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「地震予知のための新たな観測研究計画(第2次)」の平成16年度年次報告
【北海道大学】



課題番号:1006

(1)実施機関名:北海道大学大学院理学研究科

(2)研究課題名:地震に関連した電磁気シグナルの発生・伝播メカニズムの解明

(3)最も関連の深い建議の項目:

 

 1.(2)ウ. 地震発生直前の物理・化学過程

(4)その他関連する建議の項目:

 

 1.(4)ア 摩擦・破壊現象の物理・化学的素過程

(5)本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成16年度実施計画の位置付け:

 

 以下の観測を5ヵ年間継続し、地震の準備・直前過程での変動を議論する。

1低周波電磁波観測

 主として北海道東部地域において、ULF帯の磁場、電場の変動観測を多点で実施する。

 発生・伝播モデルを考えるための比抵抗構造探査も行う。また、プレート固着域の変化に伴う比抵抗変化のモニタリングも行う。

2VHF帯電波伝搬異常の観測

FM放送電波の伝播異常を北海道全域を複数の送受信経路でカバーする観測を行う。

3地磁気による地殻応力モニター

 大きな地殻の沈降が続いている北海道東部地域において、地殻応力の増加を圧磁気効果によりモニターする。

4電磁波伝播のシミュレーション

 不均質構造中の電磁波伝播について数値モデル計算によるシミュレーションを行い、震源で発生した電磁気シグナルが地表付近に伝播するメカニズムを検討する。

(6)平成16年度実施計画の概要:

 

 低周波電磁波観測は、これまでの観測点の測定器の高度化を図るとともに、2003年十勝沖地震の震源地域の構造を調べるためのMT探査を実施する。海岸から内陸に向かうアレイ観測を行うことにより、深部や海底下のアレイ延長方向の構造も捉えられる可能性がある。

 VHF帯電波伝搬異常の観測は、前年度より続いている観測を継続する。特に複数の経路で伝播現象が捉えられるように測点を配置する。

 地磁気による地殻応力モニターは、従来から行っている厚岸、標茶、仁多、仁伏の全磁力観 に加え、中茶安別に測点を追加し、フッラクスゲート磁力計による3成分観測も行い、モデル計算に使うデータの高度化を図る。

 電磁波伝播のシミュレーションを行うためのプログラムを整備する。モデル計算によるシミュレーションを行い、震源で発生した電磁気シグナルが地表付近に伝播するメカニズムを検討する。

(7)平成16年度成果の概要:

 

 本年度は、えりも地域において広帯域MT探査および長周期MT観測を行うことにより、2003年十勝沖地震の震源域周辺の比抵抗構造を調べる研究を開始した。25地点において観測を行い、えりも岬から北東側に40キロメートル、北西側に40キロメートルの辺に囲まれる地域(図1)で深さ100キロメートルまでの3次元比抵抗構造を求める予定である。現段階では、全部のデータのチェックをおこない、見掛け比抵抗および位相を導出しているところである。

えりも地域のMT観測点の図
図1.えりも地域のMT観測点
広帯域MT観測で得られら見掛け比抵抗,位相の例の図
図2.広帯域MT観測で得られら見掛け比抵抗,位相の例

 

 図2に広帯域MT観測で得られた見掛け比抵抗、位相の例を示す。海の近くのB11ではその影響が大きく、2つの曲線がスプリットしている。内陸に入ったB03ではその影響が小さくなる携行が見られる。このように海の影響が大きいので、その評価をしてモデルを作ることが課題である。

