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ぜんまねぎたや
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活断層研究 29 号 59 70 2008 59 福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について *1 下山正一松岡裕美石村大輔 *4 *7 *2 磯望池田安隆松末和之 *5 *8 *3 千田昇松田時彦松山尚典 *6 *8 *4 岡村眞竹中博士山盛邦生 *1 *8 A study of characters of the Umi fault along the eastern

1 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について *1 下山正一松岡裕美石村大輔 *4 *7 *2 磯望池田安隆松末和之 *5 *8 *3 千田昇松田時彦松山尚典 *6 *8 *4 岡村眞竹中博士山盛邦生 *1 *8 A study of characters of the Umi fault along the eastern margin of the Fukuoka Plain, southwest Japan Shoichi Shimoyama *1 Nozomi Iso *2 Noboru Chida *3 Makoto Okamura *4 Hiromi Matsuoka *4 Yasutaka Ikeda *5 Tokihiko Matsuda *6 Hiroshi Takenaka *1 Daisuke Ishimura *7 Kazuyuki Matsusue *8 Hisanori Matsuyama *8 and Kunio Yamamori *8 Abstract The Umi fault was first described by Ikeda et al. (2004) as an active fault of about 9km in length. Fukuoka Prefectural Government organized a research committee for examination and investigation of the Umi fault in The present study is based on air-photograph analysis, geological and topographical field surveys, soundreflection surveys in the marine areas, drilling and trenching, and tephrochronological studies. Some characters of the Umi fault are clarified through this intensive study. The Umi fault extends father north and south than was previously known, but it does not extend as far north as Hakata Bay and the Genkainada Sea. The length of the fault is 17km at least. The average vertical slip rate in the late Quaternary is estimated to be m/kyr (Activity Rank C in Matsuda 1975). This slip rate of the Umi fault is lower than those of the neighboring Kego and Nishiyama faults. The last activity of the fault was confirmed to be younger than 4300y.B.P. by the trenching study at Yamaura. The average recurrence interval of the activity is estimated at 29 kyr. This estimation is based on the assumption that the observed slip at the Yamaura trench (0.6m) occurred in one earthquake event and that the slip at Uenohara (1.9m), which is observed on middle terrace surface, formed immediately after the Aso-4 pyroclastic flow, is a result of repeated earthquake events of the same size slip. *1 *2 *3 *4 *5 *6 *7 *8 九州大学大学院理学研究院西南学院大学人間科学部大分大学教育福祉科学部高知大学理学部東京大学大学院理学系研究科地震予知総合研究振興会京都大学大学院理学研究科応用地質株式会社 *1 Graduate School of Sciences, Kyushu University *2 Faculty of Human Sciences, Seinangakuin University *3 Faculty of Education and Welfare Science, Oita University *4 Faculty of Science, Kochi University *5 Graduate School of Science, the University of Tokyo *6 Association for the development of earthquake prediction *7 Graduate School of Science, Kyoto University *8 Oyo Corporation CO., LTD

60 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 1 はじめに 2 宇美断層の概要北部九州では古第三紀層を切るNW-SE 系の地質境界断層が多く分布している ( 久保ほか,1993). そして, この地質境界断層群にほぼ一致するように, 活断層群が分布している.

