京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 第 50 号 B 平 成 19 年 4 月
Annuals of Disas. Prev. Res. Inst., Kyoto Univ., No. 50 B, 2007

北陸・近畿・中国における全磁力永年変化（４）山崎健一*・吉村令慧・大志万直人＊

東京大学地震研究所

要旨

御嶽山東麓に全磁力観測点を設置し，３年間の観測を実施した。この観測の目的は，群発地震
活動域において存在が示唆されている地中の膨張源が，熱水によるものか否かを判別することである。簡単なモデル計算によって，温度変化に伴う磁化変化に対応して地表で観測される全磁力分布を求め，この理論値を観測される地磁気変化と比較した。全磁力観測の結果は，有意な経年変化を示していない。このことから，温度変化自体が生じていないか，熱源の位置がまさに観測点の真下付近にあることが推定される。

キーワード：地磁気経年変化・熱磁気効果・群発地震
１．はじめに実施された水準測量は，顕著な隆起を捉えている（Kimata et al., 2004）。この隆起は，地下に膨張源地殻を構成する岩石の多くは磁化しており，この存在を仮定することで説明できるが（Kimata etの磁化の大きさ・方向は，地震や火山活動等の地al., 2004），実はこの場所は，電磁探査によって殻変動による温度・応力の変化に伴い変化する。

Kasaya et al. （2003）が低比抵抗領域の存在を示唆したがって，地磁気変化を観測することで，間接した場所と一致する。

的に地殻内部の物理状態を調べることができると上部地殻での比抵抗が流体の存在に大きく支配考えられている。この目的で，日本では多くの地されることを考えると，膨張源には流体が関与し磁気全磁力観測点が設置されている（地震予知研ている可能性が高い。そこで吉村ら（2006）は，究計画・地磁気研究グループ，1973）。

自然電位観測によって御岳山麓における流体の動我々も，北陸・近畿・中国地方の複数の観測点においてプロトン磁力計による全磁力観測を実施

きを明らかにしようと試み，いくつかの顕著な特徴を捉えた。

してきた。これらに加えて 2004 年に，長野県の御自然電位測定は，流体運動に付随して発生する岳山麓に新たな全磁力観測点を設置した（Fig. 1）。

電位分布（流動電位）を地表で測定する物理探査

以前からの観測点での成果についてはこれまでに手法であり，地下の流体の動きを捉える上で有効も報告しており（後藤ら，1994; 坂中ら，1996; 坂

な手段である。しかし，自然電位の発生原因は多中ら，1998; 坂中ら，1999），最近数年間で際立っ様であり，単独で解釈を行うことは誤った解釈のた変化は認められていない。そこで本稿では，新原因となる。そのため，他の物理量に対する並行たに開始した御岳山麓における観測に絞り，目観測を実施することにより，検証を行うことが必的・現在までの観測結果・今後の展望を記載する。

要となる。
今回我々が調査対象としている現象は，火山活2.

目的動と密接に関連するものであるから，流体は熱水である可能性が高い。したがって，流体活動には1984 年長野県西部地震震源域にあたる御岳山麓

地殻内部の温度変化が付随することが強く予想さでは，近年群発地震活動がみられる。この地域でれる。よって，温度変化に対して敏感な物理量を－ 269 －(km)10unit : nTN0.3

00.2-1-0.9

-0.6

-0.3

-10-100(km)10Fig.1 The location of geomagnetic total force

Fig.2 A plan view of distribution of changes in the total

observation sites deployed by DPRI. A star symbol

intensity, ΔF, due to a point source model with therepresents the position of Ontake site, which wasgeomagnetic declination of -7.2o and inclination of

installed in 2004.

49.1o. Contour intervals are 0.2 nT.

調べることが，現象の解明に対して有効である。

全磁力の変化量ΔF は，テイラー展開の第一項をと地殻内部の温度状態の変化を捉える有効な手段

ることにより，の一つが，地磁気全磁力の観測である。地殻を構成する岩石は地球磁場によって磁化しているが，ΔF =| B + ΔB | − | B |この磁化の大きさは温度依存性を持つため，地表≅ | B |2 +2B ⋅ ΔB − | B |における地磁気の値をわずかに変化させる。これ≅ ΔB ⋅ B / | B |を調べることで，地下の温度変化を推定することができる。つまり，地中の温度変化についての情報を得ることが，我々の地磁気観測の目的である。

として得られる。地球主磁場の方向余弦を l であらわせば B=|B|l なので，ΔF≒l・ΔB となる。これ

3.

