(1)課題番号：0105

(2)機関名：東京大学地震研究所

(3)新建議の項目：定常的な広域地殻活動

 (a)島弧地殻不均質に関する観測研究

 (b) 1. (１) ウ，(２)イ，ウ，エ．2.(1) エ, オ.

(4)平成11年度の成果の概要

 (4-1) 人工地震・自然地震観測

1999年北海道日高衝突帯大学合同地震観測−島弧地殻の変形過程と衝突帯テクトニクスの解明を目指して−

 

　地震研究所が中核となって推進している島弧地殻変形過程プロジェクトの平成11年度実験は，北海道地域で実施された（図1）．北海道・日高地域は，島弧—島弧衝突帯という地球科学的にも興味深い地質環境にある．この実験は，北海道南部をほぼ東西に横断する屈折法地殻構造調査，日高山脈の東側の十勝平野で実施された反射法地震探査，北海道南部に臨時に展開された高密度微小地震観測から構成される．これらの実験・観測に基づき，衝突による地殻の変形・改変過程（特に地殻の剥離現象や衝上）を明らかにするとともに，地殻の変形に伴う地殻活動の発生様式とそのメカニズムの解明を目指す．

(1-a)屈折法地震探査

　屈折法探査では，全長227kmの測線上に297点の観測点が展開され，6発のshotが行われた．実験データは，基本的な処理がすでに終了し，すべてのtrace dataが作成されている．得られた記録によれば，測線全体にわたって初動走時が大きく乱れ，探査領域の地殻最浅部の構造が非常に複雑であることがわかる．また，日高山脈の東側には，初動振幅に匹敵するような大振幅の後続波が確認された．これは，地殻内深部（深さ20-30km）からの広角反射波と考えられる．

(1-b)自然地震観測

　自然地震観測においては，北海道大学及び気象庁の約50点の定常観測点に加えて，1999年7月に47点の臨時観測点が設置された．これらの観測点データは，衛星テレメータシステムによって，既に全国に配信されている．これらのデータは，地殻不均質構造と地殻活動の関連性を明らかにする上でも，また，対象領域のやや広域的な3次元構造を解明する上でも重要である．これまでの観測によれば，1999年7月から2000年1月までに，約1700個の震源が決定された．この内M5以上が16個，M4以上が130個，M3以上が597個，M2以上が1388個であった．更に，陸域の活断層に沿った地震や波形が相似な地震，顕著な反射波や変換波なども観測されている．現時点までの走時データを用いた3次元P波速度構造によると，十勝平野から日高山脈にかけて衝上する高速度層の存在が示唆される．今後さらに走時データの蓄積が進めばより高精度で広範囲のイメージングが期待される．

(1-c)反射法地震探査

　深部反射法地震探査は，日高山脈の東側の十勝平野で実施された．探査測線長は43km，チャンネル数は870でこれまで日本で行われた探査の中で最高となった．反射波とさらにこの測線に西側延長上にoffline型レコーダ61台を150ｍ間隔に設置した．それぞれのレコーダには，50m間隔毎に設置した3ch分のデータを収録した．また，1998年には，この測線の西側において，日高山脈を挟むように2本の測線（長さ9km及び15km）.これらの実験データを総合的にmappingすることで，日高山脈北部の地殻内の不均質構造に新たな知見が得られるものと期待される．これまでに得られた暫定的な処理結果によれば，十勝平野下では，西上がりと水平ないしは西下がりの2つ比較的明瞭な反射面が確認され，日高最南部で見られた地殻剥離と同様の現象が，本実験領域でも進行している可能性が強い（図2）．

