11:00 〜 13:00
[SVC33-P02] AMT法による蔵王山の比抵抗構造探査
キーワード：MT法、比抵抗、水蒸気噴火
1. 緒言
2014年に起きた御嶽山の水蒸気噴火を受け，水蒸気噴火を起こす国内活火山のポテンシャル評価が行われている．その一つ蔵王山は，有史以来火口湖御釜で水蒸気噴火を繰り返しているが，直近の1940年の噴火は御釜から北東に約2 km離れた新噴気孔で噴火した(「活火山総覧」第4版，気象庁編）．水蒸気噴火型火山における地下構造の研究からは，地温200 ℃以下に存在するスメクタイト主体の不透水層が，熱水経路を遮断するか透過させるかが水蒸気噴火のポテンシャルを評価する上で重要であると考えられる（Gresse et al., 2021 Tseng et al., 2020; Tsukamoto et al., 2018）．本研究の目的は，既往の蔵王山での可聴周波数領域地磁気地電流法(AMT法)観測(市來 他, 2016)を拡充して海抜下2 kmまでの比抵抗構造再解析を行い，スメクタイト層を示唆する表層付近の高伝導帯分布の詳細な推定と蔵王山周辺で発生している震源との位置関係を明らかにすることである。
2. データと解析手法
2014年9月17-20日に御釜周辺の22観測点，2020年9月28日-10月22日に御釜の東側五色岳を中心とする1 km×1 km範囲の40観測点それぞれで1-10k HzのAMT周波数応答関数と地磁気変換関数を取得した．得られたAMT周波数応答関数と地磁気変換関数からWSINV3D-MTコード(Siripunvaraporn & Egbert, 2009)を用いて3次元比抵抗構造を推定した．計算メッシュは五色岳を中心として東西南北±2 km，標高2000 mから海抜下2000 mの範囲を50 mメッシュで区切り，稠密に推定している．WSINV3DMTコードに入力する参照モデルは地下30，100，300，1000 Ωm一様モデルをそれぞれ試行した．
3. 結果と考察
AMT周波数応答関数から計算される位相テンソル行列式の逆正接空間分布は3-5k Hzにかけて五色岳に極大値を持つ空間パターンが得られた．地磁気変換関数の実部をパーキンソンベクトルで空間表示すると，2020年に取得した御釜東側の観測データは全ての周波数で御釜方向を指向する．2014年に取得したデータのパーキンソンベクトルは，振幅が小さく指向方向が分散している．観測点網の北東に位置する新噴気孔方向を指向するパーキンソンベクトルは皆無で，地磁気変換関数の特徴からは御釜側の地下が新噴気孔側の地下より低比抵抗の度合いが強いことが示唆される．また位相テンソルの空間分布からは，御釜側の低比抵抗体は五色岳直下付近に存在することが示唆される．現時点での3次元比抵抗構造最尤モデルは，300 Ωm参照モデルを用いた場合で，RMS misfitが3.63である．ただ何れの参照モデルを用いた場合でも下記に示す特徴が安定して推定される.
(1)スメクタイト層と解釈される高伝導層 (～1 Ωm) が五色岳を中心とする東西南北±1 kmの範囲で地下標高1000 mから地表付近にかけて分布する．特に比抵抗の低い領域は五色岳の北200 m，御釜中心から北東300 ｍ付近の地表下300 m付近に分布している.
(2)標高 1000 m以深はほぼ平均的且つ一様な比抵抗分布だが，五色岳直下の海抜下1.5 km付近に数百メートル規模のやや高伝導体(50-100 Ωm)が推定される.