2 60 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生はじめに 2 宇美断層の概要北部九州では古第三紀層を切るNW-SE 系の地質境界断層が多く分布している ( 久保ほか,1993). そして, この地質境界断層群にほぼ一致するように, 活断層群が分布している. それらの活断層群は, 西より警固断層, 宇美断層, 西山断層, 福智山断層, 小倉東断層と呼ばれ, 小倉東断層以外はNW-SE 系の活断層であるが, 小倉東断層はこれらと共役関係にある活断層でNE-SW 系である ( 九州活構造研究会,1989; 渡辺,1989; 千田ほか,1996; 渡辺ほか, 2002; 池田ほか,2004など). これらのことより, 北部九州の活断層は, 古第三紀層を切る地質境界断層が第四紀後期に再活動したものと考えられる ( 下山,2007). 今回注目した宇美断層は都市圏活断層図太宰府 ( 池田ほか,2004) において初めて示された活断層で, 池田ほか (2004) によると全長約 9kmで, 西側隆起を伴う. また宇美断層の位置は福岡平野東縁にあり, その反対側には同じく活断層である警固断層が存在する ( 第 1 図 ).2005 年の福岡県西方沖地震は, 警固断層の北部延長部が活動して生じたと考えられて, その影響は警固断層だけでなく宇美断層にも及ぶと考えられる ( 福岡県,2006). しかし, 宇美断層は地形学的に認識されたが, 通過位置および長さ, それに活動度が不明であった. そのため, 福岡県が宇美断層調査検討委員会を設置して,2005,2006 年度に調査を行い, 2007 年に報告書が完成した ( 福岡県,2006,2007). 本稿は宇美断層の通過位置および長さ, それに活動度について, おもに福岡県宇美断層調査検討委員会 ( 福岡県, 2006,2007) の調査結果を記述し, あらためて議論したものである. 福岡平野は東西を地質境界断層で挟まれた構造性凹地である. その東縁には古第三紀層と三郡変成岩および白亜紀花崗岩とが接する地質境界断層が存在し ( 山口ほか, 1983,1984; 唐木田ほか,1994), この地質境界断層がほぼ宇美断層と一致している. 地質境界断層は西傾斜で西側に新しい地層, 東側に古い地層が接しているので, 西 ( 平野側 ) 下がり東 ( 山地側 ) 上がりの正断層であったと考えられる. しかし, 池田ほか (2004) は, 現在福岡刑務所のある高位段丘面上で, 明瞭な西上がりの逆向き低断層崖を認めた. したがって現在の宇美断層は, 西上がり東落ちの逆断層である. このことから千田 (2006), 下山 (2007) は地質時代における応力場の変化あるいは逆転を指摘している. 動きのセンスから, 宇美断層は北部九州に多く存在するNW-SE 系の断層と同様の, 西上がりを伴う左横ずれ断層だと考えられている. 西上がりの逆向き低断層崖が認められた福岡刑務所のある高位段丘面付近を除くと, 宇美断層の南北延長部には, リニアメントはあるものの明瞭な活断層地形や活断層露頭が認められず, はっきりとした通過位置がわかっていない. また, 宇美断層の全長についても明らかにされていない. 3 調査結果第 2 図に調査範囲を示す. 池田ほか (2004) で示された宇美断層を宇美断層中央部とし, 南北をそれぞれ, 北部延長部, 南部延長部と呼ぶことにする. 福岡県の調査において,2005 年度は, 宇美断層の通過位置や変位量を求めるために主に中央部での地形地質調査の他, 群列ボーリングやトレンチ調査が行われた ( 福岡県,2006).2006 年度には, 2005 年度の結果を踏まえて, 主に宇美断層の北部延長部での反射法探査, 群列ボーリング, トレンチ調査, 海上音波探査が行われたほか, 南部延長部での地形調査が行われた ( 福岡県,2007). 3.1 断層露頭須恵町上須恵 ( 第 2 図のLoc.1) で第四紀の砂礫層を切る断層が発見された. これは古第三紀層とその上の第四紀層を切っているもので, 走向傾斜がN38 W,48 S の西上がりの逆断層であった. 第四紀層は赤色土化しており, 礫はクサリ礫化していた. この特徴は北部九州の高位段丘礫第 1 図福岡市周辺の活断層の分布図 Fig. 1 Distribution map of active faults in and around Fukuoka City. 層に共通している ( 松井,1963) が, 火山灰など直接年代を知ることのできる試料は得られなかった. また, 断層粘土を伴っているが破砕帯は伴っていない. この地点は池田

活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 61 第 2 図宇美断層周辺の地質と活断層線 1 : 古第三紀堆積岩 2 : 白亜紀花崗岩 3 : 三郡変成岩 4 : トレンチサイト 5 : 活断層線 ( 千田ほか,1996; 池田ほか, 2004) 6 : 本調査で明らかになった活断層線 7 : 推定活断層線 8 : 海上音波探査の範囲枠は第 3 図および第 13

3 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 61 第 2 図宇美断層周辺の地質と活断層線 1 : 古第三紀堆積岩 2 : 白亜紀花崗岩 3 : 三郡変成岩 4 : トレンチサイト 5 : 活断層線 ( 千田ほか,1996; 池田ほか, 2004) 6 : 本調査で明らかになった活断層線 7 : 推定活断層線 8 : 海上音波探査の範囲枠は第 3 図および第 13 図の範囲を表す. Fig. 2 Geological map and an active fault line in and around the Umi fault area. 1: Paleogene sedimentary rocks, 2: Cretaceous granitic rocks, 3: Sangun metamorphic rocks, 4: Trench sites, 5: Active fault line (Chida et al., 1996; Ikeda et al., 2004), 6: Settled active fault line which became clear by this study, 7: Estimated extention of active fault line, 8: Dotted flame area is the range of marine sound wave inquiry in the Hakata bay, -frame expresses ranges of Figs. 3 and 13. ほか (2004) で示された宇美断層位置よりも西に300mずれており, 地質境界断層ではないため, 副次的な断層である可能性がある. ただしリニアメントと一致しており, 断層主部がこの地点を通る可能性は十分にあると考えられる. 3.2 ボーリング調査福岡県 (2007) の調査ではLoc.2,Loc.3,Loc.4で断層を横断する群列ボーリングが行われ, 宇美断層の通過位置や垂直変位量が明らかになった ( 第 3 図 ). 宇美町上の原 (Loc.2) では低位段丘面上で断層トレースに直角方向に,100m 間隔で2 列の群列ボーリングが行われ, 古第三紀層と白亜紀花崗岩の地質境界断層とその破砕帯が検出され, その断層が基盤上面とその上の段丘構成層を変位させていることが確認された.2 列の群列ボーリングのうち, 北側の測線では地形の変位は明瞭ではなかったが, 群列ボーリングの中央でコア中に上位から第四紀砂礫層, 古第三紀の砂岩頁岩, 第四紀砂礫層, 花崗岩が並び, 西傾斜の断層面を打ち抜いたことが確認できたことから, 断層位置が特定された ( 第 4 図, 第 5 図 ). 基盤の垂直変位量は約 0.5mであった. 南側測線では, 変位量を直接知ることができなかったが, 基盤上面の高度差は約 1.2m と推定された. しかし, この断層がどこまで段丘構成層を切っているのかはわからなかった. また, 段丘構成層の年代は, 火山ガラス分析によって砂礫層中からATテフラが検出されていることから, この段丘面はATテフラ降灰 ( 約 26-29ka: 町田新井,2003) 以後に形成されたと考えられる. Loc.3はLoc.2からの宇美断層南東延長線上の中位段丘面上の地点である. 第 4 図の地形断面では中位段丘面上には明らかな西上がりの逆向き低断層崖が認められ, 段丘面の垂直変位は1.9mである. 古第三紀層と白亜紀花崗岩の地質境界断層は露出していないが,Loc.3で断層を挟んで群列ボーリングが行われた. ボーリングの結果, 中位段丘構

