硫黄島の火山性地殻変動に関する研究（第 1 年次）実施期間平成 14 年度∼平成 15 年度地理地殻活動研究センター地殻変動研究室矢来博司 1．はじめに硫黄島は 1889 年以来小規模な水蒸気爆発が 15 回以上発生している非常に活発な火山である．この硫黄島では長期的には 20cm/year を上回るような急激な隆起が続いており，地殻変動が非常に激しいことがわかっている．最近では，2001 年 9 月 21・22 日，10 月 19 日に噴火しており，GEONET での観測により噴火に伴う地殻変動が捉えられている．また，島内での水準測量や辺長測量の結果は，非常に複雑な変動パターンを示している．これらの変動は火山活動と密接に関連していると考えられ，硫黄島の火山活動を考える上で重要である．現在，硫黄島には GEONET の観測点が 2 点設置されているが，地殻変動の変動源を推定するためには観測点密度が十分ではない．そこで，本研究では，地殻変動を詳細に明らかにすることを目的として，地殻変動を繰り返し観測する点を高密度に設置し，繰り返し観測することにより硫黄島の地殻変動場を明らかにする．また，観測により得られた地殻変動場から，その変動源を推定する． 2．研究概要硫黄島において，GPS による繰り返し観測を実施し，硫黄島の地殻変動場を把握する．観測により得られた地殻変動場から変動源を推定する．これまでに行われた地震活動や重力異常などの観測結果と本研究により求められた地殻変動源とを比較し，硫黄島の火山活動について考察する． 3．平成 14 年度実施内容硫黄島島内において，繰り返し観測を実施する観測点の選点を行い，島内 17 箇所において GPS による観測を実施した．観測は 3 カ月おきに行い，2002 年 8 月，11 月，2003 年 2 月に実施した．観測時間は，2002 年 8 月は 6 時間，2002 年 11 月と 2003 年 2 月は 12 時間であり，サンプリング間隔はいずれも 30 秒である． 4．得られた成果硫黄島の島内 17 箇所における GPS 観測の結果，元山付近を中心とした収縮と，南西部での拡大隆起が捉えられた（図 1）．これは干渉 SAR の結果と調和的である．また，島全体が隆起していることも明らかとなった．元山付近の変動はほぼ一定の割合で進行しているが，南西部の変動は時間の経過と共に減衰していることがわかった．地殻活動観測データ総合解析システム（鷺谷他，2003）を用い，2002 年 8 月∼11 月の水平変位から変動源を推定した（図 2）．求められたパラメータを表 1 に示す．元山付近の変動は球状圧力源の体積減少で説明が可能であり，干渉 SAR で求められた力源の位置とほぼ同じ場所に求まった．南西部の開口断層については，現在のところ preliminary なモデルであり，南西部における変動を完全には説明できていない．また，島全体の隆起については現在のモデルでは説明できず，今後の課題である． 5．まとめ硫黄島において GPS による繰り返し観測を実施した．観測の結果，元山付近を中心とした収縮と，南西部での拡大隆起が捉えられた．また，島全体が隆起していることもわかった．元山付近の変動はほぼ一定の割合で進行しており，球状圧力源の体積減少で説明が可能である．南西部における変動および島全体の隆起については，現在のモデルでは完全には説明できないため，今後の観測結果を加え，モデルを改良していく予定である．図１ GPS キャンペーン観測により得られた硫黄島の地殻変動．つくば固定で解析した結果を比較して得られた変位ベクトルに，ユーラシア大陸安定部に対する筑波の速度（Heki, 1996）を加え，硫黄島付近のフィリピン海プレートの運動（Nuvel-1）を差し引いている．(a)∼(c)：水平変動，(d)∼(f)：上下変動．(a),(d)： 2002 年 8 月∼11 月，(b), (e)：2002 年 11 月∼2003 年 2 月，(c),(f)： 2002 年 8 月∼2003 年 2 月．図２ GPS 観測結果から推定された硫黄島の地殻変動源．2002 年 8 月∼11 月の変位（図 1(a)）を用いた． (a)：球状圧力源による変位，(b)：開口断層による変位，(c)：残差．表 1 推定された変動源のパラメータ変動源 Lat. (°N) Lon. (°E) Depth (km) Length (km) Width (km) Strike (°) Dip (°) Rake (°) Slip (m) Open (m) Volume change (m3) point source 24.798 141.322 3.0 − − − − − − − -1.84×106 open crack 24.789 141.301 1.1 3.2 1.8 170 30 0 0.1 0.57 3.28×106