Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方について

(1)

V

u

l

c

a

n

o

式噴火活動における大爆発の起こり方について *

田

中

康

裕**

On the V

i

o

l

e

n

t

E

x

p

l

o

s

i

o

n

i

n

the Eruption A

c

t

i

v

i

t

y

o

f

V

u

l

c

a

n

i

a

n

Type

Y

.

T

a

r

i

a

k

a

/ The Seismological Section， J. M，.A. ¥ ¥The Seisrnological Laboratory， M. R. 1./

55

1 .

21

The present paper is the descriptions of seismological studies of the violent Vulcanian type explosions at the volcano Asamayama and Sakurajima， in receht years. At those volcanoes， explosive eruptions and volcanic earthquakes take place frequent1y， and' several interesting phenomena are deteCted as fol1ows:

1) Frequency number of volcanic earthquakes increases during active periodof the volcano. And remarkable frequent time of the volcanic earthquakes appears twice at first stage of eruption activity and. at later stage of eruption activity.

2) Length of calm stage of volcani

と

activitiesis not. related to magnitude of. re -opening eruption.

3)， The' premonitory phenomena continued after a lbng calm stage are detected . j ust before the eruption， as fol1ows:

a) Many number of premonitory volcanic eathquakes take place before an eruption activity.

b) Localy maximum frequency of volcanic earthquakes appears before a vio -lent e'xplosion.

c) Large magnitude volcanic earthquakes take place before aviolent out -burst. Time lag between a maximum active time of earthquakes and the most active stage of eruption isseem~d to relate to outburst point and origin of the earthquake. '

4) Sometimes， violent explosions take place during a long period of active erup -tion. The occurrences of smal1explosions before and after violent explosion have remarkable different Properties. 1 緒言一般に大きい.また，爆発前の休止期が長いほど，より大きな爆発になりやすい. . ，_，火山爆発には大小様々なものがある.とのうち，より大きな爆発ほど，その予知が必要であることは論をまたない. 2) 一度噴火活動を始めた火山では，かなり長期間にわたって爆発をくり返すのが常である.こう、した一連の噴火活動中には，かなり大きな爆発も含まれる火山爆発の大きさに関して，我々の一般的経験から，次のようなことがいわれている. 1) 長期間噴火活動を休止した後で起こる火山爆発は

*

Received June 8

，

1970

*

気象庁地震課，気象研究所地震研究部ことがある. 3) 各火山は，主として噴出岩の化学的組成の違いにより，爆発様式が異っている.プレー式，ブルカノ式，ス.トロこイボリ式，ハワイ式，その他の噴火様式があるが，爆発力は，一般に，前者のものほど大き

(2)

いといわれている. さて，本邦の大部分の火山は，爆発の際，安山岩質の諮岩を放出してフ守ルカノ式噴火をする.その代表的な火山が浅間山と桜島である.これらの火山では，噴火が近づくと，一般に，火山性地震が増加することが知られている.地震数の変動と大爆発の時期および噴火活動の推 L移が，どんな関係にあるかがわかれば大変有益である. 一方，火山性地震の大きさには，いろいろなものがある.一つの大きな地震のエネルギーは，多数の小さな地震のエネルギーの総和よりも，はるかに大きなことがしばbばあるので，地震数の増加または減少が，必ずしも，地震の放出エネルギーの増加または減少を意味すること』にはならない.そこで，地震数の変動を論ずるには，それらの大きさをも合わせて考慮する必要がある. 第 35巻第 2号一連の火山活動の変遷に伴って，どんな種類の，どんな大きさの地震が，どんな時期に発生するか，もし，これらの発生に関じて，何らかの規則性が見あたるならば，噴火予知ないし噴火の機構を調べる上に，大変役立つことはいうまでもない. この論文では，近年の浅間山と桜島で起こった大きな爆発に関連して，上記 1)および 2)の事柄をたしかめると共に，大きな爆発前後の小爆発，火山性地震の起こり方，噴火活動期を通しての火山性地震の発生頻度などについて考察した.

2 .

長い噴火休止期後の大爆発報時庄野妥辰三験 42 2. 1 浅間山の噴火と火山性地震ここでは， 1950~69年の 20年聞に起こった噴火にうい

l

e

U

↓

j

x

1961 Y 800 600

o

400 2

∞

1

1 l

l

U

Y

ー~O

20

0 '

ι

n u ∞則一間

以

x

M

円一

圃闇圃 V 1 ' 300 200 100

o

1952 d t_、

し

人

ι Y

.

一

400-.6'---r----，----， 1955 1965. 1966

Monthly number of volcanic earthquakes. in relation to volcanic activities at the volcano Asamayama

，

・Arrowmarks: Thic~--violeht explosion， • Thin--small explosion.

X: First remarkableswarm time of volcanic earthquakes.

Y.:Laterremarkabl'e swarm time of volcanic earthquakes.

2 -1200 800 600 1000

1

1 !

1

1 J

:

1

Fig. 1.

Y

300 200 "100

o

(3)

Vulcano式噴火活動における太爆発の起こり方年ついて一一田中 43

てあっかう.この期間に該火山ではTable1に示した6 の概要はFig.1'のとおり'である・ー

回の噴火活動期があっ，た.各噴火期の火山性地震，爆発

¥Table 1.'，1<;ruption activities at the

volc~no

Asamayama， from 1950 to 1969. X: First、remarkablefrequent time of volcanic earthquakes

y: 'Later' remarkable frequent time of volcanic earthq

，

u

akes The' largest explosion

Eruption ，period Ce).lm stage

lKinetic X Y Date ι _energy _. year erg Aug. 15，1950-Jun. 1951 1 Sep. 23， ~950 3.6 X 1017 Sep. 1950 Jul. 1951 Jun. 7 - 14， 1952 1

Y

z

J1m. 7， 1952 (10 1₂₎ _J_u_n_.₁₉₅₂ _Nov._，₁₉₅₂

Dec. 27， 1953 - Jul.1955 Sep. 6， 1954 2. Ox 1016 _{May 1954} _J_u_n_.₁₉₅₅

3 M

Oct. 3，

.

