Microsoft Word - H23ひずみ成果報告書09_1-4_ doc

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かつかげみうら
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1 3.1.4 活断層集中域及び火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニズムの解明目次 (1) 業務の内容 107 (a) 業務題目 (b) 担当者 (c) 業務の目的 (d) 6か年の年次実施計画 ( 過去年度は実施業務の要約 ) 1) 平成 19 年度 2) 平成 20 年度 3) 平成 21 年度 4) 平成 22 年度 5) 平成 23 年度 6) 平成 24 年度 (e) 平成 23 年度業務目的 (2) 平成 23 年度の成果 109 (a) 業務の要約 (b) 業務の実施方法及び成果 1) 琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測による不均質構造の推定 2) 桜島姶良カルデラ周辺における不均質構造と圧力源 3) 阿蘇カルデラの不均質構造と圧力源 (c) 結論ならびに今後の課題 (d) 引用文献 (e) 成果の論文発表口頭発表等 (f) 特許出願, ソフトウエア開発, 仕様標準等の策定 (3) 平成 24 年度業務計画案

2 (1) 業務の内容 (a) 業務題目活断層集中域及び火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニズムの解明 (b) 担当者所属機関役職氏名メールアドレス国立大学法人京都大学防災研究所教授飯尾能久同教授西上欽也同准教授片尾浩同准教授澁谷拓郎同准教授大見士朗同准教授竹内文朗同助教加納靖之同技術職員中尾節郎同技術職員藤田安良同技術職員三浦勉同技術職員米田格同非常勤職員平野憲雄同准教授井口正人同助教山本圭吾同助教為栗健同非常勤職員福井美佳同研究員相澤広記同技術職員近藤和男同技術職員冨阪和秀同技術職員山崎友也同教授大志万直人同技術職員髙山鐵朗同非常勤職員市川信夫同技術職員園田忠臣同教授鍵山恒臣同准教授大倉敬宏同助教宇津木充同技術職員吉川慎同技術職員井上寛之 (c) 業務の目的ひずみ集中帯では地殻や上部マントル中の顕著な不均質構造や流体の蓄積に起因してひ 107

3 ずみ集中が発生し地震活動を引き起こすと考えられるため活断層集中域や火山等のひずみ速度の速い地域における地殻活動の調査観測研究はひずみ集中帯の機構解明にとって非常に重要であるそのため日本列島で最も活断層が集中している地域の一つである琵琶湖西岸の活断層集中域及び火山の中でも特にひずみ速度の大きな桜島姶良カルデラにおいて稠密地震観測地震地盤変動の高品位観測を行いひずみ蓄積に影響を及ぼす不均質構造を検出しひずみ蓄積と地震発生メカニズムとの関連を明らかにする (d) 6か年の年次実施計画 ( 過去年度は実施業務の要約 ) 1) 平成 19 年度 : 琵琶湖西岸の活断層集中域や桜島火山等のひずみ速度の速い地域における稠密地震観測地震地盤変動の高品位観測を行うための活断層集中域稠密地震観測装置及び活火山地域高品位データ観測装置を整備するとともに不均質構造やマグマ蓄積に起因するひずみ集中帯の機構解明のための観測点配置等の検討を行った 2) 平成 20 年度 : 地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため琵琶湖西岸活断層集中域に稠密地震観測点を設置し定期的にデータの回収と電池の交換を行った桜島姶良カルデラ周辺の既設の観測坑道を利用して機動的に観測機器を設置しモニタリングを開始した 3) 平成 21 年度 : 稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求めこれらの精細な空間変化等から活断層の深部構造を推定した桜島姶良カルデラ周辺においても震源分布とメカニズム解を求めマグマ蓄積と周辺応力場との関係を考察した阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるためまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため阿蘇カルデラ内外にも地震観測点と GPS 観測点を設置した 4) 平成 22 年度 : 琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し観測データを解析して高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求めこれらの精細な空間変化等による活断層の深部構造を推定するとともに精細なレシーバー関数解析を行い琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みた桜島姶良カルデラ周辺においてもマグマ蓄積による不均質構造を推定するとともに GPS 観測により精密なひずみ速度を求めその関係を考察した阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるためまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため阿蘇カルデラ内外において機動的地震観測及び GPS 観測を実施した 5) 平成 23 年度 : 琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに詳細なレシーバー関数解析及び自然地震を用いた反射法解析により琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる桜島姶良カルデラ周辺においてもマグマ蓄積による長波長の不均質構造を推定するとともに GPS 観測により精密なひずみ速度を求めその関係を考察する精細な地震波トモグラフィーを行い活断層集中域での不均質構造の推定を試みる阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため阿蘇カルデラ内外における機動的地震観測を継続するそして得られた地震波形データに対し精細なレシーバー関数解析を行い阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行うまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測を継続し不均質構造が応力 108

