平成18年度年次報告

（1）実施機関名

九州大学

（2）研究課題（または観測項目）名

大・小規模アレイによる内陸地震発生域における不均質構造と歪・応力集中メカニズムに関する研究

（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

（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18年度実施計画の位置付け

　内陸地震発生にいたる準備過程のうち個別の断層におけるローディング機構をモデル化する．本計画で対象とするのは日奈久断層地域，2004年新潟県中越地震震源域，2005年福岡県西方沖地震震源域である．そのためにまず必要なのは，a）速度などの媒質の物理定数の推定，b）上部および下部地殻の短波長不均質の分布特性，c）断層の固着状態推定である．特に，他地域の歪集中帯で見られるように特定の領域への歪集中が上部および下部地殻における弾性定数不均質では説明できないことから，弱面や非弾性的性質の存在を検出する必要がある．しかしながら，平均的な弾性波速度だけでは局所的な異常域の検出には至らない．そこで，a）〜c）を精度よく求めることが必要である．具体的な目的として以下の2つを挙げる．
　地震計アレイおよび稠密臨時地震観測網による内陸地震発生域でのローディング機構モデル化およびそのための媒質パラメータ推定．
a）媒質の弾性定数の推定において従来のトモグラフィ分解能限界を超えて詳細な構造モデルを推定するには地殻内反射面,散乱体構造から得られる媒質内境界条件をアプリオリに設定する必要がある．また，これらの反射面,散乱体構造は媒質の非弾性的性質を生み出す要因となりうる．非弾性的性質のモデル化の必要性からb）を正確に把握する．そのための地震観測網整備，地震計アレイ観測研究の推進を行い，構造モデル構築することで，歪・応力蓄積過程の解明を目指す．
　GPS繰り返し観測による日奈久断層固着状態の検出．
c）の固着状態推定には従来行われ来た測線でのGPS繰り返し観測が重要である．現在,日奈久断層においては微小地震発生域とそうでない地域が存在する．地震調査推進本部による日奈久断層の評価においては想定地震発生域が最大30キロメートル程度に及ぶがその断層上でも地震活動度に大きな差異が見られる．地震活動度が地震断層上のアスペリティや定常すべり域と関連がある可能性は他領域でも報告されているところである．今年度までの観測で断層を境に変位速度が異なることが見いだされた．精度を上げるためにGPS繰り返し観測をすることが断層の状態を知る上で重要である．
　これらの目標に対して，18年度は1）速度，減衰，反射面の存在の同定など基本的なパラメータ推定のために臨時地震観測網による観測を行う。（日奈久，中越，福岡）2）固着状態の検出のために従来の測線でGPSくりかえし観測点を設置する。（日奈久）3）17年度以前に得られたデータの詳細な解析，検討を行う。（日奈久，中越，福岡）

（6）平成18年度実施計画の概要

• 1）速度，減衰，反射面の存在の同定など基本的なパラメータ推定のために臨時地震観測
  　現在展開中の16点（日奈久），5点（中越），25点（福岡）の臨時観測点を見直し，再配置することで，現在分解能の低い地域，活動把握にとって重要な地域の詳細な地震活動，速度，減衰構造推定のためのデータを取得する。
• 2）固着状態の検出のためのGPS連続観測
  　地震活動が活発な地域を中心としてGPSの連続観測点を設置し，局所的な歪み分布の把握に着手する。
• 3）17年度以前に得られたデータの詳細な解析，検討

（7）平成18年度成果の概要

　本年度は日奈久，中越，福岡における臨時観測を継続して実施し，データを蓄積している．
　さらに，跡津川における合同観測にも参加し，保守等を行ってきた．本年度の研究成果としては，

• 手法開発
  　震源域における1/Q構造を求める手法を開発した．Aki（1980）のコーダ規格化法を拡張し，震源域内部の減衰構造を詳細に求める試みを福岡県西方沖地震震源域で行った．
• 日奈久断層
  　地震観測とGPS繰り返し観測を行った．この地域では2003年に熊本県中部で行われた日奈久断層域地殻構造探査のデータを用いて散乱体の分布を推定した．
  　測線を大規模なアレイとみなしてアレイ解析を行った結果，散乱体や反射面の分布に偏りがあることが分かった．日奈久断層付近を境界に，西側に散乱体が，東側に反射面が多く分布している．
  　同断層は中央構造線の西端に位置しており，地下深部でも断層を挟んで地下構造が変化していることを示唆しているものと考えられる．（図1）
• 福岡県西方沖地震震源域
  　地震観測，GPS連続観測を行っている．

