(1)課題番号：　1103

 

(2)実施機関名： 九州大学・大学院理学研究院

 

(3) 課題名：　島弧地殻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」の項目：

１．地震発生に至る地殻活動解明のための観測研究の推進

　(１) 定常的な広域地殻活動

 

(4-2) 関連する「建議」の項目：

1. (1)ウ (2)イ，ウ，エ　2. (1)オ

 

(4-3) 5ヵ年計画全体の目標：

　5〜10年計画で，日本列島の幾つかの代表的な地質環境にある領域を選び，人工地震や自然地震を用いて日本列島の地殻構造の特徴（不均質性）を解明するとともに，内陸地震発生のメカニズムを解明する．

 

(4-4）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：

  平成11年度〜13年度は島弧-島弧衝突帯である北海道日高帯における地殻の変形様式(地殻の剥離，衝上)を明らかにし，同地域の地殻活動と構造不均質の関係の解明を試みた．平成11年度は，日高衝突帯をほぼ東西に切る全長230kmの測線において日高帯を含む衝突帯の大局的な構造を解明する探査を行うとともに，千島弧側において地殻の剥離現象等の地殻内不均質構造解明のための高密度反射法実験を実施した．平成12年度は，探査地域を衝突帯前縁部に設定し，島弧地殻変形の主要因である地殻内detachment構造の形状や物性の解明を目指した．この目的達成のために，平成11年度実験で明りょうな初動走時が得られなかった石狩低地帯周辺に稠密な地震観測点を設置して地下からの微弱な信号を捉えるとともに，反射法地震探査による高分解能な構造調査を実施した．屈折法測線データと稠密な反射法データを統合した解析により日高山脈東側の千島前弧の剥離様式がより詳細に明らかになった．

  一方，自然地震に関しては，地震活動，震源分布，メカニズムを詳細に調べるため，日高衝突帯の高密度地震観測を平成11年度から平成13年夏まで継続して実施した．日高山脈下の地殻は東側の高速度帯と西側の低速度帯という衝突に伴う速度パターンが検出された．また太平洋プレートの沈み込み角度が日高山脈の東西で急激に変化していることが分かり，沈み込み角度急変地帯ではプレート内部を断ち割るような地震活動があることがわかった．

  また，平成13年度には，伊豆-本州弧衝突帯および中部山岳地帯における制御震源を用いた大規模な地殻構造探査に参加した．現在東海地震震源想定域での深部構造と地震活動関係について解析が行われている。

  また，平成12年度末より鳥取県西部地震の余震観測のため，VSAT観測点を1点設置している．

　平成14年度からは中国〜四国地域において．全国の研究者とともに西南日本人工地震・自然地震合同観測調査を開始した．2000年鳥取県西部地震の活発な余震も多く記録されており，地下の強い反射面に由来するフェーズが観測されている．

　また，8月には人工震源を用いた西南日本を南北縦断に構造探査が行われ，高知県から鳥取までの測線上で行われる人工地震を約1200台の地震計を用いて 観測した．

　平成15年度は熊本県中部の日奈久断層地域を中心に稠密な人工地震実験を行った(図１）．布田川・日奈久断層九州地方の代表的な活断層として知られる断層系で，その全長は100kmに達する．地震の危険がある活断層の全国調査を進める国の地震調査委員会では，この断層系で今後３０年以内に最大M7.5の地震の発生確率は「ほぼ0〜6%」としており，全国的にも地震発生の確率が「高い」評価を与えている．また1999年より日奈久断層北端部で活発な群発地震が発生しており，歪みエネルギーの蓄積が懸念されていた．地震計アレイを含む稠密な人工地震観測を実施することにより，精密な地殻構造を求めて震源の再決定を行うとともに，反射法的手法を用いて地震発生場の不均質性を把握し，地震発生のメカニズムを解明をめざした．

 

(4-5）5ヶ年で得られた成果の地震予知研究における位置づけ：

　これまでのように人工地震データを屈折法のみにより解析するのではなく， 振幅情報を用いて反射法的な処理をおこなったり，逆に反射法データに屈折法的な解析をおこない両者を統合することにより，従来にない高分解能の地下構造が推定可能となった．

