火山学に関する地球物理学や地質・岩石学、地球化学分野の計測・調査技術を活火山の現場で学んでもらうため、令和6年3月3日から8日までの6日間、日本で最も活発な噴火活動を継続する火山の一つ、鹿児島市の桜島においてフィールド実習を行いました。全国13の大学から、地球物理学、地質・岩石学、地球化学を専攻する大学院生20名と、教員12名が参加しました。
実習中に宿泊するアクアガーデンホテル福丸に到着後、西村太志教授（東北大学）による実習開始の挨拶の後、桜島に関する2つの講義を実施しました。
はじめに、中道治久准教授（京都大学）が、桜島における大正噴火（1914年）の火山観測の状況、多様な噴火活動と地下マグマ活動の関係、噴火現象のモニタリングなどの研究状況について解説しました。1955年以降の南岳活動期に始まり、2000年以降の昭和火口噴火活動期、そして2015年のマグマ貫入イベントや最近の噴火活動について、地震・地殻変動観測や噴煙レーダによってどのように火山現象が捉えられるかを紹介しました。
次に、中川光弘教授（北海道大学）が姶良火山の噴火史やカルデラ形成過程、それにより誕生した桜島火山の構造や噴火史について解説しました。また、プリニー式噴火や溶岩流出を伴った歴史時代の噴火に関する研究や岩石学的研究によって明らかにされたマグマ供給系の特徴、最近の噴火活動の特徴などの説明がありました。
フェリーで鹿児島市街地から桜島に渡り巡検を開始しました。姶良カルデラ内の安永噴火（1779-1782年）で生じた新島近くに、京都大学防災研究所が昨年設置した海底GNSS観測点を見学しました。漁船2台に分乗し、筒井智樹特定教授・中道准教授（京都大学）から、カルデラの膨張・収縮変動を海底で捉える目的や機器の性能について解説を受けました。また、桜島北岳の4合目に位置する湯之平展望所を訪れ、姶良カルデラや火砕流台地、大正噴火の溶岩流や火口などを眺望観察しました。
その後、島の東部に位置する黒神において、大正噴火により埋没した鳥居や、その周辺における降下軽石堆積物を観察しました。また、京都大学防災研究所の黒神観測室を訪れ、中道准教授から火山観測機器について解説を受けました。島の南部に位置する有村溶岩展望所では大正・昭和噴火の溶岩流を観察しました。最後に、東桜島小学校の敷地内にある「住民ハ理論ニ信頼セス」で有名な桜島爆発記念碑を見学させてもらいました。
全体共通の講義や巡検以外は、地球物理、地質・岩石、地球化学の各コース班に分かれて、それぞれ講義と実習が行われました。
3月5日に、西村教授による、地震学概論の講義がありました。火山・噴火活動に伴い発生する地震の特徴や、それらの発生位置やメカニズムの推定方法、地震・微動活動と火山活動との関係について学びました。初日は雨模様でしたが、昼頃に少し雨が弱まる予報が出ていたことから、予定を変更し「地震計とデータロガーの使い方」に関する解説を受けました。雨の中、南岳山頂から東に約4.3kmに位置する京都大学黒神観測室に向かいました。雨脚が弱まった頃を見計らい、西村教授、中道准教授、田口貴美子助教（東北大学）の指導のもと、地震計の設置を行いました。複数の地震計を面的にアレー状に設置し、地震波の到来方向や速度を調べることで、地震の発生源の位置を推測する「地震計アレー観測」を実施しました。受講生8名は3班に分かれ、各班でそれぞれ3点の地震計を設置し、無事に観測を開始することができました。観測後、ホテルに戻り、「地震観測概論」の講義を受け、火山地震観測の方法を学びました。
3月6日は、まず田口助教による「地震計アレー解析」に関する講義がありました。火山性地震や微動の震源の推定方法の原理や、データから地震波の到来方向や伝播速度を求めるために必要な、地球物理学観測データの解析でよく利用される逆問題（インバージョン手法）による解の推定方法を学びました。また、解析に使用するプログラムを各自作成する実習も実施しました。夕方に、前日設置した地震計アレーの位置を測量した後、地震計の撤収作業を行い、データを回収しました。
3月7日は、設置後に発生した微小地震や噴火微動の地震波形データを自作したプログラムで解析しました。また、南岳西側のハルタ山に設置されている地震計アレーで記録されていた、爆発的噴火に伴う地震のデータも解析しました。二班に分かれて微小地震や爆発地震の地震波の到来方向や伝播速度を推定し、地震発生源の位置などについて議論しました。