温度変化と地磁気経年変化を用いると，地殻内部で熱の影響により磁化が消えた場合のΔF =磁場分布は，その場所に置かれた逆符号の磁化が作る磁場をもとの磁場に重ねることで求められる。

μ 0 ρ 2 J ⋅ l − 3(ρ ⋅ J )(ρ ⋅ l )4π
ρ5r’における磁気モーメント J(r’)が r につくる磁となる。

場 B（ｒ）は，次式で与えられる。

地殻の磁化が現在の地球主磁場の向きに平行でB(r) =あると仮定すると，J とｌは反平行，すなわちμ0 ρ 2 J(r' ) − 3(ρ ⋅ J(r' ))ρ
4π
ρ5J=-J0l（J0>0）となる。よって，

ΔF =ただし，ρ＝r-r’,ρ＝|ρ|である。
実際には，ベクトルである磁場 B を測るのではμ0 J 0(1 − 3 cos 2 θ )34π ρなく，スカラーである全磁力 F=|B|を測る場合が多い。地殻起源の磁場変化ΔB は，地球の外核でつくを得る。ただし cosθ=-ρ・l/ρは，観測点から見られる主磁場 B より圧倒的に小さいから，地磁気た磁化要素の方向と主磁場方向のなす角の余弦で－ 270 －ある。cos-1(1/3)≒55 度であるから，観測点から見た消磁領域の方向と主磁場方向のなす角が 55 度に(nT)5なるときは，観測される磁場変化がゼロとなる。
この式で表される分布を，御嶽山麓の場合（地磁気伏角 49.1 度，偏角-7.2 度）について，Fig.2 に示す。磁化要素の位置は深さ 3km とし，磁気モー0-52007/01

メントの大きさは，初期磁化 3 A/ｍを持つ地殻の2004/01

1×106 ｍ 3 の領域の磁化が温度変化により消失しFig. 3 Night time daily mean values ofgeomagnetic total forces at Ontake withreference to Yatsugatake station.

た場合を想定した。

4.

御岳山麓における地磁気全磁力変化

4.2
4.1

データ

結果と解釈

これまでの観測の結果を Fig. 3 に示す。ところ

地磁気観測には，プロトン磁力計を使用していどころにばらつきが見られるのは，太陽活動の影る。プロトン磁力計は，温度変化や機器の劣化に響が大きい場合で，地震活動等と関連したものでよるドリフトを持たないという特徴をもっている。

はないと考えられる。

そのため，地磁気の絶対値を観測することが可能

特徴的な変化として，約 1 年周期の変化がみらである。これにより，本研究が対象とする場合のれるが，これが地殻内部の温度変化である可能性ように，長期間におよぶ変化を正確に捉えることは低い。他の地熱地帯を対象とした先行研究によができる。

り、観測点近傍における岩石磁化率の温度依存性

磁力計のセンサーは，高さ約 2ｍの位置に固定しの不均一が年周変化をつくりだすことが知られてた。設置に際して，候補地付近で 1ｍ間隔の磁気測おり（Utada et al., 2000），今回見られた年周変化も量を実施し，磁力勾配の小さい場所を選んだ。こ同種のものと推定される。

れは，磁力計センサーの不測の動きに対して，測一方，顕著な経年変化は認められない。つまり，この観測点の位置においては，熱の影響による全定値が影響を受けないようにするためである。
本研究での地磁気観測の目的は，地殻内部の温磁力変化が生じていないと判断される。この結果度変化に起因する磁力変化を検出することであるに対しては，温度変化自体が存在しないとする解が，地球主磁場の大きさ自体も経年変化するので，釈と，観測点の場所が予想される分布 (Fig.2) に示

そこから地殻起源の変化のみを分離するためには，されるゼロ面に位置するという解釈，の二通りのデータに対して適切な処理を施す必要がある。こ

解釈が可能である。の目的で，約 50ｋｍ離れた場所にある東京大学地今回は熱磁気効果を中心に検討したが，地殻に震研究所の八ヶ岳地球電磁気観測所において得ら起因する地磁気変化の原因として，応力磁気効果れた全磁力値との差をとることとした。地球主磁も考えられる。応力磁気効果による地磁気変化は，場の時間変化は，ある程度の空間スケールで一定温度の影響に比べて一般に小さいが，磁化の不均とみなせるので，差をとることにより残った変化質がある場所では大きく現れる場合もある。今後，の み が 地 殻 起源 で あ る と 期待 で き る （ Rikitake,温度の影響と合わせて考慮する必要がある。

1966）。
このほかにも，地磁気データの扱いには注意が

5.

おわりに必要である。昼間に得られる地磁気観測値は，一般に人工ノイズの影響を大きく受けている。特に，御岳山麓における群発地震活動の原因を地磁気今回の観測点ではＪＲ中央本線からの漏洩電流の観測によって調べることを目的として地磁気観測影響が無視できないと考えられる。そこで，人工を実施しているが，現在のところ，観測点が一点ノイズの影響の小さい夜間（JST01:00-03:59）の値しかないために，十分な情報が得られていない。

を日毎に平均することで，ノイズの影響を極力抑さまざまな仮説の当否を検討するには，大きな変えた値を求めることとした。

化が期待される場所に新たな観測点を追加する必－ 271 －要がある。今後，安価な磁力計を用いて 2 点程度の観測点を追加する予定である。

119-131.
坂中伸也・山崎健一・住友則彦・大志万直人

今後さらに調べるべき点として，データ補正自（1999）：北陸・近畿・中国における全磁力変化体の問題がある。参照点である八ヶ岳との間で主について（３），京都大学防災研究所年報，第 42

磁場経年変化が異なる可能性があり，今回得た結号 B-1.