　一方，浅層反射法地震探査は，まだ，不明の点の多く残されている十勝活断層系に焦点をあてた．深部地殻探査では充分にイメージングできない活断層の地表近傍の地質構造を明らかにするために，帯広市南部の約7.7km測線で高密度探査（発震点及び受信点間隔25m）を行った．その結果，深さ約1kmまでの反射断面が得られ，西側に急傾斜となる2つの撓曲帯の存在が明らかになった．東側の撓曲帯については，以平断層に沿った地表の撓曲帯と一致するが，西側の撓曲帯については地表の途別川断層に伴う撓曲帯よりも，西側までより大規模な撓曲構造を形成している．一連の撓曲構造の形成は，逆断層の西方への前進運動としてとらえることができるが，今回の結果は，より新しい時期に形成された西側の断層が，地表の断層よりもさらに西側に地下に伏在し，より規模の大きい撓曲構造を形成していることを示している．今後，深部地殻構造探査の成果と既存の石油探査資料の検討により，この断層系の形状を総合的に解明し，変動地形学的調査結果と合わせて断層ごとの歪速度の分配について明らかにしていく予定である．

 

 四国—南海トラフ構造探査

　また，海洋技術センターと共同で，四国地域の構造調査を行った．この実験は，四国沖で同センターが実施した大規模海底地殻構造調査の陸側延長部にあたる．この実験では，四国の地殻内に北傾斜の極めて明瞭な反射面が存在し，更に，プレート上面からと見られる反射波が記録された．これらの結果は，四国の付加帯構造や地殻発達過程を考察する上で，重要な拘束条件を与えるものである．

 

(4-2) 電磁気的観測

地下比抵抗構造の解明

北海道と西日本の各大学研究者を中心として，自作電極と市内線を用いた小規模ネットワークＭＴ法（ＮＭＴ）観測を道北の遠別から音標に至る側線で実施し，従来のＮＴＴ通信用アースと局間中継線を用いたＮＭＴ観測を北海道北部西部各地（稚内，名寄，深川，札幌，苫小牧，函館）と中国四国地方西部各地（松江，平田，出雲，石見太田，三次，安芸吉田，呉，広島，岩国，美祢，山口，松山，大洲，城川，宇和）で実施した(図３)．観測に必要なメタリック回線の光ファイバー化が急速に進んでいるのは，後者の局間中継線である．次に，全国の大学，国立機関の研究者の共同により，昨年度広帯域ＭＴ法（ＷＢＭＴ）観測が行われた奥羽脊梁山地で９点の補充観測を行い，その西側の出羽丘陵地域で１３点のＷＢＭＴ観測を実施した(図４)．

　ＮＭＴ観測については，ようやく，蓄積されてきたデータの一次的解析，統一的なコンパイルが進み，島弧に沿う方向の特徴的な構造や(図５)，北海道，東北，四国中国，九州各地方の大局的な構造の類似，相違などが明らかになりつつある．２次元解析による構造の解明や，３次元解析の方策が練られている．ＷＢＭＴ観測からは，プレリミナリーな２次元解析結果ではあるが，出羽丘陵域の地殻内に，東落ちに傾いた数〜10Wmの低比抵抗域が認められた(図６)．

　また，人工ノイズのため比抵抗構造探査の空白域になっている日本列島中央部の深部比抵抗構造を求めるため，制御電流源を用いた時間領域電磁法（ＴＤＥＭ）の実用化にも努めている．本年３月には伊豆半島伊東市付近でＴＤＥＭ観測を実施する．これは地震発生に関与していると考えられる流体の所在をつかむためと，さらにその時間的変化を検出することも狙っていて，過去２回毎年実施している．

 

(5) 平成１１年度に公表された成果

[人工地震・自然地震観測関係]

爆破地震動研究グループ，1999a.　東北日本弧横断人工地震探査，地震研究所彙報，63-122.

爆破地震動研究グループ，1999b.　九州東部域における爆破地震動の観測I（庄内-串間測線），地震研究所彙報，123-140.

爆破地震動研究グループ，1999c.　九州東部域における爆破地震動の観測II（安心院-田野測線），地震研究所彙報，141-160.

長谷川昭，平田直, 1999. 総論：東北日本トランセクト−島弧変形と地殻活動−, 月刊地球, 号外27, 5—11.

