特集:研究室おじゃまします!
2015年7月1日号
火山ガスで噴火を予知する
15年前から箱根山で定点観測

理学部化学科 大場 武 教授

火山性地震が活発化し、5月には噴火警戒レベルが2(火口周辺規制)に引き上げられた神奈川県の箱根山。理学部化学科の大場武教授は、この地で15年にわたって火山ガスの採集と分析に取り組んでいる。長年蓄積してきたデータから、今回の火山活動をどう読み解くのか―火山ガスと噴火の関係を聞いた。

「箱根山では2001年と13年にも、今回と同じような群発地震が起きているんですよ」と教えてくれた大場教授。大涌谷駐車場近く(定点)と、そこから少し離れた北斜面(新噴気)の2カ所を火山ガスの採集地点に定め、01年から2、3カ月に1度の割合で観測を実施。その後、火山活動の小休止によるブランクを経て、再び群発地震が起きた13年からは最低1カ月に1度、現地を訪れている。

二酸化炭素の増加が活発化の目印に

マグマ性ガスと地下水が混ざり合って地表に噴出する火山ガス。水蒸気のほか、二酸化炭素や二酸化硫黄、硫化水素などを含んでいる。大場教授はその成分変化を分析することで、火山の活動状態を調べている。

たとえば、二酸化炭素を多く含んでいるマグマ性ガスに比べ、地下水は硫化水素が多く二酸化炭素が乏しいという特徴がある。そのため火山ガスに含まれる二酸化炭素量が増えれば、マグマからたくさんのガスが出ていると判断できるのだ。

「噴火予知の分野では私のような化学的な分析よりも、火山性地震や地殻変動といった地球物理学からのアプローチが一般的です。しかし火山活動全体を考えると、ガスが地中で圧力を高め、それが引き金となって地震が起きる。だからこそ、ガスを調べることが重要だと私は考えています」

“目詰まり”解消で群発地震が起きた!?

ちなみに、今回の群発地震が噴火に結びつくおそれはないのだろうか?

「そんなに心配することはありません(笑)。数カ月後には元の状態に収まるでしょう」

その根拠として挙げるのが、火山ガス中の二酸化炭素量の上昇が止まったこと。それともう一つ、今回の群発地震は“目詰まり”が原因だと考えられるからだそうだ。

「マグマ性ガスのほうが地下水よりも重水素(水素の同位体)が多く含まれているのですが、火山ガス中の重水素の比率を調べたところ、2月からその値が急激に下降。ところが4月下旬になって群発地震が起きた後、どんと上がったのです=グラフ参照」

これは、マグマの周りにあるガスの通り道が一時的にふさがれてしまい、その中に閉じ込められていたガスが4月下旬になって一気に放出されたため。閉じ込められていたガスが地表に出てしまえば、元の状態に戻ると分析する=図参照。

ここ10年ほどで観測機器の精度が向上し、さまざまなデータが手に入るようになった。

「とはいえ、私たちに今できるのは、この火山が現在どのような活動状態にあるのかという“評価”にすぎません。今後も引き続き箱根山の調査を進めるとともに、他の山にも調査対象を広げることでデータを増やし、噴火予知に役立てていきたい」

(写真)箱根山での火山ガス採集の様子


focus
研究を重ねるほど謎が増えてい


JST(科学技術振興機構)とJICA(国際協力機構)の採択事業「カメルーン火口湖ガス災害防止の総合対策と人材育成」の研究代表者を務めるなど、海外での調査研究活動にも積極的に取り組んでいる大場教授。

「火山ガスを研究することで、地面の下で何が起きているのかを知ることができる。いかに貴重なデータをガスが運んできてくれているのか―そう考えると面白くて仕方がないですね」

大学で卒業研究に取り組む際、もともと好きだった天文学との共通点を期待して選んだ地球化学の世界。調べれば調べるほどわからないことが増え、やがて研究者の道へ。

「今だって同じですよ。常に悩んでいて、解決策をなんとかして見つけたいと思っています」

そんな大場教授が心がけているのが、学生の研究環境を整えること。

「研究が本当に好きな学生は、あれこれ指示をしなくても自分から積極的に進んでいく。そういう学生が思う存分に研究できる環境を頑張って用意するので、集中して取り組んでほしいと願っています」
 
おおば・たけし
1961年神奈川県生まれ。東京工業大学理学部化学科卒業。同大学院理工学研究科化学専攻博士後期課程修了。理学博士。東京工業大学草津白根火山観測所助手、同火山流体研究センター准教授を経て、2010年から現職。