日向灘南部から奄美大島にかけての領域のカップリング状況の把握

平成20年度年次報告

課題番号：2201

（1）実施機関名：

　鹿児島大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

　日向灘南部から奄美大島にかけての領域のカップリング状況の把握

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1．（2）ア．プレート境界域における歪・応力集中機構

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（1）ア．日本列島及び周辺域のプレート運動

（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：

　地震観測体制の整備状況の違いにより、本課題の実施内容は日向灘～種子島東方沖とトカラ列島～奄美大島域の2つの領域で異なったものとなる。
　日向灘～種子島東方沖では既存の微小地震観測網データと臨時海底地震観測データにより、微小地震の高精度震源分布や発震機構解の解析、相似地震解析などを行い、カップリングの空間分布を調べる。また、地殻変動データからプレート間カップリング強度の時空間変化を明らかにする。結果は、三陸沖などで明らかとなったカップリング状況と比較することにより、当該領域での特徴を検出し、その普遍性と地域特殊性の抽出を目指す。
　地震観測網の整備が遅れているトカラ列島～奄美大島域で本課題の目標を達成するためには、精度の良い震源分布を得ることが前提である。よって、地震観測を実施することが最重要項目である。当初はプレート境界地震を調べる上で最も重要な位置にある喜界島での埋設型地震計による観測を目標としていたが、実現する可能性が小さくなったので、次善の策として喜界島において地上設置の臨時観測を考えた。しかしながら、予備的な観測を島内の数ヶ所で実施した結果、いずれの場所でも地上設置では良質の観測データを得ることは困難である、との結論に達した。よって、喜界島に関しては既設の気象庁のデータを利用させていただくことにした。臨時地震観測点データは既存地震観測点データと併合処理することにより、カップリング研究を進める上で重要な当該領域のプレート境界の形状を推定するための高精度震源分布を得るとともに、相似地震の活動状況を把握する。
　平成20年度は奄美大島島内5ヶ所とトカラ列島の離島2（3）ヶ所での臨時地震観測を継続して行う。また、カップリング研究で重要な地殻変動データを得るために，トカラ列島域での臨時GPS観測の充実をはかる。さらに、平成19年度に引き続き、既設の微小地震観測網データと臨時地震観測データを用いて日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島域での相似地震解析を進める。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　奄美大島内の5ヶ所（笠利町佐仁・瀬戸内町古仁屋・名瀬市知根・住用村前山・宇検村久志）とトカラ列島の悪石島・宝島臨時地震観測を継続して実施する。また、現在観測機器の故障により中断しているトカラ列島横当島（無人島）での臨時地震観測を再開する。現地記録収録方式のトカラ列島悪石島観測点は，テレメータ化を進める．
　GPS観測がほとんど行われていないトカラ列島域（国土地理院の観測点は諏訪瀬島の1点だけ）については、平成19年度の悪石島と宝島に引き続き、平成20年度はトカラ列島北方の三島村黒島でGPS観測を開始する．
　相似地震の抽出・活動状況の地域性の調査は、平成19年度に引き続いて、日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島域の全域を対象に行う。相似地震解析と関連して、現状では震源決定精度が特に悪いトカラ列島東方沖に発生するプレート境界地震について、震源の見直しを行う。

（7）平成20年度成果の概要：

　臨時地震観測については，奄美大島内の5ヶ所（笠利町佐仁・瀬戸内町古仁屋・名瀬市知根・住用村前山・宇検村久志）とトカラ列島の悪石島・宝島で観測を継続して実施した．このうち，住用村前山はIP化が完了した．これにより，既にIP化している笠利町佐仁・瀬戸内町古仁屋および準リアルタイム地震観測システム（平成15年度に開発）を導入している名瀬市知根・宇検村久志と併せて，奄美大島内の5ヶ所の臨時地震観測点のデータは既存の微小地震観測網のデータと併合できる体制が整い，日常の震源決定処理などに組み入れられるようになった．トカラ列島域の臨時地震観測点については，観測を中断していた横当島（無人島）でデータロガーを用いた観測を再開した．一方，テレメータ化の予定であった悪石島についてはインフラの問題で計画が実施できなかったため，観測点の移設も含めて再度テレメータ化を検討中である。
　三島村黒島で開始する予定であったGPS観測については，予備調査を終え，土地借用などの最終調整に入っており，近々観測を開始する予定である．なお，トカラ列島悪石島と宝島でのGPS観測は継続して実施している．
　日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島域での相似地震解析を昨年に引き続き行った．解析対象地震は1996年4月から2008年8月までにプレート境界域で発生したM2.0以上のもの55000個あまりである．また，解析に用いた観測点は，高知県西部から日向灘沿岸，さらに種子島・屋久島・トカラ列島・奄美大島・徳之島に至る領域の15点である．相似地震は，P波初動の1秒前から30秒間の1～8HzBPFを通した上下動成分波形データの相関係数を求めることによって抽出した．
　今年度の相似地震解析は活動様式に焦点をあてて行った．対象とした相似地震群は，群を構成する地震数が4個以上のもので，170個である．なお，相似地震群の検出は，相関係数が0.95以上となる地震ペアの繋がりを観測点が跨っても認めるものとして行っている．活動様式は突発的に活動するもの（バースト型）と全解析期間を通して活動しているものに分けられた．さらに，後者は，地震の規模および発生間隔がほぼ揃っているもの（繰り返し型）と不規則に活動しているもの（その他）に分けられた．本研究では，活動様式の判別が主観的になることを避けるために、詳細は省略するが、一定の判別基準（バースト型と繰り返し型については、典型的なものとその傾向が見られるものに細分）を設けている。図1に活動様式ごとの相似地震群の震源分布を示す。相似地震群はほぼ全域で起こっているものの、バースト型と繰り返し型とは棲み分けが見られる。バースト型はほとんどが陸側地殻内、特に奄美大島域で多く発生しており、プレート境界に位置するのは日向灘北部の1個だけである。一方、繰り返し型は宮崎県の都井岬沖と種子島南東沖から奄美大島北方のプレート境界域で多く発生している。なお、喜界島南東沖にも繰り返し型が見られるが、これらは1995年にプレート内で発生したM6.9の地震の余震域に位置しているので、プレート境界の地震ではない。図1には気象庁で震源が再決定されている1923年以降に発生したM7.0以上の地震も示されているが、これらが起こっている領域では繰り返し型の相似地震群は起こっていない。このことは、M7.0クラスの地震を起すアスペリティの分布域では繰り返し型の相似地震群が起こりにくいことを示している。さらに、奄美大島付近のプレート境界域で繰り返し型の相似地震群が起こっていないことは、この領域に大きなアスペリティが存在する可能性を示唆しているのかもしれない。図1では日向灘のM7.0クラスの地震とその他の型の相似地震群が重複して発生しているように見える。しかし、図は省略するが、日向灘域を拡大してみると、相似地震群は既知のアスペリティの中心部ではなく周辺部で起こっていることが分かる。
　平成20年度の実施計画では、現状の震源決定精度が特に悪いトカラ列島東方沖に発生するプレート境界地震についての震源の見直しを行うことにしていた。解析は逐次進めているが、精度良く震源決定できる地震数がまだ十分ではないために、結果を得るまでには至っていない。

