火山活動モニタリングのためのヘリウム同位体比測定装置の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26610179
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 角野 浩史 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (90332593)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ヘリウム / 同位体 / 火山活動 / 温泉ガス / 連続測定 / 富士山 / 草津白根火山

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、火山噴火予知、地震予知に寄与することを視野に入れた、火山ガスや地下水のヘリウム同位体比測定装置の開発を目的とする。本年度は昨年改良を施した単収束磁場型小型質量分析計に、ガスないし水試料からガスを抽出し、必要最低限の処理で質量分析計に導入可能なレベルまでヘリウムを精製するための抽出ラインを接続し、高いスループットで温泉ガス等のヘリウム同位体比分析を行うシステムを構築する予定であった。しかし本年度はじめの研究代表者の所属部局の異動に伴い、本研究に用いる装置一式を、東京大学本郷キャンパスから同駒場キャンパスへ平成27年7月に移設したため、予定通り分析システムの構築が進んでおらず、富士山周辺と伊豆大島における定点観測も実施できていない。しかし昨年度に引き続き、草津白根火山周辺の噴気や温泉ガスの予察的分析を別の希ガス質量分析計を用いて行い、平成26年6月に火山活動が活発化し噴火警戒レベルが2（湯釜火口から1km以内立入規制）に引き上げられた後も、殺生河原噴気などのヘリウム同位体比は過去の報告値（Sano et al. 1994, Applied Geochemistry, 9, 371-377）とほぼ変わらず、マグマ起源ヘリウムの寄与が増えるなどの変化はないことが明らかとなった。このことは警戒レベルの引き上げ以降も、それ以上の活発化が起こっていないことと調和的である。また昨年度までに明らかにした、富士山周辺の温泉のヘリウム・炭素同位体比マップと比抵抗構造から、2011年3月11日の東北地方太平洋沖地震による振動で富士山地下の破砕帯中のマグマ起源ガスが移動し、それにより高まった間隙圧による岩石破壊が引き金となり、同3月15日の富士山麓地震（Mw5.9）が起こったという新たな地震誘発モデルを提案した（Aizawa & Sumino et al., 2016, Geology, 44, 127-130）。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の所属部局の異動に伴い、本研究に用いる質量分析装置を、東京大学本郷キャンパスから同駒場キャンパスへ平成27年7月に移設したため、ヘリウム同位体比分析システムの構築が予定通り進んでいない。一方で定点観測の候補地選定のための予察的な分析は、富士山と草津白根火山では他の希ガス質量分析計を用いて進行している。

Strategy for Future Research Activity

可能な限り早くに上記の分析システムを実用化し、昨年度までの調査結果を踏まえて選定した温泉や噴気における、富士山と草津白根火山における定期的なサンプリングとヘリウム同位体比分析を行う。昨年度に都合により実施できなかった、伊豆大島火山山麓の観測用蒸気井における定期サンプリングも開始する。並行してPCから制御可能な電磁バルブの導入と、それを用いた半自動測定システムの構築を試みる。

Causes of Carryover

研究代表者の所属部局の異動に伴い、本研究に用いる質量分析装置を、東京大学本郷キャンパスから同駒場キャンパスへ平成27年7月に移設した。このため当初計画では平成27年度中に行うとしていた、ヘリウム同位体比分析システムのガス抽出・精製ラインの構築が予定通り進んでおらず、富士山周辺と草津白根火山、伊豆大島火山などにおける定点観測も実施できていない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

昨年度までの調査結果を踏まえて選定した温泉や噴気における、富士山と草津白根火山における定期的なサンプリングとヘリウム同位体比分析を、本研究で構築した分析システムないしは、既存の別システムを用いて行う。PCから制御可能な電磁バルブを用いた半自動測定システムの構築も試みる。伊豆大島火山山麓の観測用蒸気井における定期サンプリングも開始する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] InstitutoTecnologico y de Energias/Instituto Volcanologico de Canarias(Spain)
  • Country Name: Spain
  • Counterpart Institution: InstitutoTecnologico y de Energias/Instituto Volcanologico de Canarias
• [Int'l Joint Research] Mahidol University(Thailand)
  • Country Name: Thailand
  • Counterpart Institution: Mahidol University
• [Journal Article] Gas pathways and remotely triggered earthquakes beneath Mt. Fuji, Japan (2016)
  • Author(s): Aizawa K., Sumino H., Uyeshima M., Yamaya Y., Hase H., Takahashi M., Kazahaya K., Ohno M., Rung-Arunwan T. and Ogawa Y.
  • Journal Title: Geology Volume: 44 Pages: 127-130
  • DOI: 10.1130/G37313.1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Carbon dioxide and helium dissolved gases in groundwater at central Tenerife Island, Canary Islands: chemical and isotopic characterization (2015)
  • Author(s): Marrero-Diaz R., López D., Pérez N.M., Custodio E., Sumino H., Melián G.V., Padrón E., Hernández P.A., Calvo D., Barrancos J., Padilla G. and Sortino F.
  • Journal Title: Bulletin of Volcanology Volume: 77 Pages: 86: 1-18
  • DOI: 10.1007/s00445-015-0969-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Geochemical evidences of different sources of long-period seismic events at Deception volcano, South Shetland Islands, Antarctica (2015)
  • Author(s): Padrón E., Hernández P.A., Carmona E., Pérez N.M., Melián G., Sumino H., Almendros J., Kusakabe M., Wakita H. and Padilla G.D.
  • Journal Title: Antarctic Science Volume: 27 Pages: 557-565
  • DOI: 10.1017/S0954102015000346
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diffuse CO2 degassing and volcanic activity at Cape Verde islands, West Africa (2015)
  • Author(s): Dionis S.D., Pérez N.M., Hernández P.A., Melián G., Rodríguez F., Padrón E., Sumino H., Barrancos J., Padilla G.D., Fernandes P., Bandomo Z., Silva S., Pereira J.M., Semedo H. and Cabral J.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 67 Pages: 48: 1-15
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0219-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dynamics of diffuse carbon dioxide emissions from Cumbre Vieja volcano, La Palma, Canary Islands (2015)
  • Author(s): Padrón E., Pérez N.M., Rodríguez F., Melián G., Hernández P.A., Sumino H., Padilla G.D., Barrancos J., Dionis S., Notsu K. and Calvo D.
  • Journal Title: Bulletin of Volcanology Volume: 77 Pages: 28: 1-15
  • DOI: 10.1007/s00445-015-0914-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diffuse volcanic gas emission and thermal energy release from the summit crater of Pico do Fogo, Cape Verde (2015)
  • Author(s): Dionis S.D., Melián G., Rodríguez F., Hernández P.A., Padrón E., Pérez N.M., Barrancos J., Padilla G., Sumino H., Fernandes P., Bandomo Z., Silva S.V., Pereira J.M. and Semedo H.
  • Journal Title: Bulletin of Volcanology Volume: 77 Pages: 10: 1-13
  • DOI: 10.1007/s00445-014-0897-4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 比抵抗構造と地下水同位体比測定から推測する2011年富士山Mw5.9地震の発生メカニズム (2016)
  • Author(s): 相澤 広記, 角野 浩史, 上嶋 誠, 山谷 祐介, 長谷 英彰, 大野 正夫, 高橋 正明, 風早 康平, Tawat Rung-Arunwan, 小川 康雄
  • Organizer: Conductivity Anomaly研究会「地球電磁気学分野から見えてきた地震・火山噴火現象とその発生場-ミクロからマクロスケールの素過程の解明に向けて-」
  • Place of Presentation: 東京大学地震研究所（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-01-07
• [Presentation] 比抵抗構造と地下水同位体比測定から推測する2011年富士山Mw5.9地震の発生メカニズム (2015)
  • Author(s): 相澤 広記, 角野 浩史, 上嶋 誠, 山谷 祐介, 長谷 英彰, 大野 正夫, 高橋 正明, 風早 康平, Tawat Rung-Arunwan, 小川 康雄
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ 国際会議場（千葉県千葉市美浜区）
  • Year and Date: 2015-05-25