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[SVC32-P15] 浅間山2004年噴火におけるダイク体積変化の再検討
キーワード：浅間火山、噴火、ダイク、基線長、GNSS、火道
浅間山（標高2568 m）は群馬県と長野県の県境に位置する、安山岩質の成層火山である。浅間山では火口直下の鉛直な火道、火口西側の海抜下約1000 mに位置するダイク、およびより深部に位置するマグマだまりが一連のマグマ供給系をなしていると考えられている（Takeo et al., 2006）。浅間山周辺では様々な地球物理学的観測が実施されており、このうちGNSS観測でダイクを横断する基線の基線長変化を監視することでダイクの体積変化を把握できる（青木ほか, 2005）。また、2000年代には絶対重力の連続観測が定期的に実施され、そのデータは火道内マグマの頭位変化の監視に用いられた（大久保, 2005）。
2004年の火山活動においては、Kazama et al. (2015)が絶対重力連続データから火道内マグマ頭位の時間変化を推定した。その結果によると、マグマ頭位の上昇開始は9月10日頃であり、最初の中規模噴火が発生した9月1日から9日間ほど後であった。マグマ頭位はその後火道内を上昇し、9月16日ごろに火口に到達した。この火口到達のタイミングは、9月16日に火口底に溶岩ドームが確認された事実（大木ほか, 2005）や、9月14日～18日にかけて連続的噴火が継続したこと（中田ほか, 2005）とも調和的である。このように、火道マグマ頭位については1日ごとの変動が連続的に得られているものの、ダイクについては短い時間スケールで体積変化が把握されているわけではない。ダイク体積変化は火道マグマの頭位変化と密接に関係していると考えられるので、ダイク体積の短期的な時間変化が分かれば2004年の噴火活動をより統一的に解釈することができると期待される。
そこで、我々は浅間山周辺の複数のGNSS観測点で得られた変位データを用いて、ダイク体積の時間変化をより短い時間スケールでかつ連続的に推定した。まず、5つのGEONET観測点のF5解を国土地理院サイトからダウンロードし、5つの観測点から5組の基線を定義した上で、各基線iについてその基線長変化L_i(t)を計算した。次に、FortranプログラムDC3D（Okada, 1985）を用いて、ダイクが1 m開口した場合の各基線iの基線長変化a_iを計算した。これにより、各基線長変化L_i(t)からダイク開口量変化をu_i(t) = L_i(t)/a_iとして推定できる。その上で、a_iを重みとしてu_i(t)の加重平均を取ることで、ダイク開口量変化量の平均値U(t)を推定した。さらに、U(t)に対して時間窓11日の移動平均を適用することでノイズを低減し、ダイク開口変化を小さな振幅かつ短い時定数で観察できるようにした。
その結果、ダイクは2004年5月頃に膨張を開始し、その膨張は9月11日頃まで継続していた。ダイクは9月11日頃に膨張から収縮に転じており、これは火道マグマが9月10日頃に上昇を開始したこと（Kazama et al., 2015）と一致している。ダイクの収縮は9月26日頃まで継続し、この15日間のダイク収縮量は8.0 E5 m3と推定された。この値は火口で観察された溶岩噴出量（9 E5 m3; 大木ほか, 2005）とよく一致しているものの、火道内マグマの体積（Kazama et al., 2015）よりも2桁程度小さい。ダイク体積変化量と火道内マグマ体積が一致しない理由としては、浅間直下のダイクが火道の一部のような役割を担っており、深部マグマだまりから供給されたマグマがダイクの膨張に十分寄与することなくそのまま火口直下の火道まで上昇しているためと考えられる（Kazahaya et al., 2015）。
2004年の火山活動においては、Kazama et al. (2015)が絶対重力連続データから火道内マグマ頭位の時間変化を推定した。その結果によると、マグマ頭位の上昇開始は9月10日頃であり、最初の中規模噴火が発生した9月1日から9日間ほど後であった。マグマ頭位はその後火道内を上昇し、9月16日ごろに火口に到達した。この火口到達のタイミングは、9月16日に火口底に溶岩ドームが確認された事実（大木ほか, 2005）や、9月14日～18日にかけて連続的噴火が継続したこと（中田ほか, 2005）とも調和的である。このように、火道マグマ頭位については1日ごとの変動が連続的に得られているものの、ダイクについては短い時間スケールで体積変化が把握されているわけではない。ダイク体積変化は火道マグマの頭位変化と密接に関係していると考えられるので、ダイク体積の短期的な時間変化が分かれば2004年の噴火活動をより統一的に解釈することができると期待される。
そこで、我々は浅間山周辺の複数のGNSS観測点で得られた変位データを用いて、ダイク体積の時間変化をより短い時間スケールでかつ連続的に推定した。まず、5つのGEONET観測点のF5解を国土地理院サイトからダウンロードし、5つの観測点から5組の基線を定義した上で、各基線iについてその基線長変化L_i(t)を計算した。次に、FortranプログラムDC3D（Okada, 1985）を用いて、ダイクが1 m開口した場合の各基線iの基線長変化a_iを計算した。これにより、各基線長変化L_i(t)からダイク開口量変化をu_i(t) = L_i(t)/a_iとして推定できる。その上で、a_iを重みとしてu_i(t)の加重平均を取ることで、ダイク開口量変化量の平均値U(t)を推定した。さらに、U(t)に対して時間窓11日の移動平均を適用することでノイズを低減し、ダイク開口変化を小さな振幅かつ短い時定数で観察できるようにした。
その結果、ダイクは2004年5月頃に膨張を開始し、その膨張は9月11日頃まで継続していた。ダイクは9月11日頃に膨張から収縮に転じており、これは火道マグマが9月10日頃に上昇を開始したこと（Kazama et al., 2015）と一致している。ダイクの収縮は9月26日頃まで継続し、この15日間のダイク収縮量は8.0 E5 m3と推定された。この値は火口で観察された溶岩噴出量（9 E5 m3; 大木ほか, 2005）とよく一致しているものの、火道内マグマの体積（Kazama et al., 2015）よりも2桁程度小さい。ダイク体積変化量と火道内マグマ体積が一致しない理由としては、浅間直下のダイクが火道の一部のような役割を担っており、深部マグマだまりから供給されたマグマがダイクの膨張に十分寄与することなくそのまま火口直下の火道まで上昇しているためと考えられる（Kazahaya et al., 2015）。