62 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 第 3 図宇美断層中央部におけるトレンチボーリングサイトの詳細位置及び地形区分断層線図 1 : 沖積低地 2 : 低位段丘面 3 : 中位段丘面 4 : 高位段丘面 5 : 活断層 ( 位置やや不明瞭 ) 6 : 活断層 7 : 活断層 ( 伏在部 ) 8 :

4 62 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 第 3 図宇美断層中央部におけるトレンチボーリングサイトの詳細位置及び地形区分断層線図 1 : 沖積低地 2 : 低位段丘面 3 : 中位段丘面 4 : 高位段丘面 5 : 活断層 ( 位置やや不明瞭 ) 6 : 活断層 7 : 活断層 ( 伏在部 ) 8 : ボーリングサイト 9 : トレンチサイト地形区分断層線は池田ほか (2004) による. Fig. 3 Map shows the detailed position of the trenching site (Loc.5), boring sites (Locs. 2, 3 and 4), geomorphological classification and fault line in the central part of the Umi fault area (added to Ikeda et al., 2004). 1: Alluvial low land, 2: Lower terrace, 3: Middle terrace, 4: Higher terrace, 5: Estimated active fault line, 6: Settled active fault line, 7: Active fault line (lies under sediments), 8: Boring sites, 9: Yamaura trenching site. 第 4 図上の原地区の低位段丘 (Loc.2) および中位段丘 (Loc.3) 上での地形断面 ( 福岡県,2006,2007 より一部改変 ) Fig. 4 The geomorphological section on the Lower (Loc. 2) and Middle (Loc. 3) terraces in Uenoharu district (partly changed from Fukuoka Pref., 2006 and 2007).