(3) 長周期地震を説明する開口クラック解は(1)の低比抵抗帯の直下から(2)で述べた平均的な比抵抗の領域にほぼ直立して位置している．海抜下1.5 km付近の深さの高伝導体の場所が開口クラックの深さの下端に位置し，同時にその深さ周辺にA型地震の震源が存在している．
謝辞
本研究は次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト及び災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画の研究費を使用しました．
2014年に起きた御嶽山の水蒸気噴火を受け，水蒸気噴火を起こす国内活火山のポテンシャル評価が行われている．その一つ蔵王山は，有史以来火口湖御釜で水蒸気噴火を繰り返しているが，直近の1940年の噴火は御釜から北東に約2 km離れた新噴気孔で噴火した(「活火山総覧」第4版，気象庁編）．水蒸気噴火型火山における地下構造の研究からは，地温200 ℃以下に存在するスメクタイト主体の不透水層が，熱水経路を遮断するか透過させるかが水蒸気噴火のポテンシャルを評価する上で重要であると考えられる（Gresse et al., 2021 Tseng et al., 2020; Tsukamoto et al., 2018）．本研究の目的は，既往の蔵王山での可聴周波数領域地磁気地電流法(AMT法)観測(市來 他, 2016)を拡充して海抜下2 kmまでの比抵抗構造再解析を行い，スメクタイト層を示唆する表層付近の高伝導帯分布の詳細な推定と蔵王山周辺で発生している震源との位置関係を明らかにすることである。
2. データと解析手法
2014年9月17-20日に御釜周辺の22観測点，2020年9月28日-10月22日に御釜の東側五色岳を中心とする1 km×1 km範囲の40観測点それぞれで1-10k HzのAMT周波数応答関数と地磁気変換関数を取得した．得られたAMT周波数応答関数と地磁気変換関数からWSINV3D-MTコード(Siripunvaraporn & Egbert, 2009)を用いて3次元比抵抗構造を推定した．計算メッシュは五色岳を中心として東西南北±2 km，標高2000 mから海抜下2000 mの範囲を50 mメッシュで区切り，稠密に推定している．WSINV3DMTコードに入力する参照モデルは地下30，100，300，1000 Ωm一様モデルをそれぞれ試行した．
3. 結果と考察
AMT周波数応答関数から計算される位相テンソル行列式の逆正接空間分布は3-5k Hzにかけて五色岳に極大値を持つ空間パターンが得られた．地磁気変換関数の実部をパーキンソンベクトルで空間表示すると，2020年に取得した御釜東側の観測データは全ての周波数で御釜方向を指向する．2014年に取得したデータのパーキンソンベクトルは，振幅が小さく指向方向が分散している．観測点網の北東に位置する新噴気孔方向を指向するパーキンソンベクトルは皆無で，地磁気変換関数の特徴からは御釜側の地下が新噴気孔側の地下より低比抵抗の度合いが強いことが示唆される．また位相テンソルの空間分布からは，御釜側の低比抵抗体は五色岳直下付近に存在することが示唆される．現時点での3次元比抵抗構造最尤モデルは，300 Ωm参照モデルを用いた場合で，RMS misfitが3.63である．ただ何れの参照モデルを用いた場合でも下記に示す特徴が安定して推定される.
(1)スメクタイト層と解釈される高伝導層 (～1 Ωm) が五色岳を中心とする東西南北±1 kmの範囲で地下標高1000 mから地表付近にかけて分布する．特に比抵抗の低い領域は五色岳の北200 m，御釜中心から北東300 ｍ付近の地表下300 m付近に分布している.
(2)標高 1000 m以深はほぼ平均的且つ一様な比抵抗分布だが，五色岳直下の海抜下1.5 km付近に数百メートル規模のやや高伝導体(50-100 Ωm)が推定される.
(3) 長周期地震を説明する開口クラック解は(1)の低比抵抗帯の直下から(2)で述べた平均的な比抵抗の領域にほぼ直立して位置している．海抜下1.5 km付近の深さの高伝導体の場所が開口クラックの深さの下端に位置し，同時にその深さ周辺にA型地震の震源が存在している．
謝辞
本研究は次世代火山研究・人材育成総合プロジェクト及び災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画の研究費を使用しました．