課題番号2201
九州大学
地震・火山相互作用下の内陸地震・火山噴火発生場解明およびモデル化の研究
1.(3)ウ.内陸地震と火山噴火
1.(2)ア.史料,考古データ,地質データ及び近代的観測データ等に基づく低頻度大規模地震・火山現象の解明
1.(5)ア.マグマ噴火を主体とする火山
衝突帯における火山フロントでの地殻強度異常場のモデル化
別府‐島原地溝帯における地震活動と火山活動の相互作用の研究
九州では、GNSS観測による定常的な(5年スケールでの)ひずみ集中が阿蘇・九重火山、別府地域を中心としてみられる一方、応力場については別府島原地溝帯において、稠密機動観測を実施し、そのデータ処理によって、西に向かって応力比が変化し、西側(熊本地域)で最大主圧縮応力(σ1)と中間主圧縮応力(σ2)がほぼ等しくなることが見出された。この東西のトレンドを説明することができるモデルとして、地震発生層厚変化モデルがある。九州地域の地震発生層下限にほぼ対応する深さ(D90)が別府では浅く、熊本では深いことが明らかになった。地震発生層が弾性的に応力を支えることができると考えると、別府周辺で大きなひずみ、高い圧縮応力が実現でき、東へ向かうとσ1が低下するという現象を定性的に説明することができる。
北海道東部の地殻内地震が集中している地域の詳細な地下構造調査から顕著な不均質の存在が明らかにされたほか,ひずみの集中がGNSS観測から見いだされ,モデル計算等から不均質構造がひずみ集中を引き起こす可能性が示唆された.
阿蘇火山では水準測量、GNSS観測によるデータ、レシーバー関数解析(Abe et al, 2010)、速度トモグラフィ解析を詳細に行い、火山直下にシル状、球状マグマだまりが存在していることを明らかにした。阿蘇カルデラを縦断するMT観測の結果、深さ10kmまでの比抵抗の2次元構造が明らかになり、深さ数kmの浅部熱水系の空間的な広がりが明らかとなった。また、広帯域MT探査により、霧島、桜島でのマグマ供給系が推定された。九重火山では高密度AMT観測が行われており、95年に噴火が発生した硫黄山地下1km程度までの浅部比抵抗構造が明らかになり地下の熱的状態の推定がなされている。
本課題においては、大きく二つのカテゴリで研究を進める。ただし、相互はデータから解析まで密接な連携を持って進める。
i) 応力・ひずみ速度場のモデル化
ii) 地震活動・間隙流体
3)、1)、2)で得られる成果と合わせた地震発生様式のモデル化(有限要素法等の数値シミュレーションによる観測データのモデル化)
前項で得られる背景構造より詳細な、阿蘇、九重、姶良、洞爺、屈斜路地域での構造推定。
ひずみ集中領域の形状を把握することが、力学的モデル化をするうえで必須である。このため、別府島原地溝帯においてGNSSのオンライン観測を行う。これによって、定常変形(5年のタイムスパンでの)を明らかにできる。また、現在9年周期で起こっている豊後水道スロースリップを適切な配置で観測し、数か月程度の時定数での変動に対する応答特性を検出する。
地殻不均質構造とひずみの集中が見られる北海道東部でGNSS観測を実施し詳細なひずみ場を求めるとともに,地殻熱データ等から弾性層厚を推定し,ひずみが集中するメカニズムのモデル化を試みる.
応力場については、応力・ひずみ急変域での15km程度の分解能の空間的特性把握(九州地域)を行うために、別府島原地溝帯に現在の定常観測網を補完する臨時地震観測点を設置する。さらに、発震機構解を精度良く求めることが重要となるため、規模の大きな地震に対しては機動観測を実施する。これらの観測によって、現在20km程度の分解能の応力場・地震発生層厚分布は別府島原地溝帯で15km程度が実現できる。
比抵抗構造については、鹿児島県、福岡県を除いた九州中心部で広帯域MT観測を行い、空間解像度10kmの比抵抗構造を30kmの深度まで求める。阿蘇-九重周辺域においては、阿蘇周辺の既存のデータを利用しつつ、さらに高密度なMT探査を行い、空間解像度を3kmの比抵抗構造を得る。構造解析においては電場と磁場の測定場所が離れていることを考慮した3次元インバージョンを行う。
以上のひずみ速度場、応力場、地震発生層厚、背景構造を用いて広域のモデル化を進める。これらは次のステップで進める。
噴火発生場は有珠火山(洞爺カルデラ)、阿蘇火山(阿蘇カルデラ)、桜島火山(姶良カルデラ)を対象とする。レシーバー関数解析あるいは走時トモグラフィにより上部マントルまでの地震波速度構造を明らかにする。求められた地震波速度構造と比抵抗構造から上部地殻および下部地殻における流体の存在範囲およびその存在様式を明らかにする。
噴火発生場については、GNSS観測や水準測量などの地殻変動観測により、マグマ蓄積の位置とマグマ蓄積率の時間変化を把握するとともに、大規模噴火のポテンシャル評価を行なう。さらに、すべてのカルデラの研究結果を比較検討することにより、カルデラにおけるマグマ供給系の理解を深める。
一方、地震による噴火への作用も重要な要因のひとつである。強制力が働いたときの流体の挙動は、その温度圧力条件によって大きく左右されるだけでなく、その振動の振幅と周波数によっても影響される。そのために、アナログ物質を用いた実験による気泡挙動の基本的理解を行う。すなわち1)気泡の離脱条件に対する振動の振幅と周波数の影響の定量的理解。2)発泡を伴うクラック上昇に対する振動の影響の解明。マグマの地表付近の移動と遠地地震の関係についてモデル実験を通して明らかにする。
年次計画としては以下のとおりである
平成26年度 |
九州:GNSS観測点設置 広帯域MT観測(熊本―大分、九重) RFのためのデータ収集(屈斜路)
室内実験:アナログ実験装置作成 |
平成27年度 |
GNSS観測・広域地震観測およびデータ解析(九州) |
|
室内実験 |
平成28年度 |
広域地震観測およびデータ解析(九州) 地下構造・力学構造モデル化 |
平成29年度 |
広域地震観測およびデータ解析(九州) 地下構造・力学構造モデル化 |
平成30年度 |
GNSS・地震等観測・調査およびデータ解析 トリガリング・ダイアグラムの作成 |
九州大学大学院理学研究院附属・地震火山観測研究センター
他機関との共同研究の有無:有
京都大学大学院理学研究科附属地球熱学研究施設火山研究センター
北海道大学大学院理学研究院附属地震火山研究観測センター
鹿児島大学大学院理工学研究科地球環境科学専攻 中尾茂
九州大学大学院理学研究院地球惑星科学専攻 寅丸敦志
北海道立総合研究機構地質研究所(岡崎紀俊ほか4名)
(電磁気観測および噴火発生場観測は全国連携研究)
部署等名:九州大学大学院理学研究院附属・地震火山観測研究センター
電話:0957-62-6621
e-mail:webmaster@sevo.kyushu-u.ac.jp
URL:www.sevo.kyushu-u.ac.jp
氏名:松本 聡
所属:九州大学大学院理学研究院附属・地震火山観測研究センター
研究開発局地震・防災研究課
-- 登録:平成26年07月 --