(1)課題番号：0502.1

(2)実施機関名：東北大学大学院・理学研究科

(3) 課題名：高密度微小地震観測による地殻不均質構造の推定

 

(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：

　１．（２）準備過程における地殻活動

　（４）地震発生に対する地殻流体の役割

　（４）-３．島弧の変形に対する地殻流体の役割

　（４）-３-１．下部地殻

　　および

　（４）-３-２．上部地殻

(4-2) 関連する「建議」の項目：

  １．（２）エ，（１）ウ

 

(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：

　全国の大学と共同して平成９年度に設置した（現在も継続中）東北脊梁地域における合同稠密観測により，Ｓ波反射面（ブライトスポット）が上部地殻および下部地殻の広い範囲に存在している可能性があることが示された．これらの反射面からの反射Ｓ波の振幅の大きさは，内部が流体で満たされた反射体の存在を示唆している．この反射体の直下の下部地殻や上部マントルには地震波速度の異常域が分布しており，さらには地殻流体の活動に関連した低周波微小地震の発生もみられている．

 

(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：

　(3)　内陸活断層周辺における不均質な応力・歪場の成因

　(3)-2. 内陸の歪集中帯の変形様式      

　(3)-2-2. 変形特性の空間分布 

 

(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：

　「準備過程における地殻活動」

　(3) 断層およびその周辺の微細構造と地殻流体の挙動の解明

 

(5-3) 平成14年度に実施された研究の概要：

　臨時観測網をふくめた高密度地震観測網データにより，鳴子火山の西側に最上部マントルから下部地殻に分布する部分溶融域から，管状の低速度域が地表付近まで見いだされた（図１）．この低速度域内ではVp/Vsが周囲と同程度であることから，多量のH₂Oの存在が示唆される．鬼首地域の東側では，1962年宮城県北部地震（M6.5）の震源域直下に低Vs域が見いだされた．この低Vs域は，アスペクト比の小さな空隙内にH₂Oが満たされているモデルで説明可能である．長町・利府断層の深部延長上の深さ15km付近の顕著な低速度域では，Vp/Vsが大きくはないことから，H₂Oの存在が示唆される（図２）．さらにその深部延長には低Vs・高Vp/Vs領域が存在しており，そこではメルトの存在が示唆される．このように最上部マントル・下部地殻の部分溶融域から放出されたH₂Oが，内陸地震の発生機構に密接に関連している様子が明らかとなった．

 

(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：

　全国の大学と共同して西南日本地域における衛星テレメターによる合同稠密地震観測を実施し，この観測網による自然地震の観測から，Ｓ波反射面などの地殻流体の現象を解明を目標とした．高精度の地震波トモグラフィの結果から，宮城県北部地震の震源域や長町・利府断層において，地殻内流体の存在が明らかとなった．最上部マントル・下部地殻内の部分溶融域から放出されたH₂Oと内陸地震の発生機構との関連が示された．

 

(5-5) 共同研究の有無：

　北海道大学大学院理学研究科，東京大学地震研究所，名古屋大学大学院理学研究科，京都大学防災研究所，九州大学大学院理学研究院，弘前大学理工学部，山形大学理学部，との共同研究．平成14年５月〜現在，参加人員は約５０名．

 

(5-6) 平成14年度の成果に関連の深いもので、平成14年度に公表された成果：

中島淳一，東北日本弧の地震波速度異方性構造と温度および流体分布，東北大学博士論文，146 pp., 2002.

中島淳一・長谷川昭・堀内茂木・吉本和生・海野徳仁・岡田知己，長町-利府断層周辺の3次元地震波速度構造，地震学会講演予稿集　2002年度　秋季大会，C16, 2002.

中島淳一・長谷川昭，東北日本弧の3次元地震波速度構造，月刊地球，24(7), 524-526, 2002.

中島淳一・長谷川昭，流体と地震波低速度域，2002年合同大会，S086-015, 2002.

 

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：海野徳仁

電話：022-225-1950

FAX：022-264-3292

E-mail：umino@aob.geophys.tohoku.ac.jp

 

図の説明

図１：鳴子火山を通る東西鉛直断面．(a) P波速度，(b) S波速度，(c) Vp/Vs．測線の位置は挿入図に示してある．地表の赤三角は鳴子火山，黒四角は活断層をあらわす．図中の黒丸は微小地震，赤線はS波反射面 [堀・他, 1999]，赤丸は低周波微小地震 [岡田・長谷川，2000]，黒破線はコンラッド面とモホ面である．黒実線の範囲は(d)に示す図の範囲に対応する．(d) 宮城県北部地震震源域付近での比抵抗構造 [Mitsuhata et al., 2001]．挿入図の破線に沿った二次元解析の結果である．MT探査の観測点は挿入図の青四角．

図２：長町利府断層の走向にほぼ直交する鉛直断面．(a) P波速度，(b) S波速度，(c) Vp/Vs．測線の位置は挿入図に示してある（緑線）．この測線は人工地震探査の測線（挿入図の黒線）とほぼ一致する．黒丸はUmino et al. [2002a] によって再決定された震源，クロスは吉本・他 [2000]によって決定された震源である．青線，橙色の線はUnimo et al. [2002b] で推定された反射面，赤線は堀・他 [1999] で推定された反射面である．細い黒破線はコンラッド面とモホ面をあらわす．N.R.F.: 長町-利府断層．