4 分布に与える影響を考察する 6) 平成 24 年度 : 得られたデータを総合して琵琶湖西岸の活断層集中域及び桜島姶良カルデラ周辺のひずみ速度の速い地域におけるひずみ蓄積と地震発生メカニズムの解明を目指す研究成果をまとめ公表するひずみ集中帯の陸域の観測で用いる機動的地震観測装置を整備するとともに新潟県を中心とするひずみ集中帯の活断層及び活褶曲等の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行う (e) 平成 23 年度業務目的琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに詳細なレシーバー関数解析及び自然地震を用いた反射法解析により琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる桜島姶良カルデラ周辺においてもマグマ蓄積による長波長の不均質構造を推定するとともに GPS 観測により精密なひずみ速度を求めその関係を考察する精細な地震波トモグラフィーを行い活断層集中域での不均質構造の推定を試みる阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため阿蘇カルデラ内外における機動的地震観測を継続するそして得られた地震波形データに対し精細なレシーバー関数解析を行い阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行うまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測を継続し不均質構造が応力分布に与える影響を考察する (2) 平成 23 年度の成果 (a) 業務の要約琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに詳細なレシーバー関数解析及び自然地震を用いた反射法解析により琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みた桜島姶良カルデラ周辺においてもマグマ蓄積による長波長の不均質構造を推定するとともに GPS 観測により精密なひずみ速度を求めその関係を考察した精細な地震波トモグラフィーを行い活断層集中域での不均質構造の推定を試みた阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため阿蘇カルデラ内外における機動的地震観測を継続したそして得られた地震波形データに対し精細なレシーバー関数解析を行い阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行ったまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測を継続し不均質構造が応力分布に与える影響を考察した (b) 業務の実施方法及び成果 1) 琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測による不均質構造の推定近畿地方中北部琵琶湖西岸地域における 45 点からなる活断層集中域稠密地震観測網及び定常観測網のデータ等を用いて決定した高精度の震源分布を図 1(P116) に示す 2008 年 11 月から 2010 年 3 月まで (2009 年 2 月を除く ) のおよそ 1 年と 4 か月間の分布である 109