平田直，萩原弘子，松原 誠，佐藤 比呂志, 1999. 東北合同観測データによる東北日本弧地殻の３次元速度構造と地殻活動, 月刊地球, 号外27, 22--27.

平田直，佐藤比呂志，岩崎貴哉，倉下英司, 1999. 反射法地震探査からみた奥羽脊梁山地の

地殻構造, 月刊地球, 号外27, 39--43.

岩崎貴哉，加藤亘，阿部信太郎，一ノ瀬洋一郎，海野徳仁，岡田知巳，越谷信，小菅正裕，佐藤比呂志，清水信之，武田哲也，津村紀子，野田憲，長谷川昭，平田直，渡邉和俊，井川猛，大口健志1999. 千屋断層帯における人工地震観測，地震研究所彙報，49-62.

岩崎貴哉，加藤亘，海野徳仁，岡田知巳，関根秀太郎，武田哲也，田代勝也，長谷見晶子，松島健，溝上智子，宮下芳，宮町宏樹，森谷武男，1999 . 1997年東北日本横断地殻構造調査，月刊地球，号外第27巻，48-55.

木村学・岩森光・平田直・広井美邦・伊藤谷生, 総論：「大陸形成」-地球の物質分化・循環過程の解明-, 月刊地球, 号外23, 5--12, 1999.

中村綾子，長谷川昭，平田直，岩崎貴哉，浜口博之, 1999. 1998年9月3日雫石の地震（M6.1）前後の地震波速度変化検出の試み, 月刊地球（号外）, 27, 167—172．

佐藤比呂志・平田　直・岩崎貴哉, 東北日本の地殻構造と新生代テクトニクス, 月刊地球, 号外21, 212--219, 1999.

佐藤比呂志・平田直, 内陸大規模地震の震源断層を探る, 科学, 70, 1, 58--65, 2000.

武田哲也，岩崎貴哉，佐藤比呂志，平田直, 1999. 東北日本屈折法探査データの反射法的処理による地殻下部不均質構造マッピングの試み, 月刊地球（号外）, 27, 56—60.

 

その他

月刊地球号外27, 1999. “東北日本トランセクト –島弧地殻変形と地殻活動-”, 掲載論文数37.

 

外国学会等での成果報告

Iwasaki, T. et al., 1999. Extensional deformastion recorded in wide-angle reflection profile across Nothern Honshu, Japan, AGU 1999 Fall Meeting, T51B-01.

Hirata,N., H.Sato, T.Iwasaki, A.Hasegawa, N.Umino, M.Shinohara, 1999. Integrated seismic experiment in the north-eastern Honshu arc, Japan, IUGG XXII General Assembly, Birmingham, 19-30　July, IUGG, B142--B142.

Hirata N. et al., 1999. Shortening deformation and fault geometry detected by active and passive seismic experiments in the central part of Northern Honshu, Japan, AGU 1999 Fall Meeting, T51B-02.

Kurashimo, E. et al., 1999. Seismic scatter　distribution in the western Hidaka mountains, northern Japan, using vibroseis-offline recorders, S21B-14

Matsubara,M., N.Hirata, Sakai,S, 1999. Seismicity and 3-d velocity structure of the intra-island-arc crust from travel time analysis of the data of the joint seismic observation in the Tohoku district, the northeastern area of Japan, IUGG XXII General Assembly, Birmingham, 19-30　July, IUGG, B141--B141.

Sakai, S., N. Hirata, Z. Liaw, Y. Tsai  and S. Yu, 1999. Aftershock observation of the Septermber 20, 1999, Taiwan Earthquake, AGU 1999 Fall Meeting, S32H-03.

