に帯状に存在している．くり返し観測点

は，深さ 30 m におけるわずか数℃の温度上昇に相当

は傾斜 4.8°の斜面に分布しているので，地磁気伏角をする．これは，Daang Kastila で 2005 年 1 月〜 3 月の9.2°に設定すると平面上の結果と同等になる．楕円体

期間に目立った植生の枯死が見られなかった事実と矛の直上では +10 nT となり，中心から東西方向へ正異

盾しない．
5 ．TMF・SP 連続測定点の設置
火山島内にはこれまでにも PHIVOLCS によってGPS，自然地震の観測施設が設置されており（Lowry
et al., 2001; Bartel et al., 2003），観測データは MC 北部のリムに設置された無線通信装置を介してタール湖
畔の Buco 観測所（PHIVOLCS Buco Observatory）に送られている．これらの力学的観測だけでなく，地磁気や SP 等の電磁気学的観測データの時間変化をモニタすることで，火山活動のメカニズムを推定する上でFig. 10 （a）Daang Kastila station on northern ﬂank of the Volcano Island. E and T indicate the probes
for electric and ground temperature. DK08 is the benchmark for the precise leveling.（b）Station
on north-eastern shore of MCL. Seismometer and GPS antenna are stations of PHIVOLCS. P̲MG
and F̲MG mean the proton magnetometer（KM-62）and ﬂux-gate magnetometer（Mag-03MS1000）.
（c）Location of the stations. ST̲DK is Daang Kastila station and ST̲MCE is the station on thenorth-eastern shore of MCL. Repeater is used to transmit the GPS and seismic data to the Bucoobservatory.

22

原田

誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭Picture 2 Photos of the sensor of proton magnetometers（KM-62）and scenery around the shelters.
（a）Daang Kastila.（b）North-eastern shore of MCL.

重要な情報を抽出し，噴火の直前予測の実現に役立て

日変化に伴う長周期成分が卓越する時間はあるが，ばることができると期待される．

らつきは概ね 1.0 〜 1.5 nT に収まっている．磁気測量

そこで，2005 年 11 月の調査期間中に地熱活動が活

は日中に行われるため，2 回の測量の差には日変化に

発 な 2 つ の 地 域（Daang Kastila と MC 北 東 部 ）に お

よる 2 〜 3 nT の誤差が入る可能性がある．一方で，いて，観測機器を収納するためのシェルターを建設

MCE と BUC の差分では日変化はほとんど除去されし，Daang Kastila において SP および地中温度の連ていることが分かる．したがって，磁気測量の解析に続観測を開始した．さらに 2007 年 12 月には Daang

はくり返し磁気測定点と BUC との差を取ることが望

Kastila および MC 北東部にプロトン磁力計（KM62 式，

ましい．しかし，実際には BUC のデータが得られな

Tanaka, 1993），MC 北東部には 3 成分フラックスゲー

かった場合が多く，次節で述べるように，くり返し測ト型磁力計（Mag-03MS1000, Bartington Instruments）

定点のデータと MUT との単純差を取って比較した．

を設置して連続観測を開始した．2 つの観測エリアにおけるシェルターと観測機器の配置図（Fig. 10）とプ

地磁気全磁力（TMF）のくり返し測定

ロトン磁力計のセンサーおよび周辺域を撮影した写真

2005 年 1 月から開始された TMF くり返し測定は，（Picture 2，Picture 3）を示す．2007 年 12 月現在はオ

2007 年 12 月現在まで計 10 回実施されている．TMF

フラインによる観測であるが，将来的には無線通信にくり返し測定点は，島内の 3 つの地熱活動域の内部より Buco 観測所に伝送される予定である．

およびその周辺に設置されているので，ここでは 3

Fig. 11（a）に，現地調査期間中に取得された TMF

つのエリア（Fig. 4，Area-A：MC 北東部〜 Calauit，（ 期 間 2007 年 12 月 1 日 〜 8 日 ）を 紹 介 す る． こ こ で

Area-B：Daang Kastila，Area-C：MCL 西岸〜 Alas-は，一例として MC 北東部（MCE，60 秒値）を示す．

as）に大別してそれぞれの特徴をまとめる（Fig. 12）．

また，比較のため Buco（BUC，5 秒値から 60 秒値を

Area-A（Fig. 12（a））における TMF 変化は，ほとん抜き出したもの）と Muntinlupa 地磁気観測所（MUT，どの観測点で 2005 年 1 月から 2 月まで急変しているの60 秒値）の連続測定データも並べる．さらに，TMF

に対し，TA01，TA02 では変化が小さい．両点は地のばらつきを検討するため，3 観測点のうち 2 点を

熱活動域の内部にあるため，1 月の時点ですでに熱消組み合わせて互いの差分を求めた（Fig. 11（b））．上磁の影響を受けていたものと考えられる．この２点をよ り，MCE と MUT の 差 分，MCE と BUC の 差 分，

除く地点で急変を示したことは，地熱活動域の拡大をBUC と MUT の差分を表す．MCE と MUT の差分は，示唆する．

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

23

Picture 3 Photos of geothermally active areas in the Volcano Island.（a）Northern ﬂank of Volcano Island（Daang Kastila）. E and T indicate the baseline for the measurements of electric ﬁeld and groundtemperature. P̲MG means the proton magnetometer. DK08 is the benchmark for the precise
leveling, which is conducted by the PHIVOLCS.（b）North-eastern shore of the MCL. Both pictures
were taken from almost the same place on the north rim of MC.

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原田

誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

TMF の変化は，Area-B（Fig. 12（b））が最も顕著でるため，降雨により泥が周囲から流れ込んだ恐れがあある．2005 年 1 月から 2 月まで約 +10 nT 増加してしる．一方，TA09 の変化は比較的小さいので，地熱活

ばらくその状態が続いたが，同年 11 月には元のレベ動域における地中温度の上昇は TA09 より南側までルに戻っている．これは，火山活動の活発化と静穏しか拡大しなかった可能性がある．残念ながら TA09化の時期に対応するので，明らかに地熱活動の推移

においては，2006 年 2 月と 8 月の測量の間に，わずかと関連がある．しかし，最も北に位置する TA10 の数 10 cm 近傍に鉄条網を張られてしまい，大きな擾変化は疑わしい．この観測点は窪地に設置されてい乱を受けた．TA09 から約 20 m 離れた地点に補助点

Fig. 11 （a）TMF variations at three stations during the period from December 1 to 8. BUC, MUT, and MCE
indicate Buco, Muntinlupa, and North-eastern shore of MCL stations.（b）Simple differences of TMF
among MCE, BUC, and MUT.

電磁気学的手法によるタール火山の活動監視

25

TA09B を 設 け た が，Fig. 12（b）に見られるように，それ以降の変化は小さく安定している．TA17と TA08 は地熱活動域の東端と西端に位置しており，地熱活動の活発化と低下の影響をよく反映しているといえる．TA07 は地熱活動域の中心に位置しているが，変化量が小さいのは地熱活動の影響を常時受けているためと思われる．
Area-C（Fig. 12（c））
では，TA13だけが地熱活動域内部に設置されているが，それ以外の測定点に比べて顕著な変化を示している．この測定点は局所的な磁場勾配が極めて大きく，センサー
位置のわずかなずれで全磁力値が変動することが判明している．
したがって，Fig. 12（c）におけるTA13 の 大 き な 変 動 は， 見 か け
上のものである．TA12，TA14，
TA15 の変化を見ると，2005 年のTMF の増加は小さいので，2005
年 に MCL 西 岸 で は 地 熱 活 動 が活発化しなかったといえる．したがって，MCL 西岸の地熱活動の熱源および地下深部からの輸送径路は，MCL 北東岸や Daang
Kastilaとは独立であると見られる．

Fig. 12 Changes in the TMF（a）:
in the Area-A , the north-eastern shore of MCL and the outer south-eastern
ﬂank of MC（Calauit）（b）.
in the Area-B, the outer northern ﬂank of MC（Daang Kastila）（c）.
in theArea-C, the western shore of MCL and the outer western ﬂank of MC（Alas-as）
.

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原田

誠・笹井洋一・J. Zlotnicki ・田中良和 ・長谷英彰・J. P. Sabit ・J. T. Punongbayan ・J. M. Cordon Jr. ・E. U. Villacorte ・E. G. Corpuz ・長尾年恭

考察と結論題となる．PHIVOLCS の従来の観測ネットワークに，
地磁気・自然電位・比抵抗等の電磁気学的手法を組み2004 年 9 月以降，タール火山では火山性地震が増加

込むことで，
力学的手法のみでは困難な火山内部の熱・し，Alert Level が 0 から 1 に引き上げられた．その物質輸送システムの解明も進むに違いない．これらの後，2005 年 1 月末には MC 内部は突然の水蒸気爆発

観測を継続して実施し，火山活動の動静に関する理解や毒性の強い火山ガスの噴出の恐れがあることから，を深めることで，次の噴火の直前予測が可能になるでPHIVOLCS により一般人の立ち入り禁止措置がとらあろう．

れた．第二回目の現地調査（2005 年 2 月）は，MCL 湖
面の気泡の増加や MC 北東部の植生枯死といった状
況下において実施されたものである．

謝辞

本研究は，主に EMSEV（議長・上田誠也・東海大

第一回目の調査となる 2005 年 1 月に設置した TMF学教授）の資金援助および（社）東京地学協会の研究・

くり返し測定点のうち，MC 北東部では数日のうちに調査助成金を受けて，日本・フランス・フィリピン

TMF の有意な増加が検出された．モデル計算によりの 3 カ国の共同研究として実施された．共同研究の実地下浅部における熱消磁で説明できるので，急激な温現に尽力された PHIVOLCS の前所長・故 Raymundo

度上昇が生じた可能性が示唆された．このことは，地Punongbayan 博士と現所長・Renato U. Solidum Jr.

表の熱的活動が活性化する以前に地磁気観測により変博士，EMSEV 議長・上田誠也教授に感謝を申し上化が見いだされたことを意味しており，火山噴火をげ た い． ま た， 上 田 教 授 に は 本 論 文 を 改 善 す る 上

事前に予測するための手段として有望である理由となで有益な意見をいただいた．現地調査においては，る．ニュージーランドのホワイト島火山では，噴火にPHIVOLCS の Bartolome C. Bautista 博 士，Jaime S.

先行して TMF が大きな変動を示すことが知られていSincioco 博士をはじめとする Ishmael C. Narag，Paulる（Christoffel, 1989；Hurst et al., 2004）．TMF 変 動

K. B. Alanis，Raymond P. R. Maximo，Teodoricoのメカニズムとしては，地下浅部の岩石の加熱（地下Sandoval，Recardo Seda の 諸 氏 に お 世 話 に な っ

深部からの高温の蒸気の上昇）および冷却（熱輸送の中た．千葉大学の伊勢崎修弘教授には，2 次元磁場モデ断）が示唆されている（Hurst et al., 2004）．2005 年 1 月

リングコードを提供していただくとともに，データ解から 2 月にかけて見られた TMF の増加は，ほぼ同様

析において有益な助言をいただいた．北海道大学の茂なメカニズムで生じたものと考えられる．

木 透 教授からは，オーバーハウザー型プロトン磁力

島内の 2 つの地熱活動域に観測用シェルターを建設

計を拝借した．NaMRIA，JAMSTEC，東京大学地震

し，2005 年 11 月から SP および地中温度，2007 年 12

研究所からは Muntinlupa 地磁気観測所の地磁気デー

月から TMF の連続測定を開始した．TMF，SP のくタを提供していただいた．これらのお世話になったり返し測定によって面的な分布の変化は把握される方々に御礼を申し上げる．

が，連続測定によって日変動や季節変動などを明らかにすることが可能になる．

引 用 文 献

タール火山は 1977 年以降，過去 30 年間にわたり噴

Alanis, P. K. B., Y. Sasai, J. Zlotnicki, M. Harada, J.

火していないが，有史以来の噴火活動（Punongbayan

Cordon Jr., J. P. Sabit, R. Seda, E U. Villacorte, J.

and Tilling, 1989）からみると異例と言えるほどの長期

T. Punongbayan, I. C. Narag, R. P. R. Maximo, R.

の空白期である．タール火山では最後の噴火以降，人Ballon, E. G. Corpuz, B. C. Bautista, R. U. Solidum,

口が増加し，周辺地域の産業の発展も著しい．現在でJr., T. Nagao, and S. Uyeda（2005）Taal volcano

は観光地として名高く，毎日のように外国人を含む大（Philippines）: Gearing towards a new eruption ?

勢の観光客がタール火山を訪れる．本研究で示された

Review of volcanic activity and preliminary results

ように，観光コース（Pira-Piraso からクレーターリム

of total magnetic ﬁeld intensity measurements.

に至る Horse trail）は，近未来的に噴火が発生する恐IAGA 2005 Conference Assembly, Toulouse,

れのある地熱活動地域を通るので，住民・旅行者のFrance, IAGA2005-A-01324.

安全を確保するためにも，噴火の直前予測は重要な課

Bartel, B. A., M. W. Hamburger, C. M. Meertens,

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