5 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 63 第 5 図上の原地区の低位段丘 (Loc.2) での断層を挟んだ地質断面 ( 福岡県,2006,2007より一部改変) 1 : 耕作土 2 : 黄色細粒土層 (ATガラスを含む) 3 : 礫混じり土 4 : 砂礫層 ( 低位段丘構成層 ) 5 : 古第三系 ( 濃い部分が破砕帯 ) 6 : 花崗岩 ( 濃い部分が破砕帯 ) 7 : 活断層 ( 実線は確認, 破線が推定 ) 8 : ボーリング位置縦 : 横 = 1:1 Fig. 5 Geological section across the fault on the Lower terrace (Loc.2) in Uenohara district (partly changed from Fukuoka, 2006 and 2007). 1: Cultivation soil, 2: Yellow fine grain soil (including AT volcanic glasses), 3: Soil with Gravels, 4: Gravels (the Lower terrace deposit), 5: Paleogene sedimentary rocks (the dark part is a crush zone), 6: Granitic rocks (the dark part is a crush zone), 7: Active fault (solid line is confirmed, dashed line is estimated), 8: Boring sites, The ratio of length and breadth is 1 : 1. 成層と古第三紀層と白亜紀花崗岩を確認し, 断層を挟み込むことができた ( 第 6 図 ). さらに, 地形勾配に基づく基盤上面の垂直変位量は約 5.7m, 上にのる中位段丘構成層上面の変位量が約 2.4mであると推定された. ボーリングコアからは段丘構成層の年代値を直接知る試料は得られなかった. しかし,Loc.3の約 300m 南西の地点の露頭で中位段丘構成層とそれを覆う黄色細粒土 ( ローム ) 層が発見され, これらの火山ガラス分析が行われた. その結果, 黄色細粒土層はK-AhとATテフラの火山ガラスを混入しており, 溝田ほか (1992) で報告された風成塵起源の風積土に酷似する. 中位段丘構成層は礫層で, 最上部のみ基質支持の礫層で基質は橙色粘土である. この橙色粘土からは多くの自形で粗粒の角閃石と磁鉄鉱のほかハイドレーションの進んだ微量の火山ガラスが検出された. 自形鉱物が多いことより橙色粘土は火山灰起源のものであると考えられる. 角閃石と濃い色ガラス, それと磁鉄鉱を含む火山灰の特徴は北部九州の主要テフラのうちAso-4 火砕流堆積物の特徴と一致する. 火山ガラスが少ないのは風化により火山ガラスが加水分解されて橙色の粘土 ( アロフェン ) に変化したためであると考えられる. 色調は北部九州のAso-4 火砕流堆積物のサブユニット, 鳥栖ローム層と八女粘土層のうち鳥栖ローム層 (Aso-4b) に一致する ( 郷原ほか, 1964; 町田新井,2003) ので, 中位段丘構成層の最上部の橙色粘土まじり礫層はAso-4テフラ層準 ( あるいはその直後 ) と考えられる. よって, 中位段丘構成層上面の形成年代はAso-4 火砕流時の約 90ka( 松本ほか,1991; 町田新井,2003) あるいはその直後である. 宇美町障子岳の福岡刑務所付近 (Loc.4) は池田ほか (2004) により宇美断層が認められるきっかけとなった高位段丘面上の地点である. ここで断層を挟んで群列ボーリングが行われた. 地表には古第三紀層と白亜紀花崗岩の間の地質境界断層の露頭はないがボーリング調査により両方の地層が確認され, 境界位置に断層破砕帯も確認できた ( 第 7 図 ). その基盤上面の勾配より推定される垂直変位量は約 9.2mであった. この値は, 現在, 土地改変のため失われた西上がりの逆向き低断層崖の変位量を改変前の地形図から読み取った値である約 8mと調和的であった. ただし, この段丘構成層の年代を正確に知るための試料は得られなかった. 3.3 トレンチ調査結果宇美断層のトレンチ調査が山浦と江辻の 2 箇所で行われた. Loc.5の山浦地区のトレンチ調査は, 明瞭な変位地形が認められた高位段丘の南の, 太宰府市大字北谷字山浦の沖積地で行われた ( 第 3 図 ). ここではまず, 断層トレースをまたぐ方向で群列ボーリングが行われた. 基盤上面のずれが認められた箇所でトレンチが掘られ, 断層が出現した. トレンチの壁面図を第 8 図に, 写真を第 9 図に示す. 第 8 図に示したように地層は, 上から人工改変土, 第四紀砂礫層, 古第三紀層, 白亜紀花崗岩となっており, トレンチ壁

64 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 面には明瞭な西上がり逆断層形態の活断層が観察された. この断層は古第三紀層と白亜紀花崗岩の地質境界断層であり, 上の第四紀砂礫層を切っていた. 第四紀砂礫層の14C 年代値は約 4,300 年前を示しており, その基底面の垂直変位量は約 0.6mである.

6 64 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 面には明瞭な西上がり逆断層形態の活断層が観察された. この断層は古第三紀層と白亜紀花崗岩の地質境界断層であり, 上の第四紀砂礫層を切っていた. 第四紀砂礫層の14C 年代値は約 4,300 年前を示しており, その基底面の垂直変位量は約 0.6mである. さらに, 火山灰分析の結果,K-Ah( 約 7.3ka: 町田新井,2003),AT テフラの混入が確認されたためK-Ahテフラの降灰以降と考えられる. これらをまとめると, 宇美断層は約 4.3 千年前以降に少なくとも1 回第 6 図上の原地区の中位段丘 (Loc.3) での断層を挟んだ地質断面 ( 福岡県,2006,2007より一部改変) 1 : 黄色細粒土層 (K-Ah,ATガラスを含む) 2 : 礫混じり土 (Aso-4ガラスを含む) 3 : 砂礫層 ( 中位段丘構成層 ) 4 : 古第三系 5 : 花崗岩 6 : 活断層 ( 推定 ) 7 :Aso-4 層準 8 : ボーリング位置縦 : 横 = 4:1 Fig. 6 Geological section across the fault on the Middle terrace (Loc.3) in Uenohara district (partly changed from Fukuoka Pref., 2006 and 2007). 1: Yellow fine grain soil (including K-Ah and AT volcanic glasses), 2: Soil with Gravels (including Aso-4 volcanic glasses), 3: Gravels (the Middle terrace deposit), 4: Paleogene sedimentary rocks, 5: Granitic rocks (the dark part is a crush zone), 6: Active fault (estimation), 7: Boring sites. The ratio of length and breadth is 1 : 4. 第 7 図山浦地区の高位段丘 (Loc.4) での断層を挟んだ地質断面 ( 福岡県,2006,2007より一部改変) 1 : 人工改変土 2 : 砂礫層 ( 高位段丘構成層 ) 3 : 古第三紀堆積岩 4 : 花崗岩 5 : 推定される断層の範囲 ( 断層の傾斜は山浦トレンチによる ) 6 : 推定基盤上面 7 : ボーリング位置, 白抜き部分は破砕帯縦 : 横 = 1:1 Fig. 7 Geological section across the fault on the Higher terrace (Loc.4) in Yamaura district (partly changed from Fukuoka Pref., 2006 and 2007). 1: Artificial altered soil, 2: Sand and Gravel layer (the Higher terrace deposit), 3: Paleogene sedimentary rocks, 4: Granitic rocks, 5: Active fault (estimation), White band is a crush zone, 6: Estimated basement top, 7: Boring sites. The ratio of length and breadth is 1 : 1.

