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フィリッピン海プレート北縁における地殻構造と火山深部構造の解明

課題番号:1413

(1)実施代表機関名:

東京大学地震研究所

(2)研究課題名:

フィリッピン海プレート北縁における地殻構造と火山深部構造の解明

(3)最も関連の深い建議の項目:

2.地震・火山現象解明のための観測研究の推進
(1)日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
エ.地震活動と火山活動の相互作用

(4)その他関連する建議の項目:

2.地震・火山噴火に至る準備過程
(2‐2)火山噴火準備過程
ア.マグマ上昇・蓄積過程

(5)平成20年度までの関連する研究成果の概要:

新規研究

(6)本課題の平成21年度からの5ヶ年の到達目標

 建議に記載されている「海底観測を含む地震,地殻変動,地球電磁気等観測を行い,火山流体の移動と地震活動の関連を明らかにする」ため,マグマ移動に伴う火山性地震や群発地震の活動度の高いフィリッピン海プレート北縁の伊豆大島,伊豆東部,富士山等の地域の構造を,地震探査,電磁気探査,重力探査から推定する.これらの地域では,これまでの研究で浅部構造がある程度解明されているので,火山噴火に直接かかわるマグマ溜りの存在が指摘されている深さ約10km以深の地殻構造に焦点を当てて,火山の深部構造の解明を行う.地震波速度構造,比抵抗構造から,地下の火山流体の分布を明らかにし,この地域における地震活動と火山活動の関連を明らかにする.
 伊豆大島では,海陸合同の人工地震探査を実施し,深さ4km付近の浅部と深さ10km付近の深部でのマグマ分布の検出を試みる.海中発破及びエアガンによる多数の制御震源と稠密な陸上と海底の地震観測を組み合わせ,深さ10km付近からの反射波の地域分布に注目し,マグマ分布の推定を目指す.また,伊豆大島で観測されている間欠的な山体膨張とそれに同期する地震活動の時間変化を,マグマ蓄積が及ぼす応力変化を定量的に推定し,地震活動の時間変化の原因を火山体の不均質構造,周辺の広域応力場の影響も考慮に入れて解明する.
 伊豆半島東方沖群発地震活動では,これまでマグマ貫入深度が5km付近と8km付近の2つのグループに分かれる可能性が指摘されているが,過去の観測データを再解析し,貫入深度が2つに分かれることを精度の高い震源分布や地殻変動データから再検証する.この2つのマグマ貫入深度の違いの原因を,その南東約30kmに存在する伊豆大島の火山深部構造やマグマ蓄積の様式と比較することにより,明らかにすることを目指す.
 富士山では,東西方向の電磁気構造探査により深さ25km以深に低比抵抗領域が存在するモデルが提唱されているが,低比抵抗域の広がりや富士山直下で発生する低周波地震との関連については明らかにされていない.この課題により南北方向の電磁気構造探査を行い,この深部低比抵抗体の空間的な広がりを求め,地震波速度構造の結果と比較し,富士山の地下構造と山体直下の深部低周波地震の発生の関連を明らかにする.

(7)本課題5ヶ年の計画の概要:

 平成21年度には,伊豆半島~伊豆大島~房総半島沖の領域の南西~北東方向に走行を持つ総延長約70kmの測線で,陸上観測点約250点,海底観測点約30点の観測点を設置し,9箇所で海中発破を実施する人工地震探査を行うとともに,測線に沿ってエアガンよる制御震源を発振する大規模構造探査を実施する.これにより,伊豆大島直下及びその周辺の地震波速度構造の推定を行う.屈折法解析と同時に反射法解析も行い,これまでの解析では不明瞭であった深さ約10kmでの反射面(速度不連続面)付近の構造を精度良く推定する.1999年に実施した北西~南東に測線を設定した人工地震構造探査の結果とも併せて,深さ約10kmからの反射波の強度分布からマグマ蓄積場所を特定できるか否かの可能性を検証し,伊豆大島火山のマグマ蓄積に関する新たな知見を得ることを目指す.
 上記構造探査で得られる速度構造の情報を用いて,浅部マグマ溜り(深さ約4km)と深部マグマ溜り(深さ約10km)を分離したマグマ蓄積時間変化の検出を試みる.これらのマグマ溜りは,それぞれ1986年噴火の際の割れ目噴火のマグマの起源と山頂噴火のマグマの起源に相当すると考えられ,相互のマグマ蓄積の関連を解明することは,地下のマグマ蓄積現象の本質を理解する上で極めて重要な情報である.更に,マグマ蓄積に伴う応力変化を定量的に解析し,火山体の不均質構造,周辺の広域応力場の影響も考慮に入れ,伊豆大島で見られる山体膨張に同期した地震活動の時間変化を説明するモデルを構築する.
 平成22年度には,平成21年度に実施した人工地震構造探査の解析を更に進め,1999年に実施した構造探査実験も併合して解析し,伊豆大島近傍の地震波速度構造をより精度良く推定することを試みる.更に,絶対重力計による高精度重力測定を伊豆大島火山観測所,鎧端観測点で実施すると共に,それらの点を基準とした相対重力測定を伊豆大島のカルデラ内を中心とした地域で実施する.また,伊豆大島で超長周期MT観測を行い,これまで実施してきたAMT観測,MT観測のデータと併合処理し,伊豆大島の地下数kmまでの比抵抗構造を明らかにする.比抵抗構造と地震波速度構造を比較し,伊豆大島の地下の火山流体の分布の検出を試みる.
 平成23年度には,フィリピン海北縁に位置する富士山周辺において,絶対重力と相対重力の測定を行う.また,これまで蓄積された伊豆大島,伊豆半島,富士山周辺の地震記録を解析して地下構造の推定を行い,人工地震探査の結果と比較する.これまでの地震活動,地殻変動,構造探査の結果を統合し,伊豆大島,伊豆半島の火山性流体の存在を検証し,マグマ供給系を明らかにする.また,これらのマグマ供給系の構造と,この地域の地震活動を火山性流体の存在とこの地域の広域応力場の関連を考慮に入れて考察する.
 平成24年度には,伊豆大島における絶対重力と相対重力を再測し,平成22年度の測定と比較して重力の時間変化を調査する.有意な重力変化があった場合には地殻変動等の観測データと比較し,その原因の地球物理学的な意義を明らかにする.富士山周辺において,これまで実施してきた北西~南東方向の電磁気構造探査と直交する北東~南西方向の電磁気構造探査を実施し,富士山直下の3次元電磁気構造探査を行い,富士山のマグマ供給系を明らかにする.また,これまでに蓄積されてきた自然地震の観測データを用いて,伊豆半島から富士山周辺にかけての地震活動と,火山性深部低周波地震,マグマ貫入に起因する地殻変動を関連について明らかにする.
 平成25年度には,富士山周辺で絶対重力及び相対重力の測定を行い,平成23年度の測定結果の比較し,重力の時間変化を調査する.有意な重力変化があった場合には地殻変動等の観測データと比較し,その原因の地球物理学的な意義を明らかにする.伊豆大島では超長周期MT観測を行い,平成22年に実施した同様の観測と比較し,伊豆大島の地下数kmまでの比抵抗構造の時間変化の検出を試みる.これまでの各種構造探査の結果を統合し,この地域の火山性流体の存在が,地震活動とマグマ蓄積活動に与える影響を明らかにし,この地域の地震活動と火山活動の関連を明らかにする.

(8)実施機関の参加者氏名または機関名:

東京大学地震研究所 森田裕一(地震探査,地殻変動観測),篠原雅尚(地震探査),上嶋誠(電磁気探査),大久保修平(重力探査)

共同実施機関:
北海道大学理学研究院,秋田大学工学資源学部,東北大学理学研究科,東京工業大学地球流体化学研究センター,名古屋大学環境学研究科,京都大学防災研究所,九州大学理学研究院

(9)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:東京大学地震研究所
電話:03‐5841‐5704
e‐mail:morita@eri.u‐tokyo.ac.jp
URL:

お問合せ先

研究開発局地震・防災研究課

(研究開発局地震・防災研究課)

-- 登録:平成22年02月 --