（１）課題番号：  ０１１０

（２）実施機関名：　東京大学地震研究所

（３）課題名： 電磁気的手法による地殻活動監視の観測研究

 

（４）本課題の５ヵ年計画の概要とその中での平成１４年度までの成果

（４−１）「地震予知のための新たな観測計画の推進について」（以下，建議）の項目：

                  III.１(3) 直前過程における地殻活動

（４−２）関連する「建議」の項目：

                  １（２）イ，ウ，エ，１（３）ア、イ、ウ，

                  ２（１）エ，２（２）ア

 

（４−３）「５ヵ年計画全体としてこの研究課題の概要と到達目標」に対する到達した結果

電磁場の時間変化を追うことによって，地下間隙水の流動（流動電位），応力の変化（ピエゾ磁気効果），温度構造の変化（熱磁気効果）が捉えられ得る．また，比抵抗構造の時間変化を捉えることは，岩石の様々な物理的性質の変化を明らかにすることにつながる．一方，近年の測地学的技術革新（GPS，SAR，絶対重力計など）や，広帯域地震計の普及によって，従来では観測にかからなかった微細な変動や長周期の変動が空間分布を持った形で捉えられるようになった．そこで，伊豆半島東部地域・伊豆諸島域・東海・首都圏地域において総合的な電磁場連続観測を行い，得られたデータと上記の新しい観測データとを照合することによって，物理的解釈が可能な異常変化を捉え，従来の地震学的描像からだけでは得られなかった地殻内流体の移動を伴った新しい地殻活動のイメージを構築することを目指した．

　三宅島2000年活動において，三宅島内において顕著な全磁力変化を捉えることに成功し，噴火前の消磁や陥没孔形成前の準備過程，陥没孔拡大の詳細過程を明らかにした．また，傾斜ステップ時の長周期地震波形に相似した自然電位変動や8/18の大噴火に伴った自然電位変化を捉えることに成功し，傾斜ステップに対応して水が周囲に押し出されていたことや大噴火後の熱水対流系の変化を指摘した．

　伊豆半島の全磁力データに認められた顕著な年周変化が，各磁場センサー近傍の磁化不均質とその（地温変化による）消帯磁で説明可能であることを明らかにした．さらに，数年にわたる長期的磁場変動が観測されていたが，伊豆半島全体として群発地震活動や隆起が鈍化するにつれ全磁力変動も小さくなっていることが明らかとなった．しかし，その変動の物理的解釈はまだ得られていない．時間領域電磁（ＴＤＥＭ）比抵抗探査を行った結果，１次元解析の結果ではあるが北側地域にあたる伊東市付近の表層数kmは非常に抵抗が低く湯ヶ島層の分布を見ているらしいこと，南側は全体として高い比抵抗値を示すことを明らかにした．比抵抗変化を捉えるため，DC法に基づいた連続観測を再開し，見掛け比抵抗にして数％程度の変動が捉えられることを実証したが，安定して連続したデータを取得できるには至っていない．

　東海地方において顕著な地殻変動が起こった2000年を境として，静岡市俵峰観測点において全磁力変動トレンドが減少から増加に転じた．俵峰の全磁力が減少していた期間，その東側では増加傾向，南西側では減少傾向となっていたため，東海地方に新たに２点の観測点を追加し，全磁力変動の時空間分布の把握を図った．

 

（５）平成１４年度成果の概要

（５−１）「平成１２年度全体計画骨子の捕捉説明　３．具体的な課題提案の背景」のどの項目を実施したのか

・主たる項目

(4)-3 島弧の変形に対する地殻流体の役割

・関連する項目

(4)-1 地殻流体の実体の解明

(5)-4 応力・強度分布推定法の開発

 

（５−２）平成１４年度項目別実施計画のどの項目を実施したのか

3. 「直前過程における地殻活動」

(I) 地震発生直前過程における地殻内流体が果たす役割

(b) テストフィールドでの野外観測

 

（５−３）平成１４年度に実施された研究の概要

　伊豆半島東部地域・伊豆諸島域・東海・首都圏地域の全磁力や長基線自然電位連続観測を継続した．全磁力データのとりまとめを行うと共に，その中に現れた年周変動の原因を探るため，昨年度に引き続き磁気観測点周辺でのメッシュ観測を実施した．比抵抗連続モニタリングを行うため，伊東市奥野において，ＤＣ法にもとづいた観測を実施した．

 