 

IUGG99/18-30 July 1999/birmingham, UK

 

JSA15/W/07-A3

IMAGING DEEP RESISTIVITY STRUCTURE OF ACTIVE FAULTS IN NE JAPAN:PRELIMINARY RESULTS

T. GOTO (Aichi Univ. Educ., Kariya, Japan, email: tgoto@auecc.aichi-edu.ac.jp); Y. Ogawa (Geol.Surv. Japan, Tsukuba, Japan);M. Mishina (Tohoku Univ., Sendai, Japan);M. Uyeshima (ERI, Univ.Tokyo, Tokyo, Japan);T. Kasaya, M. Ichiki, N. Oshiman (DPRI, Kyoto Univ., Uji, Japan)S. Sakanaka(AVL, Kyoto Univ., Kumamoto, Japan );Y. Takahashi, T. Nishitani (Akita Univ., Akita, Japan);Y.Takahashi, Y. Honkura (Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan); H. Satoh (Hokkaido Univ.,Sapporo, Japan)H. Murakami(Kochi Univ., Kochi, Japan)

 

GA1.02/L/05-A2

MAGNETOTELLURIC MEASUREMENTS ACROSS THE BACKBONE RANGES OF NORTHEAST JAPAN ARC

Y. Ogawa (Geological Survey of Japan, Tsukuba, 305-8567, Japan, email:oga@gsj.go.jp)T. Goto (Aichi Univ. Educ., Kariya, Japan) M. Mishina (Tohoku U., Sendai, Japan) M. Uyeshima (ERI, Univ. Tokyo, Tokyo, Japan)T. Kasaya, M. Ichiki, N. Oshiman (DPRI, Kyoto Univ., Uji, Japan)S. Sakanaka (AVL, Kyoto Univ., Kumamoto, Japan )Y. Takahashi, T. Nishitani (Akita Univ., Akita, Japan)Y. Takahashi, Y. Honkura (Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan) H. Satoh(Hokkaido Univ., Sapporo, Japan)H. Murakami(Kochi Univ., Kochi, Japan)

 

JSA48/E/11-B5

NETWORK-MT OBSERVATION IN JAPAN AIMING AT DETERMINING REGIONAL SCALE DEEP ELECTRICAL CONDUCTIVITY STRUCTURE

 

Makoto UYESHIMA (Earthquake Research Institute, Univ. of Tokyo, Tokyo, 113-0032, Japan,email: uyeshima@utada-sun.eri.u-tokyo.ac.jp); Utada, H., Sasai, Y. (ERI, Univ. Tokyo, Japan); Nishida, Y. (Hokkaido Univ., Japan); Mishina, M. (Tohoku Univ., Japan); Nishitani, T. (Akita Univ., Japan);

Yamaguchi, S. (Kobe Univ., Japan); Shiozaki, I.(Tottori Univ., Japan); Murakami. H. (Kochi Univ., Japan); Oshiman, N., Sumitomo, N. (DPRI, Kyoto Univ., Japan); Tanaka, Y., Hashimoto, T.(AVL, IGS, Kyoto Univ., Japan); Amita, K.(BGRL, IGS, Kyoto)

 

［電磁気的観測関係］

Yamaguchi, S., Kobayashi, Y., Oshiman, N., Tanimoto, K., Murakami, H., Shiozaki, I., Uyeshima, M., Utada, H. and Sumitomo, N., Preliminary report on regional resistivity variation inferred from the Network MT investigation in the Shikoku district, southwestern Japan, Earth Planets Space, 51, 193-203, 1999.

小川康雄・1998年電磁気共同観測MTデータ整理委員会, 広帯域MT法による千屋断層深部比抵抗構造（序報）, CA研究会1999年論文集, 6-13, 1999.

村上英記・西谷忠師・領木邦浩・北村保夫・村山賢持・富澤一郎・石井直人・大志万直人・中川渥・住友則彦・山崎健一・村上貴久・村松史樹・矢部征・立花憲司・橋本恵一・三品正明・笹井洋一・歌田久司・小河勉・上嶋誠・小菅政裕・佐鯉教央・福本隆史, 千屋断層周辺におけるSP測定−序報−, CA研究会1999年論文集, 21-28, 1999.