5 これらの高精度のデータを用いて決定されたメカニズム解の P 軸の方位分布を図 2(P117) に示すこの地域における一元化震源の検知能力の限界であるマグニチュード 0.5 という小さな地震までメカニズム解が精度良く決定されている M0.5 という小さな地震までメカニズム解が決定されたことにより高精度の震源分布とメカニズム解から活断層の深部構造に関する知見が得られるようになった図 3(P117) に一例を示すが亀岡断層沿いで 2009 年 9 月 19 日 M 年 9 月 21 日 M3.6 及び 2009 年 10 月 25 日 M4.2 の中規模の地震とそれに伴う地震活動が発生した前の 2 つの地震とそれに伴う活動は逆断層的なメカニズム解を示すが 2009 年 10 月 25 日 M4.2 の地震とその余震は横ずれ型のメカニズム解を示しているまたこの付近では亀岡断層の地表トレースの走向が赤線から青線で示すように屈曲しており 2009 年 10 月 25 日 M4.2 とそれに伴う地震群のメカニズム解の節面の一つは赤線で示した走向とほぼ一致する前 2 つの地震とそれに伴う活動はその屈曲部付近で発生しており逆断層的なメカニズム解を示しているこれらのことは断層深部においても地表トレースと同様の屈曲が存在し応力場が局所的に変化している可能性を示しているこれらのデータを用いて Horiuchi et al. (1995) 1) の手法により応力場を推定した図 4(P118) に一部の例を示すが水平方向に 10 km 間隔で格子点をおいて一辺 10 km 四方の領域の応力場を推定した解析領域内においてクラスター的に集中した活動があると特定のメカニズム解を持った地震の数が卓越するためデクラスター処理を行い推定結果のバイアスを避けた図 4 下 (P118) はデクラスター処理後の用いたメカニズム解を示している図 4 上 (P118) には推定された応力場を示しているが図 4 上 (P118) の西北部に見られる青で示した最小圧縮応力がプロットの中央付近にあるものは逆断層的な応力場東北端に見られる緑で示した中間主応力がプロットの中央近くにあるものは横ずれ型の応力場を示しているそれ以外の青が上下に連なっているものは中間主応力と最小圧縮応力が同程度であり上記の 2 つのタイプの中間型の応力場を示していると考えられる応力場についてこのように 3 つのタイプ分けを行った琵琶湖西岸域における応力場の空間分布を図 5(P119) に示す上図に推定された応力場を下図に 3 つのタイプ分けした空間分布を示す藤野片尾 (2009) 2) 等により指摘されているように琵琶湖西岸付近では逆断層タイプが卓越していることがよく分かる一方横ずれ断層タイプは中央付近に限られており西部の丹波山地では逆断層タイプが見られる地表トレースと比較すると花折断層帯付近を境にその東側では逆断層タイプが多いが断層の地表トレースと応力場の空間変化が直接関係しているようには見えない一方深部構造を推定するために自然地震による S 波反射法解析を行った図 6(P120) に解析を行った測線の配置を示した用いた手法は Inamori et al.(1992) 3 ) と同様である観測点及び震源は測線から 10 km 以内にあるもののみを使用した測線から 3 km 以内に反射点をもつ波形を北から順に等間隔で並べ測線の断面を作成した片尾 (1994) 4) により S 波反射面が報告された地域に対応する測線 C-C' 及び N-N' の結果を図 7(P121) 及び図 8(P122) に示す片尾 (1994) 4 ) では下部地殻内の深さ 20~25 km に北落ちの反射面が推定されたがこれらの図でも 20~30 km に反射波が見られるまた傾斜方向も片尾 (1994) 4 ) と調和的である他の測線も含めて解析結果をまとめると丹波山地直下には反射強度の強い連続した面が確認できるが琵琶湖西岸付近では顕著なものは見られなかった 110