7 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 65 活動したことが明らかである ( 福岡県,2006). なお, このトレンチでの横ずれが断層粘土の条線に基づいて議論されたが多くの異なる方位が認められたため, 横ずれ成分は不明である. Loc.6の江辻地区のトレンチ調査が, 宇美断層の北西延長部である福岡県糟屋郡粕屋町大字江辻で行われた ( 第 2 図 ). ここは, 千田ほか (1996) では図幅外のために図示されていなかった場所で, 下流側が微高地となっている沖第 8 図山浦地区 (Loc.5) のトレンチ壁面図 ( 福岡県,2006より一部改変) 1 : 盛土 2 : 砂礫層 3 : 頁岩 4 : 炭質頁岩 5 : 砂岩 6 : 断層粘土 7 : 破砕を受けた花崗岩 8 : 花崗岩グリッドは 1 m 間隔 Fig. 8 Sketch of trench walls at Yamaura trenching site (Loc. 5) (partly changed from Fukuoka Pref., 2006) 1: Artificial reclaimed soil, 2: Sand and Gravel layer, 3: Shale, 4: Coaly shale, 5: Sandstone, 6: Fault gouge, 7: Crushed granitic rock. 8: Granitic rock, Grid space is 1 m. 第 10 図江辻地区 (Loc.6) のトレンチ壁面図 ( 福岡県,2007より一部改変) 1 : 旧砂礫層 2 : シルト岩 3 : 凝灰岩 4 : 破砕を受けた石炭 5 : 粘土 ( 破砕による ) 6 : 頁岩 7 :14C 年代測定試料採取場所グリッドは 1 m 間隔 Fig. 10 Sketch of trench walls at Etsuji trenching site (Loc. 6) (partly changed from Fukuoka Pref., 2007) 1: Older sand and gravel layer, 2: Siltstone, 3: Tuff, 4: Crushed coal, 5: Clay (by the crush), 6: Shale, 7: Sampling point for 14C dating. Grid is a 1m interval.

66 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 積面上である前調査として反射法探査群列ボーリングく周囲が砂礫層であることから掘削後湧水に伴う崩壊を行い基盤上面のずれが認められた箇所で二段のトレンが激しく壷状に掘られた二段目の観察時間が数時間しかチが掘られた

火山ガラス分析の結果 K-Ahガラスは認めらの基底部分を切っていたため西上がり逆断層形態の活れずATガラスのみ混入が認められたこれらを総合する断層が確認されたこの垂直変位量は約0.

8 66 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 積面上である前調査として反射法探査群列ボーリングく周囲が砂礫層であることから掘削後湧水に伴う崩壊を行い基盤上面のずれが認められた箇所で二段のトレンが激しく壷状に掘られた二段目の観察時間が数時間しかチが掘られたその二段目の壁面図と写真を第10図およびとれなかった断層に切られた第四紀砂礫層の年代につい第11図に示す図と写真で示したように古第三紀層中に西て検討した第10図に示したように断層に切られている傾斜の破砕帯が存在するトレンチ最下部ではその破砕砂礫層中の木片の14C年代値は20,870±140yBPを示してい帯中の断層粘土を伴う断層が第四紀砂礫層旧砂礫層１る一方火山ガラス分析の結果 K-Ahガラスは認めらの基底部分を切っていたため西上がり逆断層形態の活れずATガラスのみ混入が認められたこれらを総合する断層が確認されたこの垂直変位量は約0.06mであるたと約2万年前以降に少なくとも1回活動したことが明らかだしこの場所のトレンチは約６mと深く地下水位が高である福岡県 2007 しかしこの砂礫層のさらに上第９図山浦地区 Loc.5 のトレンチ北壁面における断層の拡大写真福岡県 2006に加筆 RS 盛土 Qg 第四紀砂礫層 Tr 第三紀頁岩層 Gr 白亜紀花崗岩 Fig. 9 Macrophotograph of the trench north wall at Yamaura trenching site (Loc. 5) (partly changed from Fukuoka Pref., 2006) RS: Artificial reclaimed soil, Qg: Quaternary sand and gravel layer, Tr: Tertiary shale layer, Gr: Cretaceous granitic rock 第11図江辻地区 Loc.6 のトレンチ南壁面最下部に出現した断層の写真福岡県 2007に加筆 Qg1 第四紀砂礫層 Tr 第三紀シルト岩凝灰岩石炭層黒 Fig. 11 Photograph of the lowest part of the trench south wall at Etsuji trenching site (Loc. 6) (partly changed from Fukuoka Pref., 2007) Qg1: Quaternary sand and gravel layer, Tr: Tertiary shale, tuff and coal (black) layers.

活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 67 位の砂礫層および境界が断層によって切られた証拠は得られなかった. 3.4 海上音波探査宇美断層の北側延長部分を確認するため, 第 2 図で示した海域 ( 凡例 8の点線 ) で海上音波探査が行われた. これには高知大学所有の ( 株 ) カイジョー製 :SP-3W 型地層探査機を使用した.

9 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 67 位の砂礫層および境界が断層によって切られた証拠は得られなかった. 3.4 海上音波探査宇美断層の北側延長部分を確認するため, 第 2 図で示した海域 ( 凡例 8の点線 ) で海上音波探査が行われた. これには高知大学所有の ( 株 ) カイジョー製 :SP-3W 型地層探査機を使用した. 玄界灘側では完新世の堆積物がほとんど堆積しておらず, 音響基盤が露出していた. 博多湾側では完新世の堆積物が堆積している. その結果, 完新世の堆積層中に黒い反射面が見られた ( 第 12 図 ). この反射面は反射の特徴と層序からK-Ah 火山灰層と解釈され, これが変位を受けていない. 完新世の堆積層基底面も切れていない. これらより, 少なくともこの海域には活断層が延びていないと考えられた ( 福岡県,2007). 3.5 南部延長部での調査福岡県の2006 年度の調査は, 主に北部延長部について行われたが, 筆者らのうち, 石村は南部延長部の空中写真判読, 現地調査, 地形面測量などを行った. 南部延長部を写真判読したものが第 13 図である. 南部延長部では谷筋の左横ずれがいくつか確認され,Loc.7の吉木地区の低位段丘面上でも変形地形が確認された. その断面を第 14 図に示す. 測量は同一の段丘面 ( 低位段丘上位面 ) 上で行い, また圃場整備前の地形図からも微地形を読み取った. この結果から測線上で傾斜が一旦緩くなる場所の存在が確認された. これは西上がりの逆断層により変形したものだと考えられ, それから見かけの垂直変位量は最大約 3.0mと推測できる ( 第 14 図 ). しかし, さらに南延長部の筑紫野市山家地区ではこのような変形地形は確認できなかった. 4 考察 4.1 宇美断層の北西端について江辻地区のトレンチ調査により, 空中写真判読位置に活断層が発見された. この場所は池田ほか (2004) で図示された宇美断層から北西に続くリニアメント上にあり, トレンチに出現した活断層の走向傾斜も宇美断層の延長部分と考えて矛盾はない. 宇美断層中央部で見られた垂直変位は北に行くほど小さくなる傾向にある. そのため, 江辻トレンチは宇美断層の北西端に近い場所と考えられる. さらに北西延長部の博多湾東部海域における海上音波探査の結果, 博多湾東部では活断層が検出されなかった ( 福岡県, 2007). このことから, 現在考えられる北西端として, 江辻地区から連続するリニアメントが認められる限界までを宇美断層と考えた. リニアメントと海上音波探査の比較が許されると仮定すると, 新たな北西端は福岡市東区青葉付近となる ( 第 2 図の実線の北西端 ). 4.2 宇美断層の南東端について山浦地区のトレンチ調査により活断層が検出されたため, 池田ほか (2004) で図示された南東端までは, ほぼ確実に活断層が続いている. 山浦地区から南東に続くリニアメントは一旦途切れるが, 活断層による地形の垂直変位が第 12 図博多湾への宇美断層延長部横断位置での音波探査結果 ( 福岡県,2007より一部改変) 黒い帯はK-Ah 火山灰, さらに下の反射面は音響基盤と解釈される. Fig. 12 Profile and result of the sound wave inquiry at across the Umi fault extension to the Hakata bay (partly changed from Fukuoka Pref., 2007). The black line (arrow) and the lower reflector surfaces are interpreted as the K-Ah volcanic ash and the acoustic basement.

68 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 最も大きく現れている場所が山浦地区 ~ 上の原地区であることから, 山浦地区のすぐ南が南東端であるとは考えにくい. このため宇美断層は南東にさらに延びていることが予想された.

10 68 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 最も大きく現れている場所が山浦地区 ~ 上の原地区であることから, 山浦地区のすぐ南が南東端であるとは考えにくい. このため宇美断層は南東にさらに延びていることが予想された. 調査の結果, リニアメントは更に延びており, 南東延長部の太宰府市九重ヶ原から筑紫野市吉木地区まで谷の屈曲の連続や段丘面上の変位地形 ( 撓曲を含む ) として再び出現していることがわかった. よって, 宇美断層の南東端が筑紫野市吉木地区まで延長すると考えられる ( 第 2 図南東端のLoc.7). その結果, 宇美断層の長さは 17-18kmとなる. 4.3 宇美断層と地質境界断層との関係今回の調査で, 山浦地区から上の原地区までの宇美断層中央部での宇美断層の通過位置がほぼ確定した. 主断層の位置は古第三系と白亜紀花崗岩との境界断層に一致している. ただし, 上の原地区の北西延長部で新たな活断層露頭がLoc.1で発見され, ここでは活断層は地質境界断層ではなく, 断層を挟んで古第三紀堆積岩同士が接していた. しかし, 地形面の変位の累積が少ないため, この断層は主断層に近接した副次的な断層であったと考えられる. 山浦ト第 13 図宇美断層南部延長部の地形面区分図と活断層線 ( 右上は谷屈曲部分の拡大 ) 1 : 高位段丘面 2 : 中位段丘面 3 : 低位段丘面 1 4 : 低位段丘面 2 5 : トレンチサイト 6 : 活断層線 7 : 推定活断層線 Fig. 13 Geomorphological classification map and active fault line (the top right corner, expansion of the valley flexuosity) in the Umi fault southern extension area. 1: Higher terrace, 2: Middle terrace, 3: Lower terrace 1, 4: Lower terrace 2, 5: Trenching site, 6: Active fault line, 7: An estimated active fault line. レンチでも古第三系と白亜紀花崗岩との境界断層に一致している. 山浦トレンチでは断層を挟んで西側 ( 平野側 ) の第三紀層が上がり, 東の白亜紀花崗岩類 ( 山地側 ) が下がっており, 地形と逆であることから, 当初の正断層運動から逆断層運動に断層運動が逆転したと思われる. 一方, 北西延長部と南東延長部では宇美断層は地層境界断層から離れており, 断層を挟んで同一地質が接している. 4.4 変位速度の算出現在までに判明した変位基準の変位量と年代の数値を用第 14 図吉木地区の低位段丘面 2 上 (Loc.7) での地形断面図 Fig. 14 Geomorphological cross section on the Lower terrace 2 in Yoshiki district (Loc.7).

11 活断層研究 29 号福岡平野東縁部に位置する宇美断層の特徴について 69 いて変位速度を計算した. 宇美断層を代表する変位基準の変位量と年代として宇美断層中央部のLoc.2,3,4 のデータを用いた ( 表 1).Loc.2 では低位段丘構成層の垂直変位量は m, 年代値は上の砂礫層からATテフラを検出しているので約 29kaとした.Loc.3では中位段丘構成層の垂直変位量が5.7m, 構成層上面の垂直変位量が2.4m, 年代値はその上のローム層からAso-4テフラを検出しているので約 90kaとした.Loc.4では高位段丘構成層の垂直変位量が9.2m, 年代値が得られる試料が無かったので北部九州における他の高位段丘の年代を用いて, 約 300ka( 町田, 1996) と仮定した. これらの計算結果を第 1 表に示す. これより, 宇美断層の垂直成分の変位速度は m/ky という結果が得られた. これは, 松田 (1975) の活動度 C に相当する. 宇美断層は横ずれ活断層だと考えられているが, 水平成分が垂直成分の数倍だとしても, その変位速度は活動度 Bに入るか入らないかである. このことからも, やはり宇美断層の活動性は比較的小さいと考えられる. これは, 断層変位地形がほとんど見られないことと調和的である. 4.5 最新活動時期とおおよその活動周期福岡県 (2007) によれば, 山浦トレンチでは4,300 年前以降に1 回の活動が, 江辻トレンチでは20,000 年前以降に 1 回の断層活動が確認された. この1 回の活動による変位量は山浦トレンチで0.6m, 江辻トレンチで0.06mである. 前者は宇美断層中央部での, 後者は末端での変位量と考えられる. 宇美断層中央部での1 回の垂直変位量 0.6mをもとに議論すると,Loc.2では低位段丘構成層の基底面形成以降に1-2 回の活動,Loc.3では中位段丘構成層上面の垂直変位量が2.4mなので,4 回の活動と考えられる. この変位基準面の年代はAso-4 火砕流の年代 ( 約 90,000 年前 ) に近いので,4,300 年前から現在までに1 回, 約 90,000 年前と4,300 年前との間に3 回と見積もられる. すると活動の平均間隔は約 29kaとなる. 江辻トレンチで20,000 年前以降に1 回しか活動していないことと矛盾しない. しかし, このような中央部区間での活動歴に関する推定は次の2つのことを仮定して行ったものである.1 山浦トレンチでの垂直変位量 (0.6m) はその場所での一回の断層活動 ( 複数回の活動の累積値ではなく ) で生じた.2 上の原中位段丘地区 (Loc.3) でも同様の一回変位量 (0.6m) をもって9 万年前以降繰り返し活動している. このような仮定の当否とこのような中央部区間での仮定を宇美断層の全体を代表すると見なしたことの当否が今後検討されることが望ましい. 5 結論宇美断層は北西端が福岡市東区青葉付近, 南東端が筑紫野市吉木地区まで延長すると考えられる. その結果, 宇美断層の長さは17km 以上となる. 宇美断層は宇美断層中央部では古第三系と白亜紀花崗岩との境界断層に重なるが, 北西延長部と南東延長部では断層を挟んで同一地質が接している. 宇美断層は横ずれが主体であると考えられていること, 年代値の不確かさなど多くの問題が残るが, 水平成分が垂直成分の数倍だと仮定したとしても, 宇美断層は活動度 C に相当すると考えられる. 今回の調査により宇美断層は周辺の警固断層や西山断層よりも活動性が低い. 宇美断層中央部のデータを総合すると, 最新活動時期は 4,300 年前以降で,1 回の垂直変位量は0.6mである. 断層活動の平均間隔は約 29kaとなる. ただし, 各トレンチでは最新活動時期の情報しか得られず1つ前の断層活動が記録されていなかったため, 正確な過去の活動歴は不明である. 謝辞東康裕平島研二氏をはじめ福岡県総務部消防防災安全課からは宇美断層調査の機会を与えていただいたほか調査成果の公表を快諾して頂いた. ボーリング調査とトレンチ調査に際しては, 応用地質株式会社のスタッフから多大の御協力を頂いた. これらの皆様に深く謝意を表する. 第 1 表宇美断層の上下変位速度 Table 1 Velocity of the vertical displacement of the Umi fault.

12 70 下山正一磯望千田昇岡村眞松岡裕美池田安隆松田時彦竹中博士石村大輔松末和之松山尚典山盛邦生 2008 文献千田昇,2006, 福岡平野の活断層, 月刊地球, 号外, 活断層古地震とアクティブテクトニクス,54, 千田昇岡田篤正中田高渡辺満久鬼木史子,1996, 25,000 分の1 都市圏活断層福岡, 国土地理院技術資料 D 1-No.333. 福岡県,2006, 宇美断層に関する調査業務委託報告書,227p. 福岡県,2007, 宇美断層に関する調査業務委託報告書,183p. 郷原保真新堀友行鈴木康司野村哲小森長生, 1964, 北九州の第四紀層に関する諸問題, 資源研彙報,62, 池田安隆千田昇越後智雄中田高,2004,25,000 分の1 都市圏活断層図太宰府, 国土地理院技術資料,D 1-No.435. 唐木田芳文富田宰臣下山正一千々和一豊,1994, 地域地質研究報告 50,000 分の1 地質図幅および同説明書, 福岡地域の地質, 地質調査所,192p. 久保和也松浦浩久尾崎正紀牧本博星住英夫鎌田耕太郎広島俊男,1993, 福岡 20 万分の1 地質図幅, 地質調査所. 九州活構造研究会,1989, 九州の活構造, 東京大学出版会, 562p. 町田洋,1996, 大分市丹生台地における高位段丘と加久藤テフラ, 日本第四紀学会露頭集編集委員会 ( 編 ): 第四紀露頭集日本のテフラ, 日本第四紀学会,75. 町田洋新井房夫,2003, 新編火山灰アトラス日本列島とその周辺, 東京大学出版会,336p. 松田時彦,1975, 活断層から発生する地震の規模と周期について. 地震,28, 松井健,1963, 筑後平野周辺の赤色土の産状と生成時期西南日本の赤色土の生成に関する古土壌学的研究, 第 1 報, 資源研彙報,60,1-12. 溝田智俊下山正一窪田正和竹村恵二磯望小林茂,1992, 北部九州の緩斜面上に発達する風成塵起源の細粒質土層, 第四紀研究,31, 松本哲一宇都浩三小野晃司渡辺一徳,1991, 阿蘇火山岩類のK-Ar 年代測定火山層序との整合性と火砕流試料への適応, 日本火山学会講演予稿集,1991-2,73. 下山正一,2007, 北部九州の第四紀変動福岡県西方沖地震の背景, 月刊地球,29(2), 渡辺満久,1989, 北部九州において新たに見出された活断層小倉東断層, 活断層研究,7, 渡辺満久松田時彦千田昇下山正一岡村眞鈴木貞臣北九州市防災対策部,2002, 小倉東断層の活動性, 活断層研究,22, 山口勝富田宰臣亀山徳彦下山正一野井英明,1983, 福岡県土地分類基本調査表層地質図 5 万分の1 太宰府図幅および同説明書, 福岡県, 山口勝富田宰臣首藤次男亀山徳彦下山正一,1984, 福岡県土地分類基本調査表層地質図 5 万分の1 福岡津屋崎神湊図幅および同説明書, 福岡県,33-46, (2008 年 8 月 4 日受付 ) (2008 年 9 月 2 日受理 ) キーー活断層, 宇美断層, 長さ, トレンチ調査, 福岡平野東縁 Key words : active fault, Umi fault, length, trenching study, eastern margin in Fukuoka plain

付録5-4　宇美断層の長期評価

付録5-4　宇美断層の長期評価付録 5-4 平成 2 5 年 2 月 1 日地震調査研究推進本部地震調査委員会宇美断層の長期評価 1. 活断層の位置形態宇美 ( うみ ) 断層は福岡県糟屋郡須恵町 ( かすやぐんすえまち ) 付近から福岡県筑紫野市吉木 ( ちくしのしよしき ) 付近まで地表で確認できる長さが約 13 km 北北西 - 南南東方向に延びる西側隆起の逆断層成分を伴う左横ずれを主体とする断層である ( 図