噴火が危惧される弥陀ヶ原火山のマグマ供給系―熱水流動経路の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03988
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 石崎 泰男 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (20272891)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水蒸気噴火 / 熱水系 / マグマ供給系 / UAV / タイムラプスカメラ / 弥陀ヶ原火山

Outline of Annual Research Achievements

富山県・弥陀ヶ原火山は、最近１万年間に水蒸気噴火を繰り返し発生させてきた熱水系卓越型火山である。次期噴火に向けた監視と防災対策をより現実的なものとするため、次期噴火の想定発生場である地獄谷において、前年度に引き続き、以下の研究を行った。
（１）熱水の起源となっているマグマの性質を理解するため、現在の水蒸気噴火卓越期の直前に噴出した玉殿溶岩及びその先行噴火期に噴出した溶岩（天狗山溶岩、国見溶岩等）について物質学的解析を行った。その結果、いずれの溶岩もマグマ温度が約780～900℃、角閃石を晶出時の圧力が玉殿溶岩で120-333MPa、天狗山溶岩と国見溶岩で110-170 MPaであることが明らかになった。前年度までの研究により、玉殿溶岩が天狗山溶岩・国見溶岩と全岩化学組成が異なっており、水蒸気噴火卓越期の直前に新たなマグマ溜りが形成され、そのマグマ溜りから玉殿溶岩が噴出したことを示唆されたが、マグマ溜りの深度（圧力）も玉殿溶岩と天狗山溶岩・国見溶岩では異なっていることが明らかになった。
（２）地獄谷内の代表的な噴気帯にタイムラプスカメラを設置し、定点観測を行った。その結果、1946年に小規模な水蒸気噴火を発生させた新大安地獄（小火口）では、昨年度と同様に火口壁の崩落と火口底の埋積が進行していることが確認できた。また、紺屋地獄では、湯だまり規模が前年度までと比べ縮小したことが確認でき、地下からの熱水の供給量に変化が起こりつつあることが示唆された。
（３）地獄谷内の噴気孔・熱水孔及び地熱域の分布について、赤外線カメラを搭載したUAVを用いて調査を行った。前年度までの観測結果と同様に、噴気帯の分布には全体として東西方向に配列する傾向が見られた。また、いくつかの噴気帯では前年度の比較で熱活動の盛衰が見られたが、その原因は現時点ではわかっていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本課題の目的は、①熱水の起源となっているマグマ溜りの位置を特定すること、②熱水溜りから地表への熱水流動経路の性質を明らかにすること、③再噴火が危惧される新大安地獄火口で噴火の前兆現象を捉えることである。①については、玉殿溶岩についての物質学的解析により、水蒸気噴火卓越期の直前に形成されたマグマ溜り（玉殿溶岩の噴火に関与）の深度（圧力）を推定することができた。②については、赤外線カメラ搭載UAVを用いた観測により、地獄谷内の噴気・熱水の温度分布や地熱域の分布の変化が明らかになるなど、地獄谷の地下の熱水溜りの位置や熱水流動経路の構造を考える上で重要な知見が得られた。③についても、タイムラプスカメラによる定点観測により、代表的な噴気孔・熱水孔の活動状況の変化が把握できた。また、本年度の観測では定点観測に用いたカメラを全てIoTカメラにすることにより、大学の研究室にいながらリアルタイムで地獄谷の活動状況を把握できるようになった。一方①については、当初予定していた北海道大学「マグマ変遷解析センター」での溶岩試料の同位体比測定がコロナの影響で実施できなかった。このように、予定していた分析の一部が未実施ではあったため、本課題の進捗状況を「やや遅れている」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度には予定していた研究計画がほぼ順調に進めることができており、令和4年度も当初の計画通りに研究を行う。具体的な推進方法は以下のとおりである。
（１）熱水の起源となっているマグマ溜りの深度や温度についての情報を得るため、玉殿溶岩及びその先行噴火期の溶岩について岩石学的解析をさらに進め、マグマの成因を検討する。また、前年度に実施できなかった溶岩試料のSr及びNd同位体比測定を北海道大学「マグマ変遷解析センター」において行い、マグマの成因解明のための基礎データとする。
（２）赤外線カメラ搭載UAVによる地獄谷全域の熱画像観測を本年度も継続する。UAV観測は、これまでの観測と同様、地表温度が低下する9月に実施予定である。
（３）タイプラプスカメラによる熱水孔・噴気孔の定点観測は、令和4年度で7年目になる。令和3年度までに計10台のIoTカメラを導入し、一部の熱水孔・噴気孔については大学にいながらその状況をリアルタイムにモニタリングできるようになった。タイプラプスカメラにより観測は、7月上旬から11月上旬にかけて行う予定である。

Causes of Carryover

コロナの影響もあり、当初予定していた北海道大学「マグマ変遷解析センター」での分析と現地での追加試料の採取が行えなかった。その結果、予算の一部が未使用となった。「マグマ変遷解析センター」での分析を本年度は実施予定であり、前年度未使用予算の一部を分析旅費に用いる。本課題で火山活動の観測を実施している地獄谷は、2011年ごろから火山ガスの放出量や濃度が著しく増加しているため、観測機器のダメージも大きく、これまでも故障が頻繁に起きている。特に噴気孔近傍に接したカメラの故障率は極めて高く、頻繁に更新が必要となっている。このような観測地の性質も考慮し、使用年数が長いカメラから順次更新していく。また、危険地域への入域を極力抑えるため、これまでに用いてきた乾電池バッテリーをソーラパネルバッテリーに順次更新する。これらカメラ及びバッテリーの更新に前年度未使用予算の一部を用いる。