[S-VC31] 活動的火山

[SVC31-P15] 霧島硫黄山のガス噴出現象
―地震計アレイと映像データの解析―

*畑 誠斗¹、西村 太志¹、松島 健²、村松 弾³、長妻 努⁴、村田 健史⁴、小園 誠史⁵、田辺 暖柊⁶ (1.東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻、2.九州大学大学院理学研究院附属地震火山観測研究センター、3.東京大学地震研究所 、4.国立研究開発法人情報通信研究機構、5.防災科学技術研究所、6.九州大学大学院理学府地球惑星科学専攻)

キーワード：霧島硫黄山、火山性微動、ガス噴出現象、熱水系

はじめに
火山性微動は連続的な震動でありP 波やS 波などの位相が不明瞭であるため、その発生位置を調べることは容易ではない。火道やマグマ溜まり内の火山性流体の振動により発生していると考えられているが、その発震機構には不明な点が多い。霧島硫黄山では噴気孔周辺に溜まる湯が地下からの火山性のガス噴出により数メートルの高さまで吹き上げられている。湯だまりの湯量はガス噴出に対して大きく変化せず、噴出の系は比較的単純であると考えられている。本研究は地下浅部の熱水系の理解のため、この硫黄山での噴気活動を対象として、噴気に伴う連続微動の地震計アレイ観測と映像観測を行った。
観測
宮崎県えびの高原、霧島硫黄山の南部にある噴気孔Y2-a を観測対象とする。噴気孔から南西方向に数十mの平坦な場所に地震計アレイを展開した。固有周波数2 Hz の上下動速度型地震計(L-22D、Sercel 社) を1辺約30 mの三角形の頂点と、それぞれの辺の中点に設置した。地震計の信号は、低消費電力型データロガー（HKS-9550、計測技研）2台を用いサンプリング周波数200 Hz、AD分解能24 bitで現地収録した。2021年10月28日から2022年2月15日まで連続でデータを取得した。また、可視カメラを噴気孔から南の火口縁上に設置し、噴煙や噴気孔に溜まる湯だまりの状態、噴気による湯の吹き上がる様子を映像で連続記録した。
解析結果
えびの高原にある気象庁観測点えびのでの降水記録と映像記録を比較すると、湯だまりの湯量は降水後に増加し、降水のない期間には水位が徐々に下がることがわかった。連続微動のランニングスペクトルを調べたところ、2Hz付近と4 – 10 Hz付近の振幅が大きいことがわかった。2 Hz付近のスペクトル振幅は、映像による表面現象との比較から、湯量が増加しているときに大きく、湯量と相関があることがわかった。一方、4 – 10 Hzの振幅は比較的長期にわたり安定していた。連続微動に周波数―波数解析（FK法）を用いて地震波の到来方向とスローネスを求めたところ、2 Hz、4 – 10 Hzともに到来方向が噴気孔方向から伝播する見かけ速度500 m/s未満、約1000 m/s、2000 m/s以上となる３つのグループと、噴気孔方向以外から到来するグループの、計4つに分けられる。
降水により湯量が増加したほとんどの期間において、噴気孔方向から伝播する見かけ速度が約1000 m/sのグループが卓越するとともに、2 Hzのスペクトル振幅が増加した。一方、湯量が減少した期間には、このグループの微動が減り、2 Hzのスペクトル振幅が低下した。
考察・まとめ
到来方向と見かけ速度から、硫黄山の噴気活動に励起される連続微動には3つの微動励起源が存在すると推察される。観測地点のS波速度を1000 m/s程度とすると、見かけ速度が500 m/s未満となる地震波は空気振動を捉えたと推察される。見かけ速度約1000 m/s となる地震波は、湯量との間に相関関係があることから、噴気孔浅部でのガス噴出により励起された、S波あるいは表面波と考えられる。見かけ速度2000 m/s 以上となるグループは、噴気孔下約100 mの深さに震動源があることを示し、地下熱水系の活動を示唆する。