（５−４）当初設定した平成14年度の到達目標に対する成果の概要

　伊豆の全磁力には，図１に示されるように各測点によって振幅の異なる年周変化が認められる．各磁場センサー近傍のローカル（10ｍ四方）な磁化不均質を明らかにすることにより，この年周変化がセンサー近傍のごく浅い部分の磁化不均質と地下温度の変動による消帯磁によって説明できることが明らかとなった．従来，この年周的変化と伊豆東方沖群発地震活動との関連性を指摘していたが，年周変化を正確に見積もった上で議論しないと誤った結論を導き出す可能性がある．

一方，図１にも認められるように，年周変化のほかに，数年にわたるゆっくりとした磁場変動が観測されている．この種の変化の代表的なものとして，伊東市北部，御石ヶ沢観測点周辺での1998年までの顕著な全磁力減少（-30nT/5年間）があげられる．通常この種の変化の原因とされる熱消磁では，北側正／南側負の対をなした変化となるが，北側での正変化が認められず，依然としてその変化の原因は不明である．ただ，伊豆半島周辺での地殻活動の沈静化とともに，伊豆半島全体として1998年頃から磁場変化が停滞していた．2002年には小規模な群発地震活動が起こったが，それに伴ってまた磁場変化が活発化したかどうか，現時点では判然とはしない．

　東海地方のローカルな磁化不均質は伊豆に比べ小さいため，年周変化は顕著ではない（図２）．図２の俵峰観測点における10年にわたる全磁力の減少は，2000年を境として上昇に転じている．2000年は，伊豆諸島地殻変動や，東海地方におけるスロースリップなどの顕著な地殻変動が起こった年であり，そういった活動とこの全磁力変動に関連があるのか興味がもたれる．俵峰の全磁力が減少していた期間，その東側の篠坂では全磁力が増加し，南西の相良，春野では減少していた．この全磁力変動の空間的広がりを調べるため，昨年度より奥山，舟ヶ窪において全磁力連続観測を開始した．観測開始より１年しか経過しておらず，全磁力変動の時空間的対応関係はまだはっきりとはしない．

1995年以来長らく観測が中断していた，伊東市中部奥野観測点周辺域での直流法を用いた比抵抗連続観測を昨年度より再開した．1994年当時とほぼ同じかやや高比抵抗を示す結果が得られ，見かけ比抵抗にして数％程度の変動を検知しえることを実証した．しかし，雷による故障のあと測器の不調が続き，現在，観測が中断している．

 

（５−５）共同研究の有無

　地震研究所の共同研究（特定共同研究Ａ）として研究を実施した．

　伊豆半島での全磁力・自然電位モニター観測は，東工大，京大防災研，気象庁地磁気観測所，東海大学の４機間８名との共同研究である．

 

（５−６）平成１４年度に公表された成果

Sasai, Y., Uyeshima, M., Zlotnicki, J., Utada, H., Kagiyama, T., Hashimoto, T. and Takahashi, Y., Magnetic and electric field observations during the 2000 activity of Miyake-jima volcano, Central Japan, Earth Planet. Sci. Lett., 203, 769-777, 2002.

小山茂，上嶋誠，石川良宣，伊豆における全磁力の年周変化の検証，震研技術報告, 8, 114-116, 2002.

 

（６）この課題の実施担当連絡者

上嶋誠  Tel:03-5841-5739  Fax:03-5689-7234　E-mail: uyeshma@eri.u-tokyo.ac.jp

 

 

図の説明

 

第１図．遠笠山（TGS)，池（IK2)，ヨボウ島（YOB)における全磁力変化（1996年1月〜2002年12月）．TGS,IK2については縦軸の幅を10nT，YOBについては20nTにとっている．河津（ＫＷＺ）の全磁力値を参照値として用い，各地点とＫＷＺとの全磁力差夜間値をプロットしている．TGS<IK2<YOBの順に年周変化の振幅が大きくなるが，これに対応してKWZセンサーに対する各センサー近傍の磁化不均質が大きくなる．

 

第２図．東海地方６地点（篠坂，奥山，俵峰，舟ヶ窪，相良，春野）における全磁力変化（1988年1月〜2002年12月）．すべて縦軸の幅を25nTにとっている．八ヶ岳地球電磁気観測所（ＹＡＴ）の全磁力値を参照値として用い，各地点とＹＡＴとの全磁力差夜間値を示す．俵峰における全磁力値の減少は2000年を境に上昇に転じた．