 地震前に発生するVHF散乱波の観測は、2002年12月から本観測が始められ2003年9月には札幌、エリモ、天塩中川および弟子屈の5箇所で連続的な観測が行われ継続している。2005年1月現在までで、北日本で起こった60以上の主な地震について前兆的な散乱波が観測された。紀伊半島沖地震や新潟県中越地震については、名古屋局や新潟局を監視していたにもかかわらず観測できなかった。北海道からの観測には距離的な限界があると考えられる。最も確度の高い観測が行われている領域は日高山脈南部から十勝(沖)地方である。日高山脈南部では深さ約50キロメートルに集中した地震活動があり十勝沖地震の余震域にもなっているために活発である。散乱波の総継続時間(Te)の常用対数は関係した地震のマグニチュードと良い直線性が見いだされている。図3は10個の深さ約50キロメートルの地震と深さ27キロメートルの地震1個に対するTeの関係のプロットである。Teは深さに敏感に変化し浅い地震では長い。このように電波発信源と受信地が比較的近距離であれば震源地の推定が容易で確度も高いので北海道内では近距離観測網を構築することになった。2004年12月には厚岸観測点を設けて弟子屈(60キロメートル)、根室(70キロメートル)および網走(115キロメートル)を監視している(図4)。この増設により1月18日23時09分に発生した厚岸付近の地震に関係したと考えられる散乱波を1月13日から複数の経路と観測点で捉え、予測の精度を高めることができた。しかし放送局には同じ周波数を持つものが複数あり、どの局からの散乱波か判別できない。12月14日に起こった苫前の地震マグニチュード6.1の前には11月27日からエリモの83.8メガヘルツ(広尾,羽幌,遠軽の3局が同じ周波数で同じ電力100ワットを持つ)に非常に長い散乱波が観測され始め。当初は日高山脈の地震と考え、深さ50キロメートルならばマグニチュード6.4が推定された。しかし実際は羽幌局からの散乱波であった。FM局を利用する限りではこのような間違いは避けられないので、独自の周波数を発信する計画を考慮中である。

 散乱波を含むあらゆる前兆的な現象は深さの情報を持っていない。マグニチュードと深さはトレイドオフがあるのでTeだけでマグニチュードを決めることはできない。また海域と陸域では減衰が異なるようで同じTeに対して海域の地震はマグニチュードが大きくなり陸域では小さく、さらに浅い地震ではもっとマグニチュードは小さくなる。我々はこのような意味で100%当たる予測=予知はできないが確率的な予報は可能であると考えている。当たる確率を高めるためには中長期的な地震活動の変動を注意深く監視し、地電位観測など他の観測との比較が重要であると考える。

日高山脈南部で発生した深さ約50の地震10個と深さ27の地震1個に対する総継続時間(Te)のプロット
 図3. 日高山脈南部で発生した深さ約50キロメートルの地震10個と深さ27キロメートルの地震1個に対する総継続時間(Te)のプロット[数字は深さ,(キロメートル)].深さ27キロメートルの地震では50キロメートルの地震に対してTeは約10倍長い。
北海道における観測点およびFM放送局の位置の図
 図2. 北海道における観測点(●)およびFM放送局(△)の位置。ただしTKBは休止中。

 プロトン磁力計による観測は引き続き、厚岸、標茶、弟子屈仁多、仁伏で行われている。最近、根室での観測を再開した。2004年11月29日および12月6日にそれぞれ表面波マグニチュード7.1,表面波マグニチュード7.0の地震が厚岸観測点から50キロメートルほど離れたところで起こったが、顕著な地磁気変化は観測されなかった。簡単なモデル計算によると、マグニチュード7クラスの地震の場合、50キロメートルくらい離れているところで起こった場合の磁場変化は1ナノテスラ にも満たず、検出は難しいと予想される。

 3次元比抵抗構造中で、地中で発生した電場がどのように広がっていくかをシミュレーションするプログラムも製作中である。

(8)平成16年度の成果に関連の深いもので、平成16年度に公表された主な成果物(論文・報告書等):

 

茂木 透,高田 真秀,森谷 武男,榎本 祐嗣,橋本 寛,白井 信正 (2004) 地球電磁気的観測,月刊地球/号外・2003年十勝沖地震,118-125.

Nishida, Y., Y. Sugisaki, K. Takahashi, M. Utsugi and H. Oshima (2004) Tectonomagnetic study in the eastern part of Hokkaido, NE Japan:Discrepancy between observed and calculated results. EPS, 56, 1049-1058

谷 武男,茂木 透,高田 真秀,笠原 稔(2005)地震に先行するVHF(FM放送波)散乱波の観測的研究, 北海道大学地球物理学研究報告68,2005.印刷中

(9)実施機関の参加者氏名または部署等名:

 

北海道大学理学研究科:茂木 透、高田 真秀、森谷 武男、橋本 武志、西田 泰典

東京大学地震研究所,東京工業大学,東北大学から機材を借用した.

(10)問い合わせ先:

 

 部署等名:北海道大学・地震火山研究観測センター

 電話:011-706-2643

 e-mail


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