多項目観測に基づく火山熱水系の構造の時空間変化の把握と異常現象の検知

課題番号1003

（1）実施機関名：

北海道大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

多項目観測に基づく火山熱水系の構造の時空間変化の把握と異常現象の検知

（3）関連の深い建議の項目：

1．（5）イ．熱水系の卓越する火山

（4）その他関連する建議の項目：

1．（3）ウ．内陸地震と火山噴火
1．（5）ア．マグマ噴火を主体とする火山
2．（4）事象系統樹の高度化による火山噴火予測

（5）優先度の高い地震・火山噴火との関連：

（6）平成25年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

　地震及び火山噴火予知のための観測研究計画（H21-25）で実施された課題において，阿蘇山では，中岳火口の活動状態に応じて全磁力や地下浅部の比抵抗の時間変化が捉えられた（京大理・他）．草津白根山では，噴気ガスの組成変動と地磁気全磁力変化の観測を行った（東工大）．また，二酸化硫黄ガスの自動連続観測システムを開発し，桜島，浅間山や諏訪之瀬島で長期運用を確立した（東大理）．

（7）本課題の5か年の到達目標：

　熱水系の卓越した火山では，本格的なマグマ噴火の前に，水蒸気噴火や小規模なマグマ水蒸気噴火が前駆することが多い．また，マグマ噴火に至らないまま一連の活動が終息してしまうことも少なくない．こうした水蒸気噴火や小規模マグマ水蒸気噴火は，マグマ噴火とは異なり，明瞭な先行現象に乏しく予知の難易度が高いとされている．その一方で，この種の噴火は発生頻度がマグマ噴火よりも高く，社会への影響は必ずしも小さくはない．現状では，水蒸気噴火や小規模なマグマ水蒸気噴火を実用レベルで予知することは現実的ではなく，この種の噴火の準備過程に関連する先行現象の事例をできるだけ多く集めて，現象の理解を深めるべき段階にある．この背景をふまえ，本研究課題では，熱水系の卓越する火山として十勝岳・吾妻山・草津白根山・阿蘇山・口永良部島を比較研究の対象として選定し，以下の1〜4の目標を掲げて比較研究を実施する． 

1. 水蒸気噴火に先行する異常現象の検知能力を高めて観測事例を増やす．
2. 比較研究を通じて現象の類似性や法則性を抽出することで，そのからくりの理解を深める．とりわけ，これまで個々の事例研究に基づいて提案されてきた，火道浅部の「熱水だまり」あるいは「蒸気だまり」等の概念モデルの実態を解明したい．
3. 理解が進んだ部分については，観測データを火山活動の現況評価に役立てるための道筋を着けることを目指す．
4. マグマ水蒸気噴火やマグマ噴火へと現象が発展する際，もしくは噴火が終息に向かう際に，観測量にどのような変化が表れるかを整理し，噴火シナリオ高度化に貢献する．

（8）本課題の5か年計画の概要：

　上記5火山では，マグマ活動を示唆する深部・広域の地盤変動に乏しく，噴気活動や地熱異常とその消長が見られ，火口近傍に顕著な磁場変化や地盤変動が観測されるのが共通した特徴である．また，微小地震の群発や低周波の火山性微動など，熱水系の関与を示唆する活動が見られる火山もある．こうした特徴的な現象を的確に定量化・モデル化するため，本研究課題では，活動火口域の周辺で，地盤変動，地震，磁場のモニタリング観測を共通手法として用いる（a〜c）．これに加えて，可能な範囲で噴気・地熱放熱率，揮発性成分の時間推移を観測する（d, e）．また，過去の熱水系関与型噴火の地質・物質科学的調査・分析（f）により，噴火履歴および噴火推移に関する研究を行い，観測記録にもとづく先行現象との関連を議論する．必要に応じて，既存の資料・観測データの参照や再解析も行う．整備が必要な観測系はH26-27に設置作業を行う．

(a) 地盤変動観測：　熱水系の増減圧過程の時空間分布推定　　

• 十勝岳・吾妻山・口永良部島に孔中傾斜計を新規に設置し，連続観測を実施
• 草津白根山・阿蘇山では既存の観測設備を活用

(b) 地震観測：　熱水系が関与する地動特性の把握

• 広帯域地震計観測に基づく泥噴出や水蒸気噴火などの噴出現象の定量モデル化
• 地震波干渉法・RF解析による速度構造の推定と時間変化の検出（内陸課題との連携）

(c) 電磁気観測：　熱水系またはその近傍での蓄放熱およびその時間変化の推定

• 5火山にテレメータ型プロトン磁力計を設置し，連続観測を実施
• 磁場変化と放熱率変化の組み合わせによる火道浅部の熱輸送過程の推定
  

(d) 放熱率観測：　熱水系を通じた熱放出の定量的把握　
　　※主として東工大の別課題にて実施し本課題と連携

• 空中熱赤外観測による地表放熱率とその経時変化の推定
• 噴気画像解析による噴気放熱率の推定
  

(e) 揮発性成分観測：　熱水系へのマグマ揮発性成分の供給に関する知見

• 非噴火時の火山ガスの特性把握とその起源の推定
• 熱水系から湧出する液相の特性把握
  

(f) 地質調査と噴出物分析：　熱水系由来噴火の履歴解明と監視観測への示唆

• 十勝岳（H26-28）　熱水系由来噴出物と熱水変質帯の地質調査と分析
• 吾妻山（H26-30）　カルデラ形成以後の噴火活動史の高分解能復元
• 阿蘇山（H27-29）　完新世テフラ層序調査と年代測定
• 草津白根山（H26-30）※公募研究枠で実施・本課題と連携予定

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名：

北海道大学大学院理学研究院　　　　　　橋本武志・青山　裕・茂木　透・中川光弘
東北大学大学院理学研究科　　　　　　　 西村太志・豊国源知・市來雅啓
東京工業大学火山流体研究センター　   野上健治・神田　径・寺田暁彦・小川康雄
東京大学地震研究所　　　　　　　　        小山崇夫・青木陽介
東京大学大学院理学系研究科　　　　    森　俊哉
京都大学大学院理学研究科　　　　　     大倉敬宏・宇津木充・横尾亮彦
京都大学防災研究所　　　　　　　　        中道治久・井口正人・味喜大介・山本圭吾・為栗　健
九州大学大学院理学研究院　 　           相沢広記

他機関との共同研究の有無：有
秋田大学国際資源学部国際資源学科　 大場　司
茨城大学理学部理学科　　　　　　　       藤縄明彦
熊本大学教育学部　　　　　　　　　         宮縁育夫

（10）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先

部署等名：北海道大学大学院理学研究院附属地震火山研究観測センター
電話：011-706-2892
e-mail：
URL：http://www.sci.hokudai.ac.jp/isv/

（11）この研究課題（または観測項目）の連絡担当者

氏名：橋本武志
所属：北海道大学大学院理学研究院附属地震火山研究観測センター