震源域周辺の比抵抗構造精密調査

平成20年度年次報告

課題番号：1301

（1）実施機関名：

　秋田大学工学資源学部

（2）研究課題（または観測項目）名：

　震源域周辺の比抵抗構造精密調査

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1．（2）イ．内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（4）イ．地殻・上部マントルの物質・物性と摩擦・破壊構成則パラメータ

（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20年度実施計画の位置付け：

　応力が蓄積することによる破壊現象が地震であるとの考えと、応力が一定であっても地殻内流体が存在する場合、断層面強度が低下して地震に至るという考え方がある。地殻内流体の存在の有無やその分布を調べるためには、流体に敏感な比抵抗分布を得ることのできる広帯域電磁法が非常に有効である。
　秋田大学工学資源学部は、この広帯域電磁法により、秋田県内および東北地域を中心に、地殻の比抵抗構造探査を引き続き行う。これまでの広帯域電磁法の観測研究から、比抵抗構造の急変部に微小地震の震源域が集中するとの見解が示されている。しかし、地震の震源決定精度と比抵抗構造の決定精度が不足しているため、確定した結論には至っていない。秋田大学の観測研究からも、微小地震は比抵抗構造の急変部に集中する傾向が見られるが、さらに観測例を増やし、その有意性を示すことを目標とする。
　比抵抗構造の精密決定のため、表層部の比抵抗が深部比抵抗構造に与える影響を明らかにし、高い分解能で三次元的な比抵抗構造を決定することを目指す。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　平成19年度までの観測研究により、低比抵抗ブロックと高比抵抗ブロックの境界付近に微小地震の震源が集中している傾向があり、地震活動の高い場所ほど比抵抗構造のコントラストが大きいことがわかった。平成20年度はこの傾向を検証すると共に、秋田県中部地域、特に強首地震（1914年）の震央付近で、広帯域電磁法による追加観測を行う。これまでに得られた観測データと統合して、強首地震の震央付近の比抵抗構造を三次元的に把握し、地震活動との関連を追究することを目標とする。

（7）平成20年度成果の概要：

　平成20年度は秋田県中部域における比抵抗構造を精密化するための補充観測を行う予定であった。しかし、平成20年6月14日に岩手、宮城、秋田県の県境付近を震源として平成20年岩手・宮城内陸地震が起こった。秋田大学は当初の計画を変更して、東北大学、北海道大学、東京大学、東京工業大学と共同で岩手・宮城内陸地震の震源域で深部比抵抗構造探査を行った。平成20年度は秋田県南部でも一部観測を行ったが、秋田・宮城内陸地震の震源域の比抵抗構造探査を中心に実施した。この調査は、当初の計画である地震活動域と比抵抗構造との関連を明らかにするための有益な観測となった。図1に観測点配置及び測線を示した。地震が起こる前の2005年に東北大学による観測点及び測線も示した。

 

図1　岩手・宮城内陸地震域における深部比抵抗構造探査の観測点

 

図2　2008年測線に沿った2次元比抵抗モデル

　図1に示した2008年測線沿いの2次元比抵抗モデルを図2に示した。この比抵抗モデルはTMモード、TEモード両方を用いて解析したものである。TMモードやTEモードのみで得られたモデルは、図2と傾向は似ているが、震源域の比抵抗の値に差があった。これは2次元モデルでは表現できない3次元性の効果と考えられる。3次元性の影響は震源のやや東に位置する複数の測点（4点）でも現れている。しかし、震源域より下の下部地殻に現れている低比抵抗体はどの解析モードやモデルでも認められる。この低比抵抗は地震波速度のトモグラフィーによる低速度域（岡田・他、2008）とも重なるように見える。この低比抵抗体は脊梁山脈の火山に関連しているかもしれない。また、この下部地殻の低比抵抗体は流動によって上部地殻の歪の蓄積に影響を及ぼしている可能性がある。

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

　三浦卓也、秋田県中央部における地震活動とMT比抵抗モデリング、平成20年度秋田大学大学院工学資源研究科博士前期課程修士論文、113p、2009．
　坂中伸也・西谷忠師・網田和宏・三浦卓也・篠原弘志・市原寛・上嶋誠・三品正明・茂木透・山谷祐介・小川康雄、2008年岩手･宮城内陸地震 （Mj 7.2） 震源域周辺の2次元比抵抗構造、東北地域災害科学研究、2009、（in press）.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　本課題に対して5ヵ年で秋田地域を中心として100点以上の観測点で広帯域MT観測データを取得することができた。
　電磁気構造を得るため東西方向からやや西北西‐東南東方向の測線を4本設定し、二次元比抵抗構造モデルを算出した（図3）。それぞれの測線から得られた比抵抗モデル断面を北からLine A、Line B、Line CおよびLine Dと名付けた。それぞれの断面間の距離は7～8kmであり、断面近傍の地震活動の震源（気象庁の地震年報2006年度版）も合わせてプロットした。これらのモデルはTMモードによるものである。5カ年にわたる比抵抗観測と解析により、秋田県中部域（特に1914年仙北地震の震央から南部の地震活動域）の比抵抗構造と地震震源域との関係が明らかになってきた。
　1914年の仙北地震（強首地震）の推定震源はLine B上にあるが、その余震活動と考えられている微小地震の震源はLine  C、Line D周辺に集中する。Line C、Line D上の震源は深部にある低比抵抗体の頂部に分布しているのがわかる。Line C、Line D断面上の震源分布は特定の明瞭な断層面上で起こっているというよりは、低比抵抗体の縁に近い部分で、幅をもって分布しているように見える。このような震源分布は、「軟らかい」低比抵抗体部分が動くことにより、周囲のやや「硬い」部分にストレスを与え、その影響による小さな破壊が起こり地震を発生させているイメージと合致する。
　また、震源が集中している部分より下の下部地殻で低比抵抗体が見られる。これは平成20年度に行った岩手・宮城内陸地震の震源域における余震分布と深部の低比抵抗体の関係に似ている。秋田県中部域の低比抵抗体は火山とは関係がないため、地殻上部の歪集中にこの低比抵抗体が影響を与えていると考えられる。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　西谷忠師・筒井智樹・坂中伸也・網田和宏（秋田大学工学資源学部地球資源学科）
　他機関との共同研究の有無：有
　東京大学（上嶋誠・小河勉・市原寛）、東北大学（三品正明）、北海道大学（茂木透・山谷祐介）、東京工業大学（小川康雄）

（11）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先：

　部署等名：工学資源学部地球資源学科
　電話：018‐889‐2381
　e‐mail：nisitani@ipc.akita‐u.ac.jp
　URL：http://dips11.akita‐u.ac.jp/

図3　秋田県中部域の2次元比抵抗断面。2次元モデルはそれぞれほぼ東西方向の断面で、北からLine A、Line B、Line C、Line Dである。