中川教授（北海道大学）、伴雅雄教授（山形大学）、嶋野岳人教授（鹿児島大学）の指導の下、実習を行いました。3月5日は、天候不良のため、ホテル内での講義、火山灰試料と溶岩薄片の顕微鏡観察、地形分類を行いました。伴教授による火山灰層に含まれる構成物についての説明の後、霧島新燃岳2018年のマグマ噴火、2017年の水蒸気噴火、鬼界カルデラ約7300年前の噴火、霧島硫黄山の約4500年前の水蒸気噴火の火山灰試料の観察を行いました。その後に、桜島の1955年以降の噴火で堆積した代表的な３種類の火山灰試料を実体顕微鏡で観察し、構成粒子の種類ごとの割合を調べました。その結果に基づき、各火山灰層をもたらした噴火の様式などについて議論しました。午後は、伴教授による溶岩流の微地形の説明の後、⾚⾊⽴体地図、陰影起伏図、地質図を基に、桜島南東部の地形分類を試みました。その後、中川教授による偏光顕微鏡観察の概要の説明の後、文明溶岩と大正溶岩について薄片観察を行い、両溶岩の特徴の違いを把握しました。
3月6日は、中川教授、伴教授、嶋野教授の指導の下、黒神の露頭において、大正噴火の軽石層と1955年以降の噴火による火山灰層を観察し、噴火の様式や推移を考察しました。スコップやねじり鎌を用いて露頭を作成した後、堆積構造の特徴を観察して柱状図を作成し、地層をユニットの区分を行いました。また、顕微鏡観察のために、多数のユニットから採取した試料をふるいで粒度ごとに分ける試料準備作業を行いました。その後、有村海岸に移動し、昭和溶岩、大正溶岩の産状、斑晶鉱物などを観察しました。
3月7日は、井村 匠助教（山形大学）も加わり、大正噴火の軽石層の多数のユニットから採取した試料について構成物解析を行いました。午後は、それまでに得られた結果を取りまとめ、得られた結果に基づき、文明溶岩と大正溶岩をもたらしたマグマ供給系の違いや、大正噴火及び1955年以降の噴火及びマグマ系の推移について考察を行いました。
野上健治教授（東京工業大学）、森俊哉准教授・市原美恵准教授（東京大学）の指導の下、実習を行いました。3月5日は天候不良のため、当初の計画を変更して室内での講義・実習となりました。まず、野上教授から、火山ガスの繰り返し観測によりその組成変化を捉えることが、火山活動のモニタリングにおいて重要であることを学びました。また、森 俊哉准教授が「火山ガス放出率観測」の講義を行いました。火山ガスの主成分の一つである二酸化硫黄が紫外波長領域を吸収する性質に基づき、紫外分光計を用いて二酸化硫黄を計測する原理や、今回の実習で実施する、噴煙の鉛直断面を横切るように火山ガスを計測する「トラバース法」について説明がありました。その後、2人グループに分かれ、ホテルの講義室の窓際に紫外分光計を設置し、機器の操作方法や分光計測の基礎を学んだ他、トラバース測定のデータ解析方法についても習得しました。
天候がやや回復した3月6日は、桜島にわたり、島内で二酸化硫黄放出率の測定を、森班、野上班、市原班に分かれて実施しました。森班は、分光計を真上に向けた状態で車の外側に設置し、噴煙の下を通過することで噴煙断面内の二酸化硫黄量を測定するトラバース測定を行いました。また、市原班と野上班は、噴煙の流行方向の風上と風下の二箇所に分かれ、同時に上空二酸化硫黄量観測を行うことで、放出率の正確な推定に必要な噴煙速度の計測も行いました。
3月7日は、観測で取得したデータに基づき、二酸化硫黄放出率を推定する解析を実施しました。トラバース法によって測定された噴煙断面内の二酸化硫黄量と、噴煙風上と風下の定点観測によって測定された噴煙速度に基づき二酸化硫黄放出率を推定し、過去の放出率データとの比較検討や、噴煙速度解析方法の考察などを行いました。
最終日の3月8日は、実習内容をまとめた発表会を行いました。受講生たちは、地球物理2班、地球化学2班、地質・岩石班1班の5つのグループ（各4人）に分かれて、各班の観測とデータ解析や噴出物分析の結果を発表しました。他班の受講生や講師との質疑応答も活発に行われました。最後に講師による講評を行い、発表内容に対する評価と今後に向けた助言などを受講生たちへ伝えました。