6 図 9(P123) に測線 C-C' におけるレシーバー関数イメージングの結果を示す深さ 35 km 程度の赤の線がモホ面に対応すると考えられるその上方 S 波の反射面付近には明瞭な速度不連続層は見えていない応力場の解析からは琵琶湖西岸地域で東西圧縮応力による逆断層タイプその西側の丹波山地では南北方向と上下方向の応力がほぼ等しいと推定されたが琵琶湖西岸地域では S 波の反射面の顕著なものは見られなかった昨年度の解析により丹波山地側ではモホ面の形状は比較的単純なのに対して琵琶湖西岸に近い花折断層帯や琵琶湖西岸断層帯ではモホ面の形が複雑であることが示されたが S 波の反射面についても同様に琵琶湖西岸では複雑である可能性が示唆された 2) 桜島姶良カルデラ周辺における不均質構造と圧力源図 10(P124) に桜島及び姶良カルデラ周辺の地震の震源分布を示すこの地域では全体的に北東部から南西部に向かって鹿児島湾地溝帯の中央部に沿って震源が分布する特に桜島の北岳から南岳にかけて火山性地震が多数分布するまた姶良カルデラ北東部の若尊火山付近や桜島の南西部からその沖にかけても地震が発生する図 11(P125) に姶良カルデラとその周辺の深さ km における P 波速度の分布を示すいずれの深さにおいても姶良カルデラ内が低速度となっており大隅半島側が高速度となっているまたカルデラの南縁に位置する桜島の南部も高速度であるこの高速度領域は深度が増すにつれ姶良カルデラの中央部に入りこんでおり深さ 8 km において P 波速度が 4~5 km/s となる低速度部分は姶良カルデラの中央部から北西側の狭い領域に分布する逆にいえば低速度領域は深さ 8 km 付近では姶良カルデラの中央部にしかないが浅い部分では桜島に入り込んでいると言える地震は北東部から南西部にかけて分布する地震波の高速度となる領域で発生している図 12(P126) に GPS 観測によって得られた水平変位ベクトルの分布を示す姶良カルデラ周辺では姶良カルデラ中央部を中心として放射状に外側に変位するベクトルが得られる第 1 近似として姶良カルデラ中央部の深さ 12 km に茂木ソースを仮定することにより周辺の地盤変動はおおよそ説明できる桜島島内の水平変動量は北部で小さく南部で大きいまたベクトルの方向は南北成分では南向き東西成分では東部において東向き西部において西向きを示すこれらの変位特性は姶良カルデラ中央部の圧力源の膨張によるものであるさらに詳細に検討すると単一茂木ソースによる理論変動量は観測量に比べ系統的に北部において大きく南部において小さいこの違いを補うために桜島島内に付加的な圧力源を置くことにしグリッドサーチによりその位置と体積変化を求めたところ付加的な圧力源は北岳のほぼ直下の深さ 6 km に求められ ( 図 12 下図の B P126) 体積増加量として m 3 が得られたまた図 13(P127) に桜島島内の傾斜計によって得られた隆起傾斜を示す方向のベクトルを示したが 3 観測点における傾斜ベクトルは北岳の北麓で交差し北岳付近に圧力源があることを示す図 14(P127) にひずみ変化と地震活動との関係を示す A 型地震は引之平観測点において S-P 時間が 3 秒以内で 10 μm/s 以上の最大振幅を持つ火山性地震である浅発地震は一元化震源リストから姶良カルデラの中心からの震央距離 40 km 以内で深度が 20 km 以浅のものを抽出したものである GPS 観測から得られるひずみ速度を見ると水平変位が大 111