1

958 -;-Aug. 1959 ， Nov. 10， 1958 2. Ox 1018 _{Dec. '}₁₉₅₈ _Jul_. ₁₉₅₉

Aug. 18， 1.961-Nov. 1961 2 A1.!g. 18， 1961 4.8 X 1016 _S_e_p_._'₁₉₆₁ _J_u_n_.₁₉₆₂

May、23，1965 3

Y

z

. May 23， 1965 1.1 X 1012 _{May 1}₉₆₅ _{Dec. 1965}

各噴火活動期に発生した火山性地震の頻度は大きく異っているが，その原因の一つは，観測点および地震計の種類の差によるものである.すなわち， 1950...:.52年の観測は，軽井沢測候所(浅間山頂火口の南々東 8.0km) に設置した40倍の大森式地動計により， 1952~55年の観測は，同測候所に設置した300倍石本式地震計に， 1958 ---63年の観測は，同測候所に設置した3500倍光学式地震計による.また， 1965.-:.66年の観測は，山頂火口の南1.8 kmに設置した5000倍のJMA-62A型電磁地震計による観測である. また， Fig.1の矢印は，爆発のあった月を示しているが，このうち，太い矢印は，爆発地震の振動のエネルギーが1515_{エルグ以上の大爆発を示し，細い矢印は，それ} 以下の小爆発である.太い矢印で示した爆発地震のエネルギーは極度に大きくて，一連の噴火活動期中の小爆発すべての振動のエネルギーを合せたものより，はるかに大きい. ここで，エネルギーの算出には，地震計が記録した爆発地震の最大振幅(A)，火口と観測点との距離(.:1)から M

=

1.83 log.:1

+

logAー0，83 (坪井 1954) log

E=

1.5

M

+

11.8 (Gutenberg-Richter 1956) の式を使って，マグマチュ-F'(M)からエネルギー(むを求めた. 火山爆発のエネルギーはi爆発地震の振動のエネルギ、ーだけではなく，これよりも，はるかに大きな，噴出物による熱エネルギー，位置エネルギ.，機械的エネルギーなどが総括されたものでなければならない・しかし，該火山では，同じような様式のフマルカメ式爆発をするので，個々の爆発の大小は，爆発地震の大小によって比較できるものと考えられる. Table 1， Fig. 1から，全般的なこととして次のようなととが言える. 1) 噴火活動に前駆して，火山性地震が増加・し始める. 2) 大爆発に先がけて，小爆発が起こることが多い. 3)，爆発の大きさは，その噴火活動前の休止期の長さには無関係である. 4) 火山性地震が多い時期は，たとえ爆発は起こら芯くても，その火山は活-動期にあるとみなければならない.火山性地震の頻度には， '活動期が始ったころと終りごろと巴顕著な極大がある.始めの極大は，噴火活動期の開始をつげる現象として，また，後の極大は，噴火活動期の終末をつげる現象として注目される.これと同じ主うな現象ほ，プレー式噴火をして 1944-45年に生成した昭和新山 (Kizawa;. 1957)フ

Y

レカノ式噴火をした1914年の桜島(Kizawa'， 1963)についども述べられている. 次に，噴火活動期に前駆した火山性地震の状態を，さらにくわしく知るために，軽井沢測候所で高性能の地震観測を行うようになった1958年以降の噴火と地震の発生状況を図にじたものがFigs.2---:.4である噂.それ‘ぞ札の図に，日別の爆発の有無(矢印)，目別火山性地震回数 (N)，火山性地震の日別最大振幅 (A)，火I年性地震の同 7J1jエネルギー

(E

，最大握幅の自乗に比例じていると仮

一

3..，.，...

(4)

44 験 . 震時報 F

第

、

35巻第2号由。 Aug. 1 い“J川川lて Aug. 拍 Ocl仁刊

r

o

申￨

19 r 1

T

μ 回判官 r ﹄ a n n i -1 -1 l l t 、 20 AsolT咽yama-一一 1958 Fig. 2. Voleanic earthquakes in relation to the eruption activities of 1958.a~ the volcano Asamayama.

N: Daily number of volcanic earthquakes

A: Daily max. amplitude of volcanic earth -quakes

E

:

DailY energy. of vo1.canic. earthquakes

Arrow mark: Thick-Yiolent explosion

Thin~small explosion 定して，個々の地震の最大振幅の自乗を加え合せたもの) が記入してある. Fig. 2は1958年の噴火で，同年10月3日から小爆発開始， 11月10日に大爆発じた.噴火に前駆して， 1958年 7月ごろから火山性地震が次第に増加し，、さらに 9月上旬には，大きな火山性地震群が発生した.