図1．活動様式ごとの相似地震群の震央分布（左図）と震央分布図に示されている5つの領域についての震源断面分布（右図）。◇印は相似地震群の震源を表しており、赤色は繰り返し型、橙色は稍繰り返し型、青色はバースト型、水色は稍バースト型、白色はその他である。震央分布図の星印は1923年以降に発生したM7.0以上の地震の震央（気象庁データ）、断面分布の灰色は鹿児島大学で決定された微小地震の震源分布である。

（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）：

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　本課題は2つのサブテーマ、プレート境界形状を震源分布から明らかにするための奄美大島‐トカラ列島域での臨時地震観測と日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島全域でのカップリングの状況を把握するための相似地震解析、から成っている。
　臨時地震観測は、奄美大島の5ヶ所とトカラ列島の無人島を含む3ヶ所で継続して実施した。当初はデータロガーを用いた現地記録収録方式の観測であったが、観測効率を高めるためにIP化あるいは鹿児島大学で開発した無人島でも衛星電話を用いて使用可能な準リアルタイム地震観測システムの導入を進めてきた。この結果、平成20年度には奄美大島の全臨時観測点データが既存の微小地震観測システムに組み込まれ、準リアルタイムの震源決定が可能となった。さらに、奄美大島周辺海域で実施した海底地震観測データを解析することにより、特に喜界島での観測点補正値が顕著に大きいことが明らかになった。この成果を取り入れた震源決定方法の改善と準リアルタイムの震源決定により、当該領域の震源決定精度は大幅に改善された。図2は新しい震源決定方法で再決定された震源分布である。プレート境界の形状が従来とは比較にならない精度で把握できるようになっている。臨時地震観測のデータを用いてトカラ列島域に発生した稍深発地震の震源も再決定した。その結果、トカラ列島域では、従来言われていたような数10kmに及ぶような顕著な地震面のずれは無いことが明らかとなった。
　相似地震解析は、南北600kmに及ぶ日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島域について、南九州域の微小地震観測網の整備および奄美大島域での臨時地震観測に着手した1996年以降に発生した地震を用いて行った。相似地震活動は、日向灘北部域で低いものの、その他の地域ではほぼ満遍なくかなり活発であることが明らかになった。また、その活動度には明瞭な地域性があることが分かった。さらに、全相似地震の活動の地域性と活動様式ごとの地域性（今年度の成果を参考のこと）には差異があることが明らかとなっている。大地震発生に関係すると思われるアスペリティ分布と相似地震の分布を広域的に見る場合には、繰り返し型の相似地震活動に着目するのが良いようである。なお、繰り返し型の相似地震活動が活発な地域の地震活動度はそれほど高くないこと、地震活動が活発な地域での相似地震の発生率は高くないことなども明らかになっており、これらはプレート間カップリングの強度の違いを反映した結果と考えられる。各相似地震群の積算すべり量から推定された年平均すべり量は、解析期間が10年余りと短期間なので定量的な議論をするには問題があるかもしれないが、4cm程度であり、日向灘～トカラ列島東方沖～奄美大島の全域で大きな地域差は無いようである。

図2．奄美大島‐喜界島域に発生した地震の再決定震源分布（2000年6月～2007年10月）

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：鹿児島大学理学部附属南西島弧地震火山観測所

　他機関との共同研究の有無：なし

（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：鹿児島大学理学部附属南西島弧地震火山観測所
　電話：099‐244‐7411
　e‐mail：goto@sci.kagoshima‐u.ac.jp
　URL：http://leopard.sci.kagoshima‐u.ac.jp/noev/home.htm