果のみから地殻起源の変化が全く無いと判断する

地震予知研究計画・地磁気研究グループ(1973):ことは出来ない。このことは，本研究に限らず，地震予知研究計画にもとづく地磁気全磁力観測、地磁気を用いて地殻活動を観測しようとする場合

地震予知連絡会会報、９，pp. 109-126.に常に付随する問題であり，これまでも議論され

Kasaya, T., Oshiman, N., Sumitomo, N., Uyeshima M.,てきた。そこで，単独の参照点に頼るのではなく，Iio, Y. and Uehara, D. (2002): Resistivity structure

気象庁地磁気観測所および国土地理院等の多数のaround hypocental area of the 1984 Nagano

観測点のデータを用いて十分な空間分解能を持っPrefecture earthquake in central Japan, Earth Planets
Space, vol. 54, pp. 107-118.

た主磁場変動の表現を求め，これを基準値とする，Kimata, F., Miyajima, R., Murase, M., Darwaman, D.,という方針がたてられている。
この精度の高い新たな基準値を定める作業は，

Ito, T., Ohata, Y., Irwan, M., Takano, K., Ibrahim, F.,2007 年 4 月の時点で処理の手法がほぼ確立しKoyama, E., Tsuji, H., Takayama, T., Uchida, K.,（Yamazaki and Oshiman, 2006），また，地磁気観測

Okada, J., Solim, D. and Anderson, H. (2004):

所によるデータのとりまとめも大部分が完了してGround uplift detected by precise leveling in theいる。この成果を利用することで，更に高い精度

Ontake earthquake swarm area, central Japan inでの議論が可能となり，自然電位観測から得られ2002-2004, Earth Planets Space, Vol. 58, pp.

た結果の解釈に際して重要な拘束条件を与えられ

e45-e48.
Rikitake, T. (1966) : Elimination of non local changesると期待できる。

from total intensity values of the geomagnetic field,

謝辞Bull. Earthq. Res. Inst., 44, 1041-1070.
Utada, H., Neki, M. and Kagiyama, T. (2000): A study

御岳山麓の全磁力観測では，プロトン磁力計をof annual variations in the geomagnetic total intensity

長野県三岳村の正腰三代治氏の私有地に設置させwith special attention to detecting volcanomagneticていただいています。記して感謝いたします。

signals, Earth Planet Space, 52, 91 – 103.
Yamazaki, K. and Oshiman, N. (2006): A Method for

参考文献

representing a geomagnetic total force field in asmall region with special attention to discontinuities
of data, Earth Planets Space, 58, 1519-1523.

後藤忠徳・坂中伸也・堀友紀・和田安男・住友則彦・大志万直人（1994）：能登半島沖地震に関連

Yoshimura, R., Yamazaki, K., Okada, Y. and Oshiman,した全磁力変化，京都大学防災研究所年報，第N. (2006): Self-potential Anomalies Around the37 号 B-1, pp. 281-291.

Earthquake Swarm Area in the Southeastern Flank of

坂中伸也・住友則彦・大志万直人（1996）：北陸・近畿・中国における全磁力永年変化について，京都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 ， 第 39 号 B-1, pp.
273-285.
坂中伸也・住友則彦・大志万直人（1998）：北陸・近畿・中国における全磁力変化について（２）, 京
都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 ， 第 41 号 B-1, pp.

－ 272 －

Ontake Volcano, Central Japan, Eos Trans. AGU,87(52), Fall Meet. Suppl., Abstract T13A-0494.

Secular Changes in the Geomagnetic Total Force in Hokuriku, Kinki and Chugoku Districts (4)Ken’ichi YAMAZAKI*, Ryokei YOSHIMURA and Naoto OSHIMAN*Earthquake Research Institute, Univ. of Tokyo
Synopsis
We installed a new site for geomagnetic total force observation at a Eastern foot of Ontake volcano, where
swarm activities and a remarkable crust uplift has been observed. The purpose of our observation is todetect magnetic changes which are caused demagnetization in the crust due to hydrothermal circulations.
In recent 3 years, no remarkable secular changes have been observed at the site. We can interpret this factby two ways. One possibility is that there are no temperature changes at this area. However, observedchanges in the geomagnetic total force also become zero in case of the source is placed beneath theobservation site. To conclude which hypothesis is plausible, some additional sites are required.
Keywords: geomagnetic total force, Thermo-demagnetization, earthquake swarm activity－ 273 －