9

月上旬の地震のエネルギーが異常的に大きいことからi前駆地震活動の最盛期は，大爆発より約 2か月前に現われていたことを示している. ー Fig. 3は1961年の噴火で，同年8月18日に大爆発，以後小爆発が群発した.この時の噴火では，大爆発に前駆した小爆発がなかったことが注目される.火山性地震は

7

月上旬ころから増加し始め，ーたん減少し，再び増加したときに噴火活動に入った.地震のエネルギーも 7月に大きく，前駆地震活動の極大時が，大爆発の約20 日前に現われたことを示している. Fig.4は1965年の噴火で》この時は5月23日に小爆発が1回起こっただけで、終った.火山性地震は4月上旬から:増加し 4月28日 5月14，15日には大きな火山性地震が発生した.このことは，地震活動の極大時が，爆 i l i -20 Jun.

i

﹂

十

A a -l 111

川

，11しい川，，品，品111111仏"111111111ι川，1川.1..川川111山h J u l . A u g s-p f Fig. 3. Volcanic earthquakes in' relation to the eruption actiyities of 1961、atthe volca

-no 'Asamayama. The notations are the same

ones shown in Fig. 2. 、 ! J i b -' r H U W

、一

一

n H H 幽一 a t n ﹂ i ，A I T f 一 u u t 心 u u -4 F i ト u v -l E u v f h U t u -， a -w 川_{t t} t ︻ l_{川川川也一} l u 1 1 A I l -1 冊目司令 ' a l 司 ! ﹂一一 l l u ﹄凶一﹂パ附サ・一叩一 μ d -F 5

;

一 1 4 1 ぜル一 -61111 防 l l ﹃川川川山 z ト・ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L_比。 6 一一ムル一ー一 1 H H H H H 4 1 H W 山 M O U a 日日円 H H H H H H H H H H H A M ー : -1

-i

i

;

T

一

¥

一

凶

u i

一 -4 1 ハド﹁一 4 T I l l 十 lil--山崎 ' l i l -l i l i -i 一官白川 M 一一一一 a H M L u -n u -H 州内一一一一 ! l 凶 l 叫 m ﹁ 1 1 1_命羽、一 -一一 U “ ・。﹃ i 1 1 J U

，

l l J U E_一

i

-・一一 L U 4 r y 一 I A m 引ー一三 r 一一 l 且 W ム一 p o 一 1 J 叫一帥一一品何千 A m -a d ﹁一 ! 一一川凶ム国一一 4 1 、一一一 l u -L A

J

; -a

・

:

;

-J

;

‘

一、一一 H r -U 0 4 品。一、一 L 一回附一一﹂ M -一一 M 柑問。 μ 2 1 0 μ t 一。 M H i l l i -A i 司_t i l l -E S E -i l l

-Fig. 4. Volcanic earthqQakes in relation to the eruption . activities of 1965 at the volcano 、 Asamayama. The notations are the s

:

a

me ones shown in Fig. 2. 発時上り約10日間前駆していたことを示している. なお，乙の時の前駆地震の初動方向には注目すべき現象がみられ，山頂火日の南々東3.7kinに設置した ]MA

- 4

ー

(5)

¥

Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方にういて弓子田中 4号

Table 2. Direction and displacement of initial motion of-P wave~ of

pre-e，trlption earthquaj!es in the eruption of 1965 at the volcano Asamayama， observed at the observation point situated on the distance of 3.7 km

，

SSE direction frorn、thesumrnit，cr.at~.r.

Time

ヤ

ィ

_I

_P

N _I

_P

E _I

p

z

₁₁ d h j 4 m _(+μ_〉、-(+μ 〉

→

iOμ .1 Apr. ~'1540 110 9 s 28 08: 59 O. -0.3 +0.3 も0.4 J 、May，，8' 12 '20 0.8 (+) -0.1 -0.1 12' . 5.1 0.7 (+) (+) (~~ 13 30 1.0

(

+

)

(プド〉 (ー〉 20 34 0.8 (+) (+) (ー〉 21 32 .0;9' (+) (+) (ー〉 2136 0.7 (+) (+) (一〉 21 54 0;8 (+) (+う (ー〉 22 19 0.8 (+) (+) (←〉 -62 A型電磁地震計による観測結果は Table2のとおりである.すなわち，- 5月上旬までに起こった地震の初動は，火口に対して引き波であったのが 5月14日の地震以降，反転して押し波に変った. 南北，東西，上下3成分を合成した初動方向から考えて，この現象は，震源が若干移動したことを示している? 噴火の前に，大きな火山性地震が起こること，しかも，その時の地震の初動方向が反転することの;音、義は重大である.これちは，噴火に先がけて，地下の殻を打ち破ってマグマなどが上昇するための現象で、あるに違いない.大噴火の前に，大きな前駆地震があった実例は， 1943~45 年にプレー式噴火をして生成した昭和新山 (Kizawa， 1959)， 1914年の桜島の大噴火 (Omori，1916; Kizawa， 1963)などでも述べられているとおりである. また，著者(田中， 1968; 1969; 1970)は，伊豆大島めストロンポリ式噴火について屯，地下の殻を打ち破ると考えられる前駆地震があることを述べた.これらのことから噴火様式のいかんにかかわらず，噴火の前には，大きな前駆地震が発生する現象があることは注目すべきことである. 次に， ζれらの前駆地震に関して，桜島の噴火に例をとって，くわしく述べることにする. 2.2 桜島の噴火と火山性地震桜島の南岳山頂の西 10kmにある鹿児島地方気象台が，地震観測を始めた 1899年以来1969年までの問に，桜島では， 1899年 9月， 1914年 1~3 月， 1938年 9 月， 1938 年 2~3 月， 1939年10~11 月， 1940年 4----7月， 1941年 Time

Ip~slpN

I

巧

p

z '

d h m S (+μ

?

(+μ〉〈ー2μ) May 9、00 19 0.7 00 19 O. 7

(

+

)

(+) (ー〉 06 43 0.8 (+) (十〉 (-) 14 22 48 1..0 -0.6 +0.4 +0.6 22' 48 1.0 -0.4 +.0.2 +0.5 22 49 1.0 -0.1 +0.1 +0.1 15 03 39 1.0 -0.4 +0.2 +.0.5 16 09 42 O. 7 -0.1 -(+ ) 半0.2 2314 49 ₍_e₉

_坤

_￨

_lomn_〕 Jun. 13 11 32 0.9，1 (ー)

1+

0.1 +0.1 4----9月， 1942年 7月， 1946年 2~11 月， 1948年 7丹， 1950年 6~9- 月， 1954年 11----12月， 1955年 10;月現在に，噴火活動または活発な噴煙活動があった. とのうち，火山活動に伴った地震群が観測されたのは， 1914年の噴火c(Gray-Milne地震計，倍率は水平動 5倍，上下動10倍で観測)， 1939年の噴火 (Wiechert地震計，倍率約100倍で観測)， 1941年の噴火 (Wiechert地震計で観測)， 1946年の噴火 (Wiechert地震計で観測〉および 1955年以降の噴火〔石本式150倍地震計， ]MA-56型高倍率地震計(倍率300倍)， JMA-62型電磁地震計(倍率2000 倍〉などで観測.観測点は南岳山頂火口の西 5kmの鹿児島地方気象台桜島火山観測所〕だけであった.火山性地震が観測できたかどうかは，地震計の性能や観測位置にもよるが，一般に，大きな噴火活動に伴った地震活動は地震計に記録できたようである. Figs.5~9 は，上記 5 回の桜島の噴火活動に伴った火山性地震および爆発の発生状況を示したものである.各噴火活動期全般を通じて共通している現象は，噴火活動期に前駆して火山性地震が増加していること，噴火活動の初期と末期とに，火山性地震発生頻度の極大が存在していたことなどであ、る.また，大爆発に前駆して小爆発が起こる場合が多く，かっ，大きな火山性地震が大爆発に前駆して起こっている. これらは，すパて，前述した浅間山の爆発の状態とよく似ている事柄である.また，噴火休止期の長短が，次期噴火の大小を左右している事実は認められない. 次に， Figs.5~9 の噴火活動について，さらに説明を -' 5ー

(6)

46 ' 験，震 . 時報第35・巻 z第2号

11/" ¥

l

)

~λ

-~---~ 1 .16 .1---1 18 1 μ

∞∞

A

'

I

q

-Fig. 5. Volcanic earthquakes in relation to the eniption activities of 1914 at the volcano .• Sakurajima; N: Number of volcanic' earthquakes A: Daily.maximum amp1itude. of volcanic earthquake a: First explosion ，b : Violent' explosion

X : First remarkable swarm time of vol・

canic earthquakes

Y : Later remarkable swarm time of vol

-canic earthquakes APr， Sak胴IJlma-一一1941)

μ

A

40 20 25 31 5

Oc

t

.

N

o

v

.

S

a

_

k

u

r

a

j

ma

十一

1939

10 Fis. 6. Volcailic earthquakes inrelation to the-eruption activities of 1939 a.t the. volcano .

Sakurajima. The notations are the same

'ones shown in' Fig. 5. "="-6

一

b

30 N 20 10 O o APr. • Moy. Jun: Sakurajima - I 94 I Fig. 7. Volcanic earthquakes in rela;tion to the eruption activities of 1941 at.

the volcano Sakurajima.. The notations are the same ones shown.

(7)

Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方について一一田中 J Jun 血格 satt町ajlma-一一-1946 Oc.l Fig.8. 80 0 4

Njn

ハ

I l l i

-O E Jul.4l Aug.l

Sep-，

'

A

11ll

10-1

，

J

o

l

川

I

J

I

川川川1111111

川

11111

1 Ju

.

l

1 Aug. I Sep. I Oct.

S

a

k

u

r

a

j

i

ma -

1955 .

Fig: 9. . Volcanic earthquakes in relation to

the eruptoin activities of 1955 at the volca

-no Sakurajima. The notations are the same

ones shown in Fig. 5. カ日えることにしよう. Fig.5は1914年1月の大噴火で「大正3年の大噴火」と呼ばれているものである. 1月-12日10時ごろ，桜島の西側中腹の海抜570m付近で噴火を始め，次いで約10分後，東側中腹の海抜470m付近でも噴火を始めた.翌日日 20時ごろからは溶岩を流出させ，大噴火に発展した.火山性地震は噴火発生の前日から増加し，噴火開始と共に 47・

b

内 U

N

﹄ R H i l l i

-。

Jan. Feb. Mar. ュ s e ，ラー減少した.また，溶岩流出開始時より約26時間前の12日 18時30分ごろには，この時の地震群中の最大地震〈マグーニチユ-.F'6.2)が起こιった.これらの事柄を総合す7ると，大噴火(溶岩流出)に約1日前駆して地震活動に最盛期があったことになる. Fig.6 は 1939 年 10~11 月・の噴火活動である. 10月26. a'，桜島の東側中腹の海抜750m付近で爆発を始めた. 10月28日には多数の小爆発が群発，翌29，日には，噴火活動が最高潮に達して熱雲を発生させた.その後，小爆発が間けっ的に11月中旬まで続いた.この活動では，大きな火山性地震が大噴火(熱雲)発生の5日前に起こつでいる. Fig.7 は 1941年 4~9 月の噴火活動である. 4月28日 "，-，5月1日， 5 月 15~6 日 14 月日，および 8 月 26 日 ~9 ，月末に噴火活動があった.r噴火地点は桜島の東側中腹の・海抜750m付近であったといわれている(安井1957). こり時の活動では，大きな爆発は6'月2日ごろに集中しており，さらに， 8月26日にも顕著な爆発があった.その他の爆発は，いず、れも小さかった.火山性地震は4月末から増加し始め 6月2日の大爆発より 7日前の5月 26日を中心として大きな地震群が起こっている. Fig.8 は 1946 年 1~11 月の噴火活動で「昭和21年の /大噴火」と呼ばれているものである.この年の1月以降，桜島の噴煙活動が活発化し，ときどき降灰があった 3 月9自に至り，桜島の東側中腹の海抜820m付近で噴火を始め，溶岩を流出して六噴火に発展した.溶岩流出活動は5月下旬に終ったが，小爆発は11月上旬までの間に

7

(8)

-48 験震時報ァ第35巻第 2号ときどき起こった火山性地震は1月中旬から増加し始め，地震活動の極大が溶岩流出開始時より約17日前に現 900 われた. Fig. 9は 1955年 10月の噴火活動である. 10月13日，南岳山頂火口(海抜約900m) で大爆発が起こり，以後同月末まで小爆発をくり返した.さらに，翌年1月からは，噴火活動を再開し，現在(1970年〉まで、続いている. 1955 年10月の大爆発には，小爆発が前駆しなかったことが一つの特徴で、ある.また，この大爆発に前駆した火山性地震は小さくて，鹿児島地方気象台のwiechert地震計には記録されなかったが，活動火口の西5kmの袴腰にあった気象台の分室(1960年に隣接の城山台地上に移転して鹿児島地方気象台桜島火山観測所となったうの150倍: 石本式地震計には，最大振幅10μ 以下の小さな火山性地震を多数記録した.それによる主，噴火の9か月前，すなわち， 1955年1月ごろから火山性地震が次第に増加し(竹山・田中， 1958)，噴火発生より約 1か月前に極大を示し，その後，やや減少したころ爆発が起こった.また，大きな地震が発生したのも大爆発の29日前であった. さて，桜島の 1914年以降の噴火は，既に Tsuya (1956)，安井(1958)等によって述べられている主おり，いずれも南岳をほぼ東西に横切る弱線上で、起こっている.そしで， 1914年の噴火は山ろくで起こり，以後の噴、央ーでは，噴火点が次第に南岳山頂火口に近づくような傾向で火口を生成しながら上方に進み， 1955年の噴火に至って，とうとう噴火点が山頂火口に達した. 一方，大爆発と火山性地震の最盛期との時間差は，近年のものほど長くなっている.そこで，活動F火口の位置 (海抜の高さ〉と，上述の時間差とが何らかの関係を持っているように考えられる.すなわち，大変大胆な仮定ではあるが，ほぼ一定した深さの所に火山噴火の原因をなす活動源があって，それが活動を始ぬると，固くふさがれ-ていた地下の殻を破るための大きな地震を起こす.以後，破れた部分にそってマグマなどが上昇を始めるとすれば，上昇径路が長い程，地表で爆発するまでに時間を要するはずである.この場合，火山ガスは早く上昇するので，溶岩などを噴出する大爆発に先がけて‘'小爆発が n u O R M

E

Z

E

.c.、』 700 600 1914 500 10 50

マ

(

d

a

y)

Fig. 10. Relationbetween h and !"・

h: Height of out burst crater， above sea level

!" Time interval between large pre-eruption

earthquake and violent explosion

3. やや長い噴火休止期の後で起こる爆発桜島の1955年10月の大爆発以来，現在まで続いている長い火山活動は，火山地震の発生数も多く，全体的にみて，一連の噴火活動期とみなされる.しかし，この長い期間中にも，爆発をさかんに行なった時期と，爆発をl休止した時期とを何回かくり返した. そこで，やや長い爆発休止期をいくつか選び，その後に爆発活動を再開した時期の火山性地震の起こり方にフいて調べた.Figs.11--14-はその例である. Fig.11は， 1962年 3月 8日から小爆発を再開した時のもので，その前に39日間の爆発休止期があり，大きな火山性地震が爆発再開より23日前に起こっている. Fig. 12は， 1963年 2月11日から小爆発を再開した時発生しやすくなると考えられる. のもので，その前に61日間の爆発休止期があり，大きな Fig. 10は，観測事実に基づいて， r噴火地点の海抜の火山性地震が爆発再開より約40日，約30日， 16日，8日，高さ(んメートル)，噴火開始時と最大前駆地震との時間 7目前に起こった.なお4爆発に前駆じて，火山性地震差(-r日〉を図にしたものである.この場合 hとTとのが増加した. 関係は Fig. 13は， 1965年 3月29日から小爆発を再開した時戸=200. 64 log -r

+

582. 37 のもので，その前に60日間の爆発休止期があり，大きなで表わされる火山性地震が爆発再開より32日前に起こった. -8~

(9)

Vu1cano式噴火活動における大爆発の起こり方についてーーー田中 49

N

I

1

，

1

1 .

I

1 r

o

_川

R

月八ハ仇，ぃ

0

1

'J V 'vィ ~V' -V .，. Y

¥ I 入

AI

1

4

j

1

，_{，，}_，

₁

_，_，

₁

_，_，

₁

_，_，_，

t

d

_I

_"

_I

，

_I

_，

_J

₁

_"

_，

₁

_，

₁

_，

₁

_，

_'

_;

₁

_"

Fel:l Mar. Sakurajim

a--

1 9 6 2 Fig. 11. Volcanic earthquakes in relation to

the eruption activiti.es of1962at the vo1ca -no Sakurajima.

N: Daily nutnber of v，01canic earthquake

A: Daily max. amplitude of volcanic earth -quakes

Arrow mark: Small explosion

100 80 ω 川町

N

i

l

-同国 8 4

A

i

-。

Fig. 12. Vo1canic earthquakes in relation to ‘the eruption activities of1962-1963at the

volcano Sakurajima. The notations

:

a

re the same ones shown in Fig. 11.

Fig.14. は， 1966年4月5日から小爆発を再開した時のもので，その前に21日間の爆発休止期があり，大きな火山性地震が爆発再開より32日および14日前に起こった.なお，爆発に前駆して，火山性地震が増加した. 以上は少数例ではあるが，活動休止期後の爆発には， l間違いなく，大きな火山性地震が前駆する現象があることを示している.その火山性地震と爆発との時間差は， 100 80

1

n u n M a u n -Y

N

i

H

I

l

-20 o

J

o Sakurajima

-

一

1965 Fig. 13. Volcanic earthquakes in reli1tion to the eruption activities of1965at the volca -no Sakurajima. The notations are the same ones shown in Fig. 11. llM

J

!

60 o

f

]

1

，1，1， [[1，

1

，

1

1 "

1

，，，，，，1，

1

1 /

，

1

，，

1

1 [

J

'

I

"

/

"

1 "

，

/

1

，，/ Sakurajima - 1 9 6 6 、.Fig.14. Volcanicearthquakes in relation to

the eruption activities of1966at the volca -no Sakurajima. The notations are the same品

ones shown in Fig. 11.

7 ~40 日もあり，かなり長い.

なお，東谷・永福(1967)は， 1964~65年に，南岳山頂

(10)

50 験震時報第35巻第 2号 r 火口で爆発が断続した時期の5回の小爆発(1964年 9月 8日， 10月26日， 1965年1月 9日， 9月 1日， 9月29日〉にづいて，それらに伴った火山性地震の発生状態を調べている.これによると，火山性地震活動の極大時と爆発時との時間差は，わずか， '1時間ないし数日しかない. これらの例は，噴火活動中に、おいては，地下の活動源が非常に浅いため，前駆地震が起こつでから爆発までに長い時間を要しないためだと考えられる. 4. 小爆発群発中に起こる大爆発桜島は， 1955年 10月以来，ひんぱんに爆発をくJり返すようになった.以来1966年末までに，活動火口の西10k m の鹿児島地方気象台に設置した Wiechert地震計が記録した爆発地震は，最大振幅10μ を越えるものだけでも 1602回に達した(田中， 1967 a). そrの中から，最大振幅が200μ 以上に及んだ爆発を選び，それらの大爆発の起

Table3. Remarkable explosion activities at the volcano Sakurajima

，

during the period from 1955 to 1964.

Main explosion Energy 'of volcanic earthquakes during the active period No. Eruption period

Time 1 Oct. '，13-31， 1955 Oct. 14， 1955 2 Sep. 5， 1959 ' Sep. 4-9， 1959 3 Sep.' 5， 1959， 4 Sep. 15-0ct. 18， 1959 Sep. 18， 1959 5 Dec. 19， 1959-Feb. 21， 1960 Jan. 21" 1960 6 Mar.29-Jul.25， 1960 Apr. 4; 1960 7 Feb. 4-Apr.， 6， 1961 Mar. 6， 1961 8 Sep. 18-23， 1962 Sep. 19， 1962、 9 Sep. 23-Dec. 14， 1963 Oct.23， 1963 10 Jan. 5-Feb. '23， 1964 J an. 20， 1964 11 Mar. 23-May 23

，

1964 Apr.24， 1964

こり方について検討した.

Energy

Bef… lm~…e

main explosionI main explosion

x 1015_erg _x₁₀15_erg _x₁₀15_erg

159 1> 30 42 59 198 58 43 4 163 42 122 128 70 326 561 110 40 49 51 26 33 46 135 164 59 174 146 56 19 90 発後のそれにくらべて小さい.とれは，太爆発後に続く爆発は，大爆発前のものより慨して大きなものが起こるためで、ある. 上記の期間に大爆発はTable3に示した 11回のものがあり，いずれも，大きな爆発音と強に空振を伴って，噴石を中腹ないし山ろくまで、飛ばせた. Fig. '15は， Table 3の大爆発前後の小爆発と地震の状態で，各図の上段から，それぞれ，日別爆発回数，地，震回数，および，地震波動のエネ'ルギ- (第2章で述べたもの1と同様な方法で算出〉の変動経過を示しである.

ただし， Table 3の No. 2と No.3の大爆発は引続いて起こったので， Fig. 15には一つの図に含ませである. 3) 大爆発直前に小爆発を休止している時間は，大爆発後の休止時間とくらべて一般に長い.この傾向が著しい時には，大爆発に先がけて小爆発の休止期がとれらの図からわかるように i小爆発群発中の大爆発時には，火山性地震が特に多くなるようなことはない. しかし，次のような顕著な現象が認められる. 1) 大爆発直前の地震活動のエネルギー放出速度は，大爆発直後りそれにく.らべてかんまんである. 2) 大爆発前の地震活動のエネルギ一放出量は，大爆ある. 以上のことから，大爆発の前と後との小爆発の起こり方には違いがあることがわかる. 一方，爆発はrandomに起こるので，爆発の時間間隔頻度F(T)は F( T )dT= ae-A!'dT で表わされる.ここで，a， Aは定数である. 大きな爆発をはさんで，その前後各1か月聞に起こった小爆発の時間々隔を統計したものをFig. 16に示す. この図でわかるように，両者には著しい差があり¥太き - 10←

(11)

51 Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方について一一田中 No.J(Oct. 13. 19'5S，)

1

4 l

ん

λ

人

A

!

j

ゆ

い

_.₃₀

i

L

j

A

:

叫

L

二

コ

， ""20"" - m n v n v t E A n i l i

-17A 川.~"-^_

z 20 10

じと

J

10

.

2

.

p

.

30_00y

r

.~~吋

lO 20 ' -''10 ，-

0 .

10 2 0 ' . 30 0。ザ ...，..一一 Day，s

一

ー

N

o

.

S(Jun. 21

，

1960)、

1lA に~，~

lb--~ "IO---

点

二

J

ーもY

f

J

I

ザ時寸前

f

判

J

州い

"30 20 E ﹄川 1 1 1 1 1 1 1 1 .rg 2 『←一一 Days ー一ー一一一一一一ーョ， Days ~ No.7(Mar.6~ 196D

ロ

レ

鈎

-r-

ザ

ar

ぉ

~']~'

'

，

-

1 ~ ~ J\~，

11~戸.J，y~

NO.6 (Apr. 4

，

1960)

fl

川k引~

1 h

ん

w

ぺ

ー←一一Days一一一ー Fig. 15-1.

一

11--:_ ー正一一-Days 一一一-ー

(12)

-52 _{験『震時報第 3}_{5巻.第 2号} 円 V E ﹄ H ハ l l 1 1 1 1 1 4一一一 Doys ー一一一ー→.， NO.9 (Oct. 23

，

'1963

九

人

ぉ

A

十

b

人

三

。

/130 OaY' ←一一 Dロys一一一→ 九一角

、

.

，

i U 4

4

一町一

戸。

d G M ﹁ j d

l

i

' e

一一一 - 一 O 一入タ﹄十ー川円・ 4

n

ヘ

T

o

-ι

E u h

，，、

‘

w

o

n

-" -h 開 n v w M

問、

s i F M 川 a n 川_l l A. 3も0'1 --一一一 Doys ， No.II(Apr.24

，

1964)

1 L

勺 10 阜o A1:0 ー久--^-~-20 30 目。‘ 唾一一 Doys 一一--;0・

Fig. 15-2. Occurrence of small explosions before and after

，

a large explosion

，

at the volcario Sakurajima. N: Daily、numberof explosions

i1:Daily number of volcalfic earthquakes

E: Energy' of explosion earthquakes

Table 4. Value of a and A in equation

主

F(r)

=

与

e-il!"

τ

r(unit: day): Time interval of two consecutive explosions

a，え constantnumber

E( x 1015_e_r_g₎_:_{Energy .}_. _o_f_e_x_p_l_o_s_i_o_n

earthquakes

-..:.. 12ー

Ye叶 α|λI__~JI

Year

I

a

I

1955 27.0 3.0 182 1961 98.4 1.2 674 1956 158.0 1.8 179 1962 69.0 1.2 492 1957 28.0 1.0 183 1963 66.0 1.1 798 1958 25.8、0.6 305 1964 35.0 0.7 693 1959 16.5 0.5 646 1965 19.2 0.6 64 1960 40.0 1.0 2059 1966 20.4 0.6 158

(13)

Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方について一一田中 53

F

。

一0 0 0 0 0 、 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0

o t

o

0 0 句

。

0

・

4 円 u n v

• •

-

e

--10

• • • • •

• _•

• •••

O ‘ 10 20

:

=

-

，

7

(Hour)

Fig. 16. Time interval be~ween 七 wosuccesive explosions at the volcano Sakurajima.

0:

Afterlarge' explosion .: B~fore' large explosion

な爆発前の小爆発群の Aは，後の小爆発群の値よりも大きく，また， αの値は，大きな爆発前のものの方が小さし、. これらのことは，大きな爆発前には，その後よりも，短期間に多数の小爆発が発生することを示している.しかし，そのエネルギーは小さなものであることは前に述べたとおりである. 5. 爆発の時間々隔の統計前章で、述べた αおよび Aの値は，噴火活動の強弱を示すーっの要素で、ある.長い噴火活動期中には噴火活動の盛衰もある.そこで， 1955~66年の聞に，桜島で起こったすべての爆発にづいて，その時間間隔別頻度図を年別なる.ことに，噴火活動期の初期と末期には，地震が顕著に増加する時がある. 2) 噴火活動休止期の長短は次期噴火の大小には関係しない. f3) 長期間噴火活動を休止した後に起こった噴火活動には，次のよ'うな顕著な前駆現象が現われる. a う噴火活動に前駆して，火山性地震が増加する. b)大爆発に前駆して，火山性地震の頻度に極大が現われる. c)大爆発に前駆して，大きな火山性地震が発生する.大爆発と地震活動の極大時との時間差は，噴火地点および活動源の位置と関係が深いと考えられる 4) 一連の噴火活動期中に，大きな爆発が起こることがある.この時は，大爆発を境にして，小爆発の起こり方が変ってくる.すなわち，大爆発前の小爆発群は，短期間に，短い時間々、隔をおいて，小さなaエネルギーのもの・が起こり，大爆発後の小爆発群はやや長い時間々隔をおきながら，やや大きなエネルギーのものが長期間にわたって発生ナぶ上記1)は，長期間続く一連の火山活動の推移を予測する上に役立ち， 3)は，大爆発の時期を予測する上に役立つ現象で、ある. また， 1) ~4) を含めて，火山爆発の機構を破究するには，見のがすことのできない重要な現象である・j 参芳文献