1. GPS観測については九州大学・鹿児島大学・北海道大学により6点のGPS連続観測点を設置した．その後観測点を増やし，現在九州大学によって運用されている13点である．これらのデータを解析した結果
   1. 2005年福岡県西方沖地震の余効変動観測を2006年2月現在も継続しており，変動は玄海島で最大である．（図2）
   2. シミュレーションで警固断層が前兆的すべりした場合を考え，簡単なモデルで周辺の変動のパターンを調べた結果，現在のデータからはそのようなすべりが発生している可能性がないことが明らかになった．警固断層の浅いところでスリップが開始した場合，今の状況でもプレスリップは捉えうるが，深いところで開始した場合には今のままでは何も捉えることができない可能性がある．今後はGPSによる地殻変動監視以外の精密な測量を行い，より詳細に調べる必要がある．（図3）
2. 臨時地震観測網のデータに今年度開発した1/Q推定法を適用した．
   1. 得られた1/Q値は0.1〜0.001にもとまり，周波数依存性がある．
   2. 断層中央部の余震域下部においては，高減衰域が存在している．
   3. 地震断層と警固断層のセグメント境界においては高減衰域が存在している．これらはアレイ観測によって得られた散乱体分布と対応しており，断層端において強く破砕されている可能性が示唆される．また，高速度域と低減衰域との対応は比較的余震活動が高く，いわゆるバリアに対応している可能性がある（図4）

（8）平成18年度の成果に関連の深いもので、平成18年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）

• Matsumoto, S., A. Watanabe, T. Matsushima, H. Miyamachi, and S. Hirano, 2006: Imaging S-wave scatterer distribution in south-east part of the focal area of the 2005 West off Fukuoka Prefecture Earthquake (M_JMA7.0) by dense seismic array, Earth Planets Space, 58, 1627-1632.
• Iio, Y., H. Katao, T. Ueno, B. Enescu, N. Hirano, T. Okada, N. Uchida, S. Matsumoto, T. Matsushima, K. Uehir^c, and H. Shimizu, 2006, Spatial distribution of static stress drops for aftershocks of the 2005 West off Fukuoka Prefecture earthquake, Earth Planets Space, 58, 1611-1615.
• Watanabe A., S. Matsumoto, T. Matsushima, K. Uehira, N. Matsuwo and H. Shimizu, 2006: Shear wave polarization anisotropy in and around the focal region of the 2005 West off Fukuoka Earthquake, Earth Planets Space, 58, 1633-1636.
• Hori, M. , S. Matsumoto, K. Uehira, T. Okada, T. Yamada, Y. Iio, M. Shinohara, H. Miyamachi, H. Takahashi, K. Nakahigashi, A. Watanabe, T. Matsushima, N. Matsuwo, T. Kanazawa, and H. Shimizu, 2006: 3D seismic velocity structure as determined by double-difference tomography in and around the focal area of the 2005 west off Fukuoka prefecture earthquake, Earth Planets Space, 58, 1621-1626.
• Uehira, K., H. Shimizu, T. Kanazawa2, H. Miyamachi, M. Shinohara,Y. Iio, T. Okada, H. Takahashi, N. Matsuwo, T. Yamada,K. Nakahigashi, and K. Uchida, 2006: Precise aftershock distribution of the 2005 West off Fukuoka PrefectureEarthquake (Mj7.0) by using dense seismic network in ocean and land area, Earth Planets Space, 58, 1605-1610.
• Shimizu, H., H. Takahashi, T. Okada, T. Kanazawa, Y. Iio, H. Miyamachi, T. Matsushima, M. Ichiyanagi, N. Uchida, T. Iwasaki, H. Katao, K. Goto, S. Matsumoto, N. Hirata, S. Nakao, K. Uehira, M. Shinohara, H. Yakiwara, N. Kame, T. Urabe, N. Matsuwