富士山噴火に備えたマグマ活動監視に新手法（共同プレスリリース）

2023年7月10日
グローバル地域センター
東京大学地震研究所
統計数理研究所

富士山噴火に備えたマグマ活動監視に新手法

静岡県立大学グローバル地域センター自然災害研究部門の楠城一嘉特任教授の研究グループは、富士山直下で起きる地震のデータ処理に基づきマグマ活動を監視する新手法を開発しました。富士山の観測体制拡充に貢献できる点で、火山防災上、重要な研究です。この成果は2023年6月30日(日本時間)に英科学誌『Scientific Reports (サイエンティフィック・レポーツ)』の電子版へ掲載されました。

本研究のポイント

富士山深部のマグマ活動と関係が指摘されている低周波地震を研究した。低周波地震は通常の地震に比べ、ゆっくりとした揺れを生じる地震である。また、富士山で起きる低周波地震の規模は非常に小さいため(マグニチュードM=-1〜2)、観測された揺れのデータに含まれるノイズに埋没して地震動と認識されない低周波地震がある。
雑音の中から地震動を検知するマッチドフィルタ法を導入した。2003年1月〜2019年7月に富士山周辺の16観測点で記録した揺れのデータの中から、気象庁が観測した低周波地震の波形と調和する波形をデータ処理で抽出した。雑音に混じるなど、気象庁が観測していない低周波地震も拾うことができた。低周波地震を約6,000回検知し(図1A)、気象庁の観測回数の約3倍であった。
2011年3月11日東北沖地震(M9.0)の4日後に富士山麓で発生した静岡東部の地震(M6.4)の後、火山性微動は観測されず低周波地震は静穏と気象庁から報告され(参考1)、富士山噴火の危惧は払拭されていたが、本研究で低周波地震が起きていたことが判明した(図1B)。
地震活動を予測・評価するETAS(Epidemic Type Aftershock Sequenceの略)モデルを用いた結果、静岡東部の地震により活動が活発化したことを見出した(図1C)。また、活動レベルは静岡東部の地震前のレベルに戻っておらず、富士山のマグマシステムが変化したことが示唆された。
既往研究によると、静岡東部の地震でマグマ溜まり周辺の岩盤に亀裂が生じた可能性がある(参考2)。本研究は、亀裂にマグマが入り込んだことで低周波地震の活発化が起きたと推測した。(図2)。富士山周辺の地殻変動観測(GNSSや傾斜計)で捉えていないマグマシステムの微弱なシグナルを観測したのがこの研究である。

本記事を読まれる皆様へ

静岡東部の地震といった外部からの刺激に富士山のマグマシステムは敏感に反応するようになっており、今後も外部からの刺激に対しマグマ活動が変化する可能性があります。そういう変化を見逃さず丁寧に富士山を監視するために、本技術をリアルタイムで運用する仕組みの開発が必要と考えています。新しい観測所の設置や高価な観測機器の購入を必要としないので、予算が限られている富士山の火山観測・研究にとって強みになります。
最後の富士山噴火は約300年前の江戸時代、1707年の宝永噴火です。一方、5,600年前から今までに噴火した回数は180回を超えていて、平均で30年に1回噴火していたことが分かっており、その10倍の期間休んでいるという指摘があります(参考3)。いつ火山噴火が起きても対応できる様に、改めて、防災への備えを再点検し、防災意識が高まるきっかけになれば良いと思います。
富士山の低周波地震の発生を見るグラフを公開しています。ご覧ください。
https://shizuoka-earth.org/index.php/mountain/earthquakes-graph/

掲載された論文

論文タイトル：Activated volcanism of Mount Fuji by the 2011 Japanese large earthquakes
著者
・静岡県立大学グローバル地域センター自然災害研究部門特任教授楠城一嘉
・東京大学地震研究所准教授行竹洋平
・統計数理研究所特任准教授熊澤貴雄
掲載学術誌:：Scientific Reports (サイエンティフィック・レポーツ), 第13巻, ページ番号10562, DOI: 10.1038/s41598-023-37735-4
日本時間：2023年6月30日に出版

謝辞

本研究では、気象庁一元化震源カタログ、および、気象庁、防災科学技術研究所、東京大学地震研究所、神奈川県温泉地学研究所観測点における地震波形記録を使用しました。本研究の一部は、日本学術振興会による科研費(20K05050(楠城), 21K04613(楠城), 22K03752(行竹), 20K11704(熊澤))、中部電力株式会社「原子力に係る公募研究」、文部科学省による「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画(第2次)」(楠城, 行竹)および「情報科学を活用した地震調査研究プロジェクト(STAR-Eプロジェクト)」(JPJ010217)(楠城, 熊澤)、公益社団法人ふじのくに地域・大学コンソーシアムの「共同研究助成」(楠城, 行竹), NPO法人「富士山測候所を活用する会」(楠城)、JT「SDGs貢献プロジェクト」(楠城)、一般財団法人WNI気象文化創造センター「第12回気象文化大賞」(楠城)の支援を受けて実施しました。

参考

参考1
https://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/kaisetsu/CCPVE/Report/108/kaiho_108_13.pdf（外部PDF)

参考2
https://doi.org/10.1007/s00445-012-0679-9

参考3
https://www.nhk.or.jp/ashitanavi/article/2791.html

図1A、図1B、図1C

図1：富士山の低周波地震。(A)低周波地震のマグニチュード(M)を時間の関数としてプロット。縦線は2011年に起きた東北沖地震(3月11日)と静岡東部の地震(3月15日)のタイミングを示す。(B)これらの地震の前後に注目した図。2月6日(2011.1年)〜4月20日(2011.3年)の低周波地震を使用した。静岡東部の地震の直後に低周波地震が起きている。(C)上パネル｜2003年1月〜2019年7月のM≧0.3の低周波地震の累積頻度を”観測”と呼ぶ(黒線)。ETASモデルの累積頻度を”予測”と呼ぶ(赤線)。予測は、静岡東部の地震(2,995日の縦線)までの観測にETASモデルをフィットさせ、その後、外挿したもの。もし同地震前後で変化がなければ、観測(黒線)と予測(赤線)はほぼ重なるはずだが、同地震後に活動が活発化したため観測(黒線)は予測(赤線)より上方に逸れている。下パネル｜Mの時間変化。

図2：富士山のマグマシステムのイメージ。静岡東部の地震によりマグマ溜まりの周りの岩盤に亀裂が生じ、亀裂にマグマが入り込んで低周波地震が活発化したことを示唆する。

お問い合わせ

グローバル地域センター　楠城一嘉
電話：054-245-5600
E-mail：nanjo@u-shizuoka-ken.ac.jp