(1) 課題番号： ０９０２
(2) 実施機関名： 名古屋大学大学院環境学研究科
(3) 課題名：「群発地震域や活断層域へのローディング機構及び地下流体の挙動の解明」
(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)「建議」の項目： 1(２)準備過程における地殻活動、1(２)-ウ． 1(２)-エ．
(4-2) 関連する「建議」の項目： １(2)イ、１(2)ウ、１(2)エ、2(2)イ，3(2)ウ
(4-3) 5ヵ年計画全体の目標：
本計画では，群発地震域や活断層周辺域における地殻活動を高精度・高分解能な総合観測により検出し，地殻構造の不均質および地殻流体に関する研究を進めるものである．ターゲット地域は、以下の３地域である。
（1）跡津川断層域：鷺谷らにより提唱された歪み集中帯の北端に位置するこの断層を横切る稠密GPSアレイ観測等により、地殻の不均質構造との関連を解明する。
（2）御岳群発地震域：御岳山の山麓では25年間も群発地震が継続しながら、地殻変動は非常に局所的である。深部流体の移動が関与していると予想されるこの群発地震の４次元分布の詳細を知って、地殻内応力場と不均質構造との関連を解明する。
（3）神津島・新島など伊豆諸島：この地域は、長期にわたって群発地震活動の盛衰があり、フィリピン海プレートの北端部のダイナミクスとともに、地殻活動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：
（1）跡津川断層域：この断層を横切る稠密GPSアレイ観測 (全長約50kmに10観測点、図902-1)を1997年から開始した（東側観測線）。これは、東濃地科学センターによる陸域地震フロンティア研究プロジェクトによって進めて来た。この間のデータから歪み集中帯では、厚さが周囲の半分程度で弾性率も小さな幅100km以下の上部地殻となっていると推察された。2002年からは西側にさらに稠密GPSアレイ観測線を設けて、このプロジェクトの終了後も観測を継続しこの地域の運動学的モデルを構築していく予定である。
（2）御岳群発地震域：御岳群発地震域は1984年長野県西部地震の震源域を中心に、発生場所が徐々に変化している。地震観測網を整備し観測を継続すると同時に、本5カ年計画では水準路線やGPS観測網を新たに設置し、地殻の極浅部に地殻変動の圧力源が推定された。また、この圧力源は、他大学・機関により明らかにされた地震波の減衰域や低比抵抗域とよく対応する。さらに地球化学的な研究からマントル起源ガスが検出されるなど、群発地震継続のメカニズムが徐々に解明されようとしている。
（3）神津島・新島など伊豆諸島：この地域は、長期にわたって群発地震活動の盛衰があり、それに伴う地殻変動も名古屋大学を中心にしたGPS観測網の補完により明らかになっている。2000年の神津島東方沖群発地震に伴い、長さ20km程のダイクの貫入イベントが推定される。最近の研究から、長大なダイクへ三宅島からのマグマ流出が推定されたが、流入したのは三宅島側のダイクだけであり、ダイク中部から神津島側では深部からの供給が妥当と推定される。これらは、フィリピン海プレート北端部の変形場やプレートカップリングとの関連性とも密接な関係にある。
(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：
（1）跡津川断層域：GPSにより推察された歪み集中帯の詳細な変形分布を検出することにより、地殻の不均質構造や応力蓄積過程の変動の一断面を捉えるとともに、下部地殻の流動性の役割についての知見を深め、内陸地震の発生場の解明に貢献する。
（2）御岳群発地震域：御岳群発地震域ではMが小さいながらも25年間も群発地震が継続している。また、全般に中部山岳域では地殻内地震の震源が最深でも10kmと他地域と比較し非常に浅い。これは地殻熱分布に起因すると考える。継続する群発地震とそのエネルギー供給となる地殻内熱流動との関連を地震・地殻変動・地殻構造・地球化学といった総合的な観測から明確にする。
（3）神津島・新島など伊豆諸島：この地域は、御岳群発地震域と比較し、より活発な群発地震活動が繰り返し発生し、しかもフィリピン海プレートの沈み込み・衝突というテクトニクス的な活動と密接に関連していると考えられる。ローカルな地殻活動に対するプレート運動の関連を明確にする点に意義があると考える。
(4-6)当初目標に対する到達度と今後の展望：
（1）跡津川断層域：1997年から2002年までの連続GPS観測で、幅70kmの断層破砕帯に集中しておよそ12mm/yrの変動が見出された(図902-2左)。その変動量の分布から、断層直下では幅100km程度の部分が、上部地殻が10kmの厚さと薄くなっていて、断層面は定常的にこの割合でクリープしていると考えられる。近年のGPS連続観測（GEONET）により明らかになった歪み集中帯（新潟・神戸変動帯：NKTZ）における変位速度場を説明するための運動学的モデルでは、NKTZ直下の下部地殻にWeak Zone（上部マントルと同じ粘弾性体）、その上部地殻には周囲の地殻の弾性定数の半分である弾性体からなる(図902-2右)。NKTZでのひずみ集中領域の幅を跡津川断層直交・平行成分ともよく説明する。こうした不均質な地殻構造の成因は、プレート運動の相互作用を原動力として下部地殻内の流動変形と上部地殻内の空隙圧分布が大きな鍵となっている。今後、この地域についてさらに詳細な構造を明らかにすることによって、不均質構造と地殻活動との関連が明らかになり、内陸地震発生場の一層の理解につながるはずである。