　また西南日本における人工地震探査では上部地殻のみならず，上部マントル における，顕著な反射面が得られ，内帯の深部構造に関する新たな知見が発見された．これらの新たな知見はフィリピン海プレートの無地震スラブの関係，また最近数多く発見されている地殻深部の低周波地震との関連，東海地域や豊後水道で発生しているスロ ースリップ現象の解明に多いに役立つと考えられる．

　また最終年度に行われた熊本日奈久断層人工地震探査では比較的小規模な実験にもかかわらず，地震計をアレイ配置するなどの工夫により，大規模な人工地震実験に匹敵する分解能をもった地殻不均質性の検出が可能となった．また新開発の観測機器の使用も効果的であった．今後の制御震源観測研究に指針を与えた．

 

(4-6）当初目標に対する到達度と今後の展望：

　日本列島の幾つかの代表的な地質環境にある領域を選び，人工地震や自然地震を用いて日本列島の地殻構造の特徴（不均質性）を解明するとともに，内陸地震発生メカニズムの解明をめざしてきた．その結果これまで知られていなかった多くの知見が発見され，当初目標はほぼ達成できたと考えられる．

　平成16年度以降は，内陸総合観測研究の一環として，本州中部の有数な歪み集中帯である跡津川断層領域に焦点をあて，自然地震観測，人工地震構造探査，ＧＰＳ，電磁気探査等を含めた総合的な観測研究を実施する．

 

(4-7) 共同研究の有無：

平成11〜13年度　大学合同高密度自然地震観測（北海道日高衝突帯）

平成11年 8月  大学合同人工地震実験（東大地震研特定研究A,約50名，北海道十勝日高地方）

平成12年 8月　大学合同人工地震実験（東大地震研特定研究A,約50名，北海道日高胆振地方）

平成13年 8月  大学合同人工地震実験（東大地震研特定研究A,約50名，中部山岳地帯）

平成14〜15年度　大学合同高密度自然地震観測（鳥取県西部地域を中心とする中国地方）

平成14年 8月  大学合同人工地震実験（東大地震研特定研究A,約70名，中国四国地域）

平成15年12月　大学合同人工地震実験（東大地震研特定研究A,約50名，熊本日奈久断層周辺）

 

(5) この研究によって得られた成果を公表した文献のリスト

(5-1）過去5年間に発表された主要論文：

 

IWASAKI Takaya, KATO Wataru, MORIYA Takeo, HASEMI Akiko, UMINO Norihito, OKADA Tomomi, MIYASHITA Kaoru, MIZOGAMI Tomoko, TAKEDA Tetsuya, SEKINE Shutaro, MATSUSHIMA Takeshi, TASHIRO Katsuya, MIYAMACHI Hiroki(2001):Extensional structure in northern Honshu Arc as inferred from seismic refraction/wide-angle reflection profiling,Geophysical Research Letters,28,12,2329-2332,(American Geophysical Union)

勝俣　啓・和田直人・笠原　稔・ほか（2002），大学合同臨時地震観測によっ て決定された島弧一島弧型日高衝突帯付近の震源分布と震源メカニズム解，地 震研究所彙報，77，199-223．

 

安藤　誠・森谷武男・岩崎貴哉・武田哲也・朴　成実・酒井慎一・飯高　隆・ 久保篤規・宮町宏樹・田代勝也・松島　健・鈴木貞臣（2002），九州東部の人 工地震から推定された地殻構造，地震研究所彙報，77，277-285．

爆破地震動研究グループ（2002），北海道日高衝突帯横断屈折・広角反射法地 震探査（大滝−浦幌測線），地震研究所彙報，77，139-172．

爆破地震動研究グループ（2002），北海道日高衝突帯前縁部における屈折・広 角反射法地震探査（大滝−平取測線），地震研究所彙報，77，173-198

 

(5-2)平成15年度に公表された論文・報告：

 

清水　洋・植平賢司・松本　聡・松島　健・松尾のり道(2003):布田川-日奈久 断層系における地震活動，月刊地球Vol.38, 128-133

 

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：松島　健

電話：0957-62-6621，FAX：0957-63-0225

E-Mail: mat@sevo.kyushu-u.ac.jp

 

 

図の説明

 

図１　2003年熊本日奈久断層周辺で実施された人工地震観測の測線

　　　およびアレイ地震計設置点．

　　　1998年から日奈久断層北部で発生している群発地震の震央も表示されている．