沈み込む海洋プレートの形状と脱水反応による流体分布の解明

平成20年度年次報告

課題番号：1901

（1）実施機関名：

　鳥取大学工学部

（2）研究課題（または観測項目）名：

　沈み込む海洋プレートの形状と脱水反応による流体分布の解明

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1．（1）イ．  列島規模のプレート内の構造と変形

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（2）イ．  内陸地震発生期の不均質構造と歪・応力集中機構

（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：

　本研究の目的は、四国地方から山陰地方の日本海沿岸部に至る比抵抗構造断面を提出することである。この構造をふまえて、四国地方においては外帯を特徴づける上部地殻低比抵抗領域と無地震域の関連、また中央構造線をフィリピン海プレートとの関連、日本海沿岸地域においては低比抵抗構造と地震活動帯・地震空白域・第四紀火山の関連、さらに上部地殻における地殻流体分布と地震活動（低周波地震を含む）との関連等を考察し、その供給源としての海洋プレートの関わり方も考慮することにより、比抵抗構造の観点から地震発生の場を制御する主因を解明することを到達目標と考える。
　平成20年度は、平成19年度に行われた島弧横断第2測線（島根東部・鳥取西部 "広島 "愛媛 "宿毛測線）の予備調査結果をふまえ、これまで未測定地域であった四国地方西部・中央構造線周辺域以北の第2測線での比抵抗調査研究を実施する。そして5カ年計画の最終年度として、この研究成果と島弧横断第1測線（鳥取東部 "岡山 "香川 "徳島 "室戸測線）で得られた知見とを対比することで、沈み込む海洋プレートからの流体供給状態の差異を議論する。これと地震活動との関連を明確化することにより比抵抗構造の観点から地震発生を制御する要因を考察する。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　西南日本弧の島弧横断第2測線（島根東部・鳥取西部 "広島 "愛媛 "宿毛測線）において、既存の地殻比抵抗構造調査の測線を活用しつつ、補観測を含めた調査研究を実施する。ただし、島弧横断第1測線（鳥取東部 "岡山 "香川 "徳島 "室戸測線）で得られた知見から、山陽地域の広範囲にわたり小規模の地磁気擾乱現象を捉えるだけでは構造解析に使用できるS/N比のデータが得られない場合があることが判明している。従って、今回の観測対象である瀬戸内海側地域（四国地方北部・中央構造線地域から山陽地域）も同様にノイズ環境が芳しくないことが予想されるので、この島弧横断第2測線に関しては、四国地方西部に的を絞った観測調査研究を実施する。
　次に、この西南日本弧の島弧横断第2測線での研究成果を島弧横断第1測線（鳥取東部 "岡山 "香川 "徳島 "室戸測線）で得られた知見と対比・考察する。山陽地域の構造情報に不足はあるものの、太平洋側から日本海側にかけての島弧横断第1測線・第2測線の構造断面をもとに、沈み込む海洋プレートから地殻への流体供給状態を議論し、これと地震活動との関連を明確化することにより、比抵抗構造の観点から地震発生を制御する要因を考察する。

（7）平成20年度成果の概要：

　平成20年度は実施計画の記載に従い、観測・調査研究を実施した。四国地方西部・中央構造線周辺域を中心として約85kmの南北測線（観測点数は8地点）を設定し、広帯域MT測定装置を用いた地磁気3成分（東西・南北・鉛直）・地電位差2成分（東西・南北）の観測を行った。本年度及び既存の測点を地質図に重ねたものを図1に示す（赤丸が本年度測点を示す）。既存研究より四国地方外帯には大規模な低比抵抗領域が地殻に存在する可能性が示されるので、地殻深部からプレート上部までを捉えられるよう、より長周期帯の電磁場変動を狙い、地磁気擾乱が予想された12月1日 011日及び、12月18日 024日に実施した。その記録を処理して得られた探査曲線の一例を図2に示す。高縄半島のほぼ中央部および中央構造線以南では図2に示すとおり長周期帯まで構造解析に使用できるデータが得られたが、主に同半島の北側の測点では良質のデータは得られなかった。しかし、地磁気嵐に伴う擾乱記録を得ることで改善されるものと判断できる。次期計画のもと継続して取り組む必要があると考える。
　このようにして得られた探査曲線を既存のデータと共に南北測線方向に並べると帯状にみられる地質構造帯毎に曲線の形状が共通した傾向がみられた（すなわち主要な構造線を越えると形状に変化がみられた）。ここで四国西部地域を地質構造と調和的なN80E走向2次元構造をもつと仮定して予察的な構造解析を行い図3に示す比抵抗モデルを得た。このモデルは予察的なものであるが興味深い特徴が示唆されるのでその点をまとめる。まず、上で述べた地質帯毎の特徴が地殻比抵抗構造の違いとして表現された。全般的な特徴として、中央構造線北側地域を除き、地殻全域にわたり100Ωm程度以下の比抵抗構造を示す領域が広く見られ、その中でも局所的に5kmを越える厚さを持つ10Ωm以下の顕著な低比抵抗領域の存在が外帯に確認できた。この低比抵抗領域はこれまでにも四国外帯地殻で示されたもので、既存研究から無地震域と対応が示唆されたが、本研究から初めて西部外帯全域にわたりこの低比抵抗領域を取り囲むように微小地震の震源が分布することが分かった。また、四国地方西南部では沈み込む海洋プレートの深度に比較的高比抵抗領域（高々キロΩm程度）がみられること、その領域が北側では数10Ωm程度まで下がることが分かった。深部低周波微動に関しては、この高比抵抗から低比抵抗領域に遷移するあたりに発生することが分かった。

（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）：

無

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　本研究の目的は、四国地方から山陰地方の日本海沿岸部に至る比抵抗構造断面を提出することである。
　西南日本弧の島弧横断第1測線（鳥取東部 "岡山 "香川 "徳島 "室戸測線）においては山陽地域を除いて比抵抗構造断面を描くことができた。しかし、島弧横断第2測線（島根東部・鳥取西部 "広島 "愛媛 "宿毛測線）においては島根東部域と四国西部地域においてのみ比抵抗構造断面を描いたに過ぎない。

　これらの断面から四国地方の比抵抗構造と地震活動の関連に関する特徴まとめると次のようになる。

1. .四国地方においては外帯を特徴づける上部地殻低比抵抗領域と無地震域の関連がある。
2. 東西方向では地殻が相対的に高比抵抗の岩石で構成される四国東部地域で地震活動が活発で、地殻が相対的に低比抵抗の岩石で構成される西部で地震活動が低調である。
3. 中央構造線周辺を境に北側の上部地殻はその南側の外帯と比べて高比抵抗である。
4. 沈み込むフィリピン海プレートは御荷鉾構造線付近下までは高比抵抗領域として、その北側では相対的に低比抵抗領域として示された。
5. この高比抵抗から低比抵抗に遷移する位置の上側、地表下30kmあたりで深部低周波地震が発生している。その直上の上部地殻内に1.で示した顕著な低比抵抗領域が存在する。

　このように四国地方では西南日本弧を横断する2つの測線の結果から、沈み込む海洋プレートと深部低周波地震、さらにはその上の上部地殻に至る比抵抗構造と地震活動との関連が示唆された。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　鳥取大学大学院工学研究科社会基盤工学専攻　塩﨑一郎・野口竜也・玉井信太朗
　鳥取大学工学部土木工学科　池添保雄・小田明道
　他機関との共同研究の有無：有
　高知大学理学部　村上英記・久保篤規
　京都大学防災研究所大志万直人・吉村令慧
　愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター　山田朗

（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：鳥取大学大学院工学研究科
　電話：0857‐31‐5285

図1　平成20年度四国地方西部広帯域MT法観測地点位置図（赤丸、既存の測点に重ねたもの）

図2四国西部観測点714（左）及び718（右）での観測から得られた見かけ比抵抗曲線縦軸は見かけ比抵抗を示す（対数軸表示、単位はΩm）。横軸は周波数を示す（対数軸表示、単位はHz）。

図3　四国地方西部の予察的な2次元比抵抗構造　構造解析はN80E走向を仮定して行った。
　観測点番号ならびに同地方の主要な構造線の位置もあわせて示す。
　暖色系は低比抵抗、寒色系は高比抵抗を示す。