7 きかった 2010 年 9 月 ~2011 年 3 月の時期の前半部分では浅発地震活動が活発化した 2009 年月の震央は約 30 km 西に離れた薩摩半島の西部海域 ( 吹上浜からその沖 ) である 1914 年桜島大正噴火の半年前にもこの震源域で M5.7 M5.9 の地震が連発して発生した桜島島内 ( ハルタ山観測坑道 ) のひずみ変化は 2009 年 10 月から 2010 年 6 月にかけて伸長を示しその後 8 月にかけて収縮を示したまた 2011 年 11 月から速度の速い伸長ひずみが続いている A 型地震の発生回数が多いのは 2010 年 7 月と 2012 年 1 2 月でありいずれもひずみ変化が大きい時期に相当するところが 2012 年 1 2 月の地震活動は伸長ひずみが観測されている時期であるのに対し 2010 年 7 月の地震活動は収縮ひずみが観測された時期であるこの違いについて考察してみる 2012 年 1 2 月の地震活動は南岳直下であるのに対し 2010 年 7 月の地震活動は桜島の南西部である ( 図 10 P124) 桜島北西部のハルタ山観測坑道のひずみは 6 月中旬に伸長から収縮へ反転したが南部の有村観測坑道において沈降傾斜が始まったのは 7 月中旬であり 1 か月のずれがある有村においても 8 月以降はハルタ山と同様に直線的な地盤変動が観測されておりこれはハルタ山と共通の圧力源によるものであると考えられるこの変化をトレンド成分として除去すると図 15(P128) に赤で示したような 6 月中旬から 7 月中旬にかけて隆起を示す傾斜変化が得られこの期間に地震活動が活発化している北部では収縮であったが南部において急激に膨張となったので南西部において地震活動が活発化したと解釈される結論として地震活動 (A 型地震 ) が活発化するのは伸長ひずみ速度が大きい時期であり 2011 年 11 月から始まった伸長ひずみ期ではひずみ蓄積量がに達した時点から地震活動が活発化した 2012 年 1 2 月の地震活動は通常の地震活動に比べるとはるかに小規模であるとはいえ 2006 年 6 月に昭和火口において噴火活動が再開してからは最も活発な地震活動であり特に 2 月 21 日には島内で有感となる A 型地震 (M2.1) が発生した震源は南岳直下の深さ 3 km であるその地震のメカニズム解を図 16(P128) に示す北北東 - 南南西方向に圧縮軸東南東 - 西北西方向に張力軸を持つ横ずれ断層であり南岳直下の深さ 2 km 以深の地震の典型的なメカニズム (Hidayati et al., 2007) 5) であったこの時期では南岳の北に位置する北岳付近において圧力源の膨張が続いている ( 図 13 P127) この圧力源の膨張により南岳下では北からの圧縮を受けることになるので得られたメカニズム解と整合的である図 11(P125) に示した地震波 P 波三次元速度構造によれば深さ 4 km では南岳付近は高速度北岳付近は低速度となっている低速度域の膨張がそれに隣接する高速度域において地震活動を発生させたと解釈できる 3) 阿蘇カルデラの不均質構造と圧力源これまでに阿蘇カルデラ内外の既設地震観測点の波形データから遠地地震のレシーバー関数 (RF) を作成しそれを遺伝的アルゴリズムによりインバージョンすることにより阿蘇カルデラ周辺の上部マントルから地殻までの S 波速度構造を求められてきた (Abe et al., ) ) しかし深部変動源や深部低周波地震が位置するカルデラ東部の構造は地震観測点の不足により明らかにはされなかったそこで 2009 年 7 月より阿蘇カルデラの東部 5 カ所において地震観測を開始し 2011 年度もこの観測を継続した図 17(P129) に示されているように 2009 年 7 月から 2011 年 7 月までに約 250 個の遠地地震の記録が 112

8 得られているそしてこれらのデータも用いたレシーバー関数の GA インバージョンにより阿蘇カルデラの地殻構造を推定したその結果阿蘇カルデラの西部及び北東部の約 15~20 km の深さに S 波速度が約 2.5 km/s の低速度層が存在すること南東部には低速度層が存在しないことが明らかになった ( 図 18 P129) S 波の速度比からこの領域には最大で 15 %( 体積 ) のメルト或いは 30 % の水が含まれると推定されるまた阿蘇カルデラ東部の観測点のレシーバー関数には P 波初動の約 1 秒後にも負のピークが現れることが分かった ( 図 19 P130) これは低速度層の上面での PS 変換波に相当するがトランスバース成分の RF の極性変化からこの低速度層上面は南東落ちであることが分かる ( 図 19 P130) この低速度層上面は中岳直下の約 10 km の深さに位置しその下部には深部低周波地震発生域や地殻変動源が存在するこのことは深部低周波地震発生域や地殻変動源が低速度領域でありその上面が傾斜する不連続面として検出されたことを示唆する (c) 結論ならびに今後の課題琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し高精度の震源分布とメカニズム解を求めたその結果マグニチュード 0.5 程度の小さな地震まで高精度のメカニズム解を決定することにより花折断層帯のやや西東経 135 度 45 分付近を境に逆断層型から横ずれ型に応力場が変化することが推定されたレシーバー関数解析によりモホ面の詳細な深さ分布を推定した花折断層帯や琵琶湖西岸断層帯有馬 - 高槻断層帯付近ではモホ面が凸凹している可能性が示唆されたレシーバー関数解析等により更に詳細な不均質構造の推定を行い応力場の形成に関係する不均質構造の実体を明らかにすることが今後の課題である一方桜島及び姶良カルデラ周辺では地震波の低速度領域がマグマ溜まりに相当しその圧力変化によりその周辺にひずみが蓄積し閾値 ( ) を超えた結果地震活動が高まることが推定されたが今後観測を継続することで不均質構造の空間分解能を高めるとともに地盤変動観測の稠密化を図り不均質構造と地盤変動を励起する圧力源の分布の位置関係の精度を向上させる必要がある本研究により展開された阿蘇カルデラ内の地震観測点のデータも用いたレシーバー関数解析をおこなったその結果中岳火口の直下の約 10 km の深さに傾斜する不連続面が検出されたこのことは深部低周波地震発生域や地殻変動源が低速度領域でありその上面が不連続面として検出されたことを示唆するそこで今後も地震観測を継続しこの低速度領域の詳細な構造を明らかにしていくまた GPS 観測や水準測量によりカルデラ内外の地殻変動を詳細に捉えカルデラの不均質構造が応力分布に与える影響を明らかにしていくことも今後の課題である (d) 引用文献 1) Horiuchi, S., G. Rocco, and A. Hasegawa, Discrimination of fault planes from auxiliary planes based on simultaneous determination of stress tensor and a large number of fault plane solutions, J. Geophys. Res., 100, , ) 藤野宏興, 片尾浩 : 琵琶湖西岸断層帯周辺の微小地震のメカニズムと応力場, 防災研究所年報, 52B, ,

9 3) Inamori T., S. Horiuchi, and A. Hasegawa, Location of mid-crustal reflectors by a reflection method using aftershock waveform data in the focal area of the 1984 Western Nagano Prefecture Earthquake, J.Phys,Earth, 40, , ) 片尾浩, 近畿地方微小地震活動域直下に存在する顕著な地殻内反射面, 地球惑星科学関連学会 1994 年合同大会予稿集, E12-05, ) Hidayati, S., Ishihara,K. and Iguchi, M., Volcano-tectonic earthquakes during the stage of magma accumulation at the Aira caldera, southern Kyushu, Japan, Bull. Volcanol. Soc. Japan, 52, , ) Abe, Y., T. Ohkura, T. Shibutani, K. Hirahara and M. Kato, Crustal structure beneath Aso Caldera, Southwest Japan, as derived from receiver function analysis, J. Volcanol. Geotherm. Res., 195, 1-12, doi: /j.jvolgeores , (e) 成果の論文発表口頭発表等著者題名発表先発表年月日青木裕晃, 片尾浩, 飯尾能久, 三浦勉, 中尾稠密地震観測による近畿地方北部におけるメカニズム静岡市 ( 日本地震学会秋期大会 ) 平成 23 年 10 月愛子, 米田格, 澤田麻沙代, 中尾節郎解と応力場 ( 口頭 ) 青木裕晃, 片尾浩, 飯尾能久, 三浦勉, 中尾稠密地震観測による近畿地方北部におけるメカニズム宇治市 ( 防災研究所研究発表講演平成 23 年 2 月愛子, 米田格, 澤田麻沙代, 中尾節郎解と応力場 ( 口頭 ) 会 ) 飯尾能久次世代型地震観測システムの開発と運用 : 満点 ( 万点 ) 京都大学防災研究所年報, 54(A): 平成 23 年 6 月を目指して為栗健, 井口正人, 寺石眞弘, 大倉敬宏桜島および姶良カルデラ周辺の三次元速度構造千葉市 ( 日本地球惑星科学連合大平成 23 年 5 月 26 日会 ) 井口正人, 平林順一, 為栗健桜島火山の地盤の隆起膨張過程の繰り返し千葉市 ( 日本地球惑星科学連合大平成 23 年 5 月 23 日会 ) 井口正人, 太田雄策, 植木貞人, 為栗健, 園 2010 年桜島火山活動を考える京都大学防災研究所年報, 54(B): 平成 23 年 6 月田忠臣, 高山鐵朗, 市川信夫大倉敬宏, 及川純 GPS 観測による阿蘇火山の地殻変動旭川市 ( 日本火山学会秋季大会 ) 平成 23 年 10 月 4 日 K. Unglert, M. K. Savage, N. Fournier, Shear-wave splitting, vp/vs and GPS During a J.Geophys.Res., 116, B11203, 平成 23 年 11 月 114