Gutenberg

，

B. and C.F.Richter

，

(1956): Magnitude and Energy of Earthquakes. Geofisica

，

19

，

1~15. 東谷幸男・永福順員IJ(1967):昭和 30年10月以降の桜島火山活動に作って比較したのがFig.17である.プロットした点，観測および調査報告.福岡管区気象台要報， 22， 60--:61. が，いずれも，片対数方眼紙上でほとんど直線状に分布' 鹿児島測候所 (1951): 1946年 3 月 ~5 月桜島噴火報告，験震時しているので，爆発は常にrandom，に起こっていると考えられる.また，年によって，分布の形が異ることは，爆発の起こり方にも強弱があったことを示している .a， Aの値はTable4のように求められた.また，この表には，参考のため，爆発地震が放出した年別エネルギーーの量も記しておいた. 6. 書_JI\~喝士号_R"“命報， 15， No. 3~4， 42~57.

Kizawa

，

T. (1957) : A Study of Earthquakes in Relation to Volcanic Activity (1). Papers Met.Geophy.

，

8

，

150~

169.

一一一一一 (1959): A Study of Earthquakes in Relationto

Volcanic Activity(II). Pa'pers Met.Geophy.

，

9

，

304~

239.

一一一一 (1963) A Study of Earthquakes in Relation to V olcanic Activity (1V). Geophysical Papers Deticated 浅間山，桜島のプノレカノ式噴火，および，それに伴つ to Professer Kenzo Sassa， 187~198.

た大きな爆発について研究し，次の性質があることがわ戸 Omori， F.(916):τhe Sakurajima Eruptions and _ Earth-7'Pっ

7

こ・九 ‘ quakes. Bull.1mp. Earthq. 1nv. Com.

，

8.

1) 噴火活動期陀なると，火山性地震の発生数が多く大迫盛夫 (1957):昭和 14~昭和 21年の桜島の火山活動，福岡管

(14)

54 _{験震時報第} ₃₅_{巻第}_2号 100ト 100 100

1

9

5

1

9

5

6

•

1

9

5

7 .

-

1

9

5

8

•

o •

• ••

・

-

o•

••

0 0 ，O~ 10

••••

10

・-

.

• ••

-

・

@

・

_•

"，

F

• -・

・

10 10

。

10 10 10 100 100 10

。

，

1

9

5

9

•

1

9

6

0

•

10

。

•

• _•

1

9

6

1

• _•

_•

1

9

6

2

• -

・

.

_-

.

10

•

• -

・

.

ー

-

.

/

•

• _••••

ー

.

• _•••

• _•

10

•

••

.

ー

10

・

.

_.

.

'~ '

• .

0 .

・

• ・

・

.

・

• ・

.

10

。

，

20

。

10 2010 10

。

10 20 100 100 100. 、 100

••

1

9

6

3

• _•

_•

_句.

_.

_・

• _-

_•

1

9

6

4

1

9

6

5

1

9

6

6 ・

.

0 .

.

_・

_.

10

•

、 @

•

10

•

e

-

•

• -•

•

-e

•

e

• -•

。

•

10

• '

•

• ' '

•

• "

•

10

• -

e

・

e

・

• 。

10 20 0 10 20 0 10 2 0 0 10 20

=一(""

(

D

a

y

)

Fig. 17. Time interval between two succesive explosions at the volcano Sakurajiina.

区気象台要報， 13， 63~68. ‘ - ' - " -(1967 b) :火山の噴火による地震の研究.火山， 2集，

t平井忠二(1954):地震動の最大振幅から地震の規模 M を定める、 12， 91.

ことについて，地震， .2集， 7， 185~193. 、、仁一一一一ー(1968):伊豆大島の地震計測学的研究(1);三原山の火

lsuya， H (1956) On the Rec巴目、Expolosive Eruptions 山性微動と火山活動.気象研究所研究報告， 19， 627~650. of'~Volcano Sakura-jima， Southern Kyushu， J apan (1). 一一一一(1969):伊豆大島の地震計測学的研究 (II)'.三原山で起 Bull. Earthq. Res. 1nst.， 14， 307~333. 、こる4種類の火山性微動について.気象研究所研究報告， 20. 竹山一郎・田中康裕 (1958):噴火予知問題の展望，測候時報，一一一一一(1970):伊豆大島の地震計測学的研究 (III).噴火微動 25， 489~496. ー前駆地震， A型地震.気象研究所研究報告， 21， 234~289. 日中康裕(1967a):桜島の爆発地震について.火山， 2集，12，26 安井豊 (1957):昭和30年旦 31年の桜島噴火推移，福岡管区気 ~40. 司実象台要報， 13， 3~53.

ー

14←

Vulcano式噴火活動における大爆発の起こり方について

V

u

l

c

a

n

o

式 噴 火 活 動 に お け る 大 爆 発 の 起 こ り 方 に つ い て *

田

中

康

裕**

On the V

i

o

l

e

n

t

E

x

p

l

o

s

i

o

n

i

n

the Eruption A

c

t

i

v

i

t

y

o

f

V

u

l

c

a

n

i

a

n

Type

Y

.

T

a

r

i

a

k

a

55

1

.

21

と

*

，

*

*

2

.

l

l

l

U

U

↓

j

x

o

式噴火活動における大爆発の起こり方について *

円一