橋本武志・網田和宏・馬渡秀夫・田中良和・神田径・下泉政志・上嶋誠・笹井洋一, 九州地域におけるネットワークMT観測（続報）, CA研究会1999年論文集, 29-37, 1999.

佐藤秀幸・西田泰典・小川康雄・笹井洋一・上嶋誠・高田真秀・笠原稔, 北海道東部地域の地殻および上部マントルの比抵抗構造−広帯域MTおよびネットワークMTデータの統合解析−, CA研究会1999年論文集, 38-46, 1999.

上嶋誠, ネットワークMT法の３次元モデリングに向けて, CA研究会1999年論文集, 47-56, 1999.

塩崎一郎・西垣俊宏・大志万直人・村上英記・上嶋誠・山口覚・歌田久司・住友則彦, ネットワークＭＴ法観測から得られた中国地方東部の電気比抵抗構造(序報), 鳥取大学工学部研究報告, 30, 49-60, 1999.

地殻比抵抗研究グループ, 広帯域ＭＴ法による千屋断層深部比抵抗構造探査(序報), 京都大学防災研究所年報, 42, 203-211.

1998年電磁気共同観測ＭＴデータ整理委員会・小川康雄・三品正明, ＭＴ法による奥羽脊梁山地の地殻構造探査, 月刊地球, 号外No.27, 88-92, 1999.

塩崎一郎・大志万直人, 山陰地方東部の深部比抵抗構造探査の意義, 月刊地球, 22, 22-28, 2000.

飯尾能久・小林洋二・鷺谷威・塩崎一郎, 下部地殻の水が島弧地殻の変形を規定する, 月刊地球, 22, 37-44, 2000.

 

(6) 11年度に達成された成果の，全体計画の中での位置づけ

　全体計画の目的は，島弧スケール及び地殻スケールの地殻不均質を解明し，地殻活動との関連性を明らかにすることである．本年度の”人工地震・自然地震観測”においては，島弧-島弧衝突帯という興味深地質環境である北海道をfieldに選び，大スケールの地殻構造の解明と，日高山脈東側で進行しつつある地殻剥離過程の解明を目指した．さらに，このような地殻変形過程と地殻活動の関連性を明確にする目的で，高密度自然地震観測を行った．12年度は，日高山脈西側の地殻スケールの構造解明を目指す．平成11-12年度の実験を統合し，島弧地殻の重要な変形様式である衝突伴う，構造の改変過程を明らかにする．

　電磁気的観測研究は，最終的には，地殻活動シュミレーションモデルに組み込むための物質や場の条件（温度，水・メルトの含有量やぬれ角の分布）に制約を与えることを目標とする．このために，島弧マントルスケールの大局的電気伝導度構造決定（ネットワークＭＴ法（ＮＭＴ）観測）と特定の地殻活動地域スケールの電気伝導度精密構造決定（広帯域ＭＴ法（ＷＢＭＴ）観測）を目指した観測研究を実施してきた．ＮＭＴ観測については，ようやく蓄積されてきたデータの一次的解析，コンパイルが進んできた．従来の２次元解析からスラブの沈み込みに関連すると思われるいくつかの興味深い構造が明らかになってきたほか，３次元解析の方策も検討されており，今後の解析が待たれる．また，ＷＢＭＴ観測からは，活構造，地震発生域との間に密接な関連を持った，地殻内の詳細な比抵抗不均質構造が得られるようになった．様々なテクトニック，温度圧力条件を持った場で，比抵抗構造と地震波速度構造，減衰構造，さらに，地震発生域や地震発生様式との比較，さらには岩石破壊室内実験からの制約などを総合することによって，地殻内流体の地震発生に及ぼす影響がより明らかになると期待される．

 

(7)この課題の実施担当連絡者

氏名：岩崎貴哉

電話：03-5841-5708

FAX：03-5689-7234

E-mail：iwasaki@eri.u-tokyo.ac.jp