(1) 課題番号：0114
(2) 実施機関名：東京大学地震研究所
(3) 課題名：島弧下における電磁気学的構造不均質に関する観測研究
(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研究計画の推進について」（以下，建議）の項目：
III．１．(1) 定常的な広域地殻活動
(4-2) 関連する「建議」の項目：（1）ウ，(2)イ・ウ・エ
(4-3)「 5ヵ年計画全体としてのこの研究課題の概要と到達目標」に対する到達した成果
比抵抗は，水・メルトなどの間隙流体の存在やそのつながり方，温度に敏感な物理量である．そこで，比抵抗構造を決定することによって，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（温度や，水・メルトの含有量，つながり方の分布）に制約を与えることを目標としてきた．島弧マントルスケールの大局的比抵抗構造決定のためにネットワークMT法観測，特定の地殻活動地域スケールの精密比抵抗構造決定のために広帯域MT（WBMT)法観測（ないしは人工電流源を用いた探査）を，全国大学・研究機関との共同観測研究として実施してきた。
ネットワークMT法観測は，北海道道北地方，中国四国地方，紀伊半島で実施してきた．従来のデータとあわせ，北海道，東北，中国四国，九州地方のほぼ全域で，深部構造を決定するために必須の１万秒程度までの長周期のインピーダンスが得られた．２次元解析からは，北海道，四国中国地方において，プレート沈みこみに関連すると思われる特徴的な構造が決定された．インピーダンスの空間分布，性質から，構造の島弧走向方向への広がりが明らかになったほか，背弧側ウェッジマントルに比抵抗の異方性が存在する可能性が示唆された．また，３次元解析をするための手法の開発を行い，簡単なシンセティックモデルについて手法の評価を行った．
ＷＢＭＴ法観測は，東北背弧活動帯，日高衝突帯，鳥取県西部地震震源域を含めた山陰地方，富士山周辺域で観測を実施してきた．東北背弧活動帯での観測からは，微小地震震源分布，地震波構造（特にVp/Vs比）に密接な関連をもった構造が得られた．従来の室内実験によって決定された岩石及び塩水の比抵抗−温度依存性，および地殻熱流量分布から求めた地殻温度構造に基づき，低比抵抗部分には5%程度の塩水がつながった状態で存在していることが示唆され，Vp/Vsトモグラフィの結果とも調和的であった．微小地震は，この水の存在域の上部に分布している．地震が相対的に高い比抵抗の領域で起こっていたことは，鳥取県西部地震震源域のほか，いくつかの震源域の調査で明らかになりつつあり，これを力学的にどう解釈するかは今後の課題となろう．
(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補足説明 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：
(1)-2-3 日本列島の下側の境界条件
(1)-3-1 地殻・最上部マントルの変形特性
関連する項目：
(4)-1 地殻流体の実体の解明
(4)-3 島弧の変形に対する地殻流体の役割
(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
2. プレート内部の地殻活動・構造不均質に関する研究
島弧下における電磁気学的構造不均質に関する観測研究
(5-3) 平成1４年度に実施された研究の概要
・ネットワークＭＴ観測：前年度からの，紀伊半島での観測を継続した．和歌山県を中部南部地域に分けそれぞれ約５ヶ月ずつ観測を行うこととした．現在，南部地域での観測を継続している．中国四国地方でのデータをとりまとめ，２次元構造を推定した（図１）．さらに，３次元構造を求めるためのインヴァージョンコードの開発に着手した．
・広帯域ＭＴ観測：フィリピン海プレート北縁部の構造を決定することも視野に入れ，富士山地域において広帯域MT観測を実施した．鳥取西部地震断層域にて人工電流源を用いたCSMT法構造探査を試みた．また，現在相対的に地震空白域となっている島根県東部地域において，予察的な広帯域MT観測を実施した．電気伝導度構造から地殻内の水の含有量を推定する試みを行った（図２）．また，前年度の日高衝突帯，鳥取県西部地震震源域で得られたデータの解析を進め，２次元構造を推定した．
(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