10 T. Ohkura and Y. Abe Time of Enhanced Activity at Aso Caldera, Kyushu doi: /201 1JB00852 (f) 特許出願, ソフトウエア開発, 仕様標準等の策定 1) 特許出願なし 2) ソフトウエア開発なし 3) 仕様標準等の策定なし (3) 平成 24 年度業務計画案琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析及びレシーバー関数解析及び自然地震を用いた反射法解析により琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる桜島姶良カルデラ周辺においても精細な地震波トモグラフィーを行い火山地域での不均質構造の推定を試みるまた, 新規に GNSS 観測装置を導入して地盤変動観測を稠密に行うことによりひずみ速度の空間分布と不均質構造との関係を考察する阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため阿蘇カルデラ内外における機動的地震観測を継続するこれに関し既設観測点の地震データ転送のためのテレメータ装置を導入するそして得られた地震波形データに対し精細なレシーバー関数解析を行い阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行うこれに関し大量の地震波形データを処理するための地震波形解析装置を導入するまたマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測を継続し不均質構造が応力分布に与える影響を考察するこの目的のために新規 GPS 装置を導入するとともに阿蘇カルデラ内で水準測量を実施する得られたデータを総合して活断層集中帯及び火山周辺のひずみ速度の速い地域におけるひずみ蓄積と地震発生メカニズムの解明を目指す研究成果をまとめ公表する 115

11 図 1 琵琶湖西岸活断層集中域における高精度の震源分布と解析に用いた観測点赤 : 稠密地震観測点他の色 : 定常観測点 ( 防災科学研究所の Hi-net 気象庁産業技術総合研究所京都大学防災研究所 ) 及び京都大学防災研究所による臨時観測点 116

12 図 2 高精度のメカニズム解の P 軸方位分布期間 :2008 年 11 月 ~2010 年 3 月イベント数 :1792 赤: 横ずれ型緑 : 逆断層型青 : 正断層型灰色 : その他図 3 亀岡断層沿いのメカニズム解亀岡断層の地表トレースの走向が赤線から青線で示すように屈曲している 117

13 図 4 推定された応力場 ( 上 ) と用いたメカニズム解 ( 下 ) 赤 : 最大圧縮応力緑 : 中間主応力青 : 最小圧縮応力 95 % の信頼区間を表示メカニズム解はデクラスター処理されている 118

14 図 5 琵琶湖西岸域における応力場の空間分布 ( 上 ) 応力インバージョン結果 ( 下 )3 つのタイプに分けた応力場の空間分布 ; 緑 : 逆断層的な応力場赤 : 横ずれ型の応力場灰色 : 中間的な応力場図 4 で青が上下に連なっているもの太線で琵琶湖西岸断層帯花折断層帯西山断層帯有馬高槻断層帯活断層を示す 119

15 図 6 自然地震による反射法解析の測線 120

16 図 7-1 測線 C-C の解析に使用した観測点と震央 ( ) 及び反射点 ( ) C number C 図 7-2 測線 C-C の断面図 ( 横軸 : 波形番号 ) 121

17 図 8-1 測線 N-N の解析に使用した観測点と震央 ( ) 及び反射点 ( ) N number N 図 8-2 測線 N-N の断面図 ( 横軸 : 波形番号 ) 122

18 図 9 レシーバー関数イメージングによる測線 C-C の断面 123

19 (N=548) N 2012/2/21 W 2010/7 M M km 2010/7 2012/2/21 M W Depth (km) 2010/ Depth (km) 図 10 桜島及び姶良カルデラ周辺における地震の震源分布 M: 南岳 W: 若尊火山 124

20 深さ 1km 深さ 4km A A S O S O 深さ 8km A S O 図 11 桜島及び姶良カルデラ周辺の地震波 P 波三次元速度構造 A: 姶良カルデラ S: 桜島 O: 大隅半島 125