（2）御岳群発地震域：気象などの変動によるノイズを克服して御岳群発地震域周辺でGPS観測網の精度を向上し群発地震に伴う変動検出を試みる。また、群発地震域を横断するように1999年に水準点を設けて、毎年精密水準測量を繰り返した(図902-3)．1999-2003年の4年間の上下変動は数ｍｍと非常に小さいながら、群発地震域の中心からやや北側を中心とした変動が得られた(図902-4)。この結果は群発地震域の深部で減圧、浅部で増圧というモデル（増圧源で1xE05m^3/yr, 減圧源でその２倍程度の体積変化）と矛盾はしない。今後、地殻変動や反射面の変化などの観測を継続することにより、群発地震域の下部や周辺での流体の移動などの検出を試みる。
（3）神津島・新島など伊豆諸島： これまで神津島・新島など伊豆諸島（＋三宅島）のGPS観測網を強化し，群発地震活動に伴う（ダイク貫入の）地殻変動を明らかにしたが，引き続きその後の変動を観測中である。ダイク貫入以前の変動量（神津島北部を中心とした年間２cmの隆起）には未だに戻っていない。神津島・新島の火山活動や2000年のダイク貫入などにより、銭州海嶺の地殻活動は大きな影響を受け、さらにフィリピン海プレート北端部の変形場やプレートカップリングとの関連性とも密接な関係にあるので、この地域全体の応力場の変遷やダイナミクスを注視する必要がある。
(4-7) 共同研究の有無：
（1）跡津川断層域：３名（京都大学防災研,東濃地科学センター/陸域フロンティアとの共同研究）
（2）神津島・新島など伊豆諸島： 5名（東京大学地震研究所、高知大学など）との共同研究
（3）御岳群発地震域： なし
(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（５編程度以内）：
Hyodo, M.
and K. Hirahara, A viscoelastic model of interseismic strain
accumulation in Niigata-Kobe Tectonic Zone of central Japan, Earth Planets
Space, 55, 667-675, 2003.
木股文昭,宮島力雄,村瀬雅之,Meilano
Irwan,太田雄策:御嶽山群発地震域における精密水準測量による地殻上下変動 1999-2002年,東濃地震科学研究所報告,10,69-75,2002.
メイラノ イルワン,木股文昭,藤井直之,中尾 茂,渡辺秀文,藤田英輔,鵜川元雄,河合晃司,村上 亮: 2000年6月26−27日に三宅島火山でGPSにより観測された迅速な地殻変動とダイク貫入モデル,月刊地球,特集｢活動的火山｣,108-114,2002.
Kimata F., Kariya S, Fujita M, Matsumoto K,
Tabei T, Segawa, J, Yamada A., Estimated pressure source in Kozu Island
volcano, southern Central Japan, with GPS measurements (July 1996- August 1999),
Earth Planets Space, 52: 975-978, 2000.
村瀬雅之,木股文昭,宮島力雄,メイラノ イルワン,奥田 隆: 2000年イベント以降の神津島周辺域における地殻変動と圧力源の推定,月刊地球,特集｢活動的火山｣,102-107,2002.
(5-2) 平成15年度に公表された論文・報告：
Hirahara,
K., Y.
Ooi, M. Ando, Y. Hoso, Y. Wada, and T. Ohkura, Dense GPS
Array observations across the Atotsugawa fault, central
平原和朗・大井陽一・安藤雅孝・細善信・和田安男・大倉敬宏、跡津川断層の地殻変動—クリープしているか？−、月刊地球、25, 59-64, 2003．
Meilano I., F.Kimata,
N. Fujii, S. Nakao, H. Watanabe, S. Sakai, M Ukawa, E.Fujita, and K. Kawai:
Rapid Deformation of Miyakejima Volcano on June 26-27, 2000 Detected by
Kinematic GPS Analysis, Earth Planets Space.55, e13-e16,2003.
Yamaoka, K., T. Kudo, M. Kawamura, F. Kimata,
and N. Fujii, Long-lasting Dike Intrusion in the 2000 Eruption of Miyakejima
Volcano – Where did the magma come from?, Bull. Volcanol., ( in press)
木股文昭,宮島力雄,村瀬雅之,Meilano
Irwan,Dudy Darmawan,David Solim,太田雄策:御嶽山群発地震域における精密水準測量による地殻上下変動(1999-2003年)−屋敷野地区における隆起の上下変動−,東濃地震科学研究所報告書,印刷中,2003.
(6) この課題の実施担当連絡者
藤井 直之, fujii@seis.nagoya-u.ac.jp
電話：052-789-3035、FAX：052-789-3047
図の説明：
図902-1: 跡津川断層を横切る稠密GPS観測線（東側：1997-; 西側：2003-）
図902-2: (左図)跡津川稠密GPS観測線による1996-2002年の相対変位量.(右図)モデルの概念図： 弾性体の地殻（橙色）、粘弾性体の上部マントル（肌色）、NKTZ直下の上部地殻（赤色）；周囲の地殻より剛性率が半分である、NKTZ直下の下部地殻（肌色）；上部マントルと同じ粘弾性体を使用している。
図902-3.: 御嶽山周辺の地震活動と群発地震域を横断する水準路線。
図902-4 : 群発地震域を横断する水準路線とこれまでの上下変動
図902-5 : 神津島東方沖のダイク貫入モデル(GEONETを用いた)