・ネットワークMT観測： 紀伊半島地域（和歌山県）での観測を行ったが，データの質が昼間，著しく悪いため，夜間のみのデータを用いてスタックを行うべく，一領域につき，やや長期間（５ヶ月）データを取得することにした．この観測によって，奈良県を除いた紀伊半島のほぼ全域でデータを取得したことになる．中部四国地域のデータのとりまとめと再解析が進み，２次元インヴァージョンで構造を求めた（図１）．これは，直流電車の影響で著しくデータの質が悪かった瀬戸内海地方のデータの解析を行い，四国地方から中国地方に至るデータをあわせて解析して得られた結果であり，はじめて，中国地方北部に至るまでフィリピン海プレートが高比抵抗域として横たわっている描像が得られた．また，3次元インヴァージョン手法の開発を進め，ほぼ完成し，簡単なシンセティック構造についてその性能の評価を行い，比較的小規模のデータセットについてその適用を試みている．
・広帯域MT法観測： フィリピン海プレート北縁部の構造を決定することも視野に入れ，富士山地域において広帯域MT観測を実施した．鳥取西部地震断層域にて人工電流源を用いたCSMT法構造探査を試みた．また，現在相対的に地震空白域となっている島根県東部地域において，予察的な広帯域MT観測を実施した．比抵抗構造が地下のいかなる物性を反映しているのかを考察するため，従来の室内実験によって決定された岩石及び塩水の比抵抗−温度依存性，塩水のつながり方と比抵抗の関係，および地殻熱流量分布から推定される地殻温度構造などの情報の整理を行った．この結果，地殻程度の低温では，比抵抗はほぼ間隙塩水の量とつながり方に強く依存し，温度や岩石の種類にはあまり依存しないことが明らかとなった．この考察を，東北背弧活動帯で得られた比抵抗構造に適用した結果，低比抵抗部分には5%程度の塩水がつながった状態で存在していることが示唆され，Vp/Vsトモグラフィの結果とも調和的であった（図２）．微小地震は，この水の存在域の上部に分布している．地震が相対的に高い比抵抗の領域で起こっていたことは，鳥取県西部地震震源域のほか，いくつかの震源域の調査で明らかになりつつあり，これを力学的にどう解釈するかは今後の課題となろう．
(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．全国大学・国立研究所の研究者からなる，電気伝導度構造異常研究グループとの共同研究．また，ネットワークＭＴ観測は，ＮＴＴアクセスサービスシステム研究所との共同研究でもある．
・ネットワークＭＴ観測：
三重，和歌山県での観測（平成14年４月１日−平成１５年3月31日，参加者：5機関8名）
・広帯域ＭＴ観測：
富士山周辺域での電磁気合同観測（平成14年９月，参加者： 8機関20名）
(5-6) 平成１４年度に公表された成果
小川康雄，電磁波で地殻構造と水の動きを見る−出羽丘陵から脊梁山地の地殻比抵抗断面，科学，72, 204-208, 2002.
Uyeshima, M., Ichiki, M., Fujii,
Kasaya, T, Oshiman, N., Sumitomo, N., Uyeshima, M., Iio, Y. and Uehara, D., Resistivity structure
around the hypocentral area of the 1984 Western
Nagano Prefecture earthquake in the centeral Japan.
Earth Planets Space, 54, 107-118, 2002.
2001年地殻比抵抗研究グループ，2001年鳥取県西部地震震源域周辺での深部比抵抗構造探査の概要，京都大学防災研究所年報，45B, 489-497, 2002.
茂木透，日高2000 MT探査グループ，日高地域での広帯域MT探査，月刊地球，24, 485-487, 2002.
(6) この課題の実施担当連絡者（氏名，電話，FAX, e-mail）：
氏名：上嶋誠，電話：03-5841-5739，FAX:03-5689-7234
uyeshima@eri.u-tokyo.ac.jp
図の説明
第１図．中部四国地方でのネットワークMT法観測から得られた２次元比抵抗断面
第２図．東北背弧活動帯での２次元比抵抗構造（Ogawa et al., 2001）より推定された
地殻含水率の分布．微小地震震源分布（海野他，2000）を丸で示し，S波反射
面とP波散乱体の分布（浅野，1998）をそれぞれ四角と星で示している．反
射法から推定された地下の断層面（平田他，2000）と岩崎他（1999）による
地震波速度構造をあわせて示している．