21 N Apr Nov 2009 Aira caldera S 1cm 10km ONEG A FUTG WARE NAKN SVOG TAKE SAID HARG KABG 0719 MATU K KIT7 B SHRH YOKO FKRA GONG KMNG UTOG KSHL SNYM 0720 SNJG ATAG HIKG S KURG -157 MOCH SBTG M FURG ARIG NABE SETO 0.5cm 0 3km 0721 ARIT -28 図 12 姶良カルデラ周辺 ( 上 ) と桜島 ( 下 ) における水平変位ベクトル ONEG を固定として示した黒矢印 : 観測値灰矢印 : 茂木ソース (A,B) による理論値 M: 南岳 K: 北岳 S: 昭和火口 126

22 127 Harutayama SVOG 0 3km 南岳北岳 nrad Borehole Water-tube Arimura Komen N S 火口側隆起の傾斜ベクトル 2011 年 10 月 ~12 月図 13 桜島島内の傾斜計によって得られた隆起傾斜を示す方向のベクトル桜島昭和火口爆発回数 A 型地震浅発地震 (Δ<40km) ひずみ変化 ( 伸縮計 ) 基線長変化 (GPS) EX-RFUTG-ARIGKURG-SVOG EX-T 火山灰放出量 ( 万トン )x10-6m図 14 ひずみ変化と地震活動との関係 1 段目 : 桜島昭和火口における月別の爆発回数と火山灰量放出量 2 段目 : 桜島の A 型地震の月別発生回数 3 段目 : ハルタ山観測坑道の伸縮計によるひずみ変化 EX-R: 南岳火口方向 EX-T: 直交方向 ( 姶良カルデラ内の圧力源に対しては EX-T が radial 方向となる ) 4 段目 : 一元化震源による地震の月別発生回数姶良カルデラ内の圧力源から震央距離 40 km 以内で深さ 20 km 以浅のもの 5 段目 :GPS による基線長変化 ( 水平成分 ) KURG-SVOG: 桜島内東西方向 FUTG-ARIG: 南北方向

23 Up Corrected tilt 500 nrad Tilt Daily number of A-type Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep 図 15 有村観測坑道の傾斜変化と地震活動灰色のグラフは実傾斜変化赤は 2010 年 8 月以降に観測された-13 nrad/ 日の一定速度の火口方向沈降の傾斜変化を補正した傾斜変化量図年 2 月 21 日 22:20 に発生した桜島南岳直下深さ 3.0 km の地震のメカニズム解 128

24 図年 7 月から 2011 年 11 月までに発生した阿蘇カルデラからの震央距離 30 度から 90 度 M>5.5 の震央分布図この期間中約 250 個の地震波形を記録カルデラ内に 5 か所(1 Hz 地震計)に設置した地震計で記録しているこれらの波形データが RF 解析に用いられた図 18 阿蘇カルデラにおけるレシーバー関数解析の結果黄色本事業において整備した地震観測点青色 Hi-net や京大火山研などの既設観測点レシーバー関数の GA インバージョンにより求められた一次元速度構造を波線上にフレネルゾーンの幅を考慮して投影しスタックしたものカルデラ北東部にも地殻内にも低速度領域が検出された 129

25 図 19 阿蘇カルデラ内外の地震観測点分布とカルデラ東部におけるレシーバー関数黄色 : 本事業において整備した地震観測点青色 :Hi-net の地震観測点紫 : 京大火山の点中岳直下 ( 黄色の四角形 ) の約 10 km の深さに傾斜する不連続面が検出されたレシーバー関数の振幅からこの面は傾斜する低速度層の上面であることが分かるこのことは深部低周波地震発生域や地殻変動源が低速度領域でありその上面が傾斜する不連続面として検出されたことを意味する 130

Microsoft PowerPoint - ひずみ集中帯 ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - ひずみ集中帯 ppt [互換モード] ひずみ 21 1-1-4 1-4. 活断層集中域や火山等の歪速度の速い地域における地震発生メカニズムの解明研究目的 : 京大防災研飯尾能久井口正人大倉敬宏ひずみ集中帯では地殻や上部マントル中の顕著な不均質構造や流体の蓄積に起因してひずみ集中が発生し地震活動を引き起こすと考えられるため活断層集中域や火山等のひずみ速度の速い地域における地殻活動の調査観測研究はひずみ集中帯の機構解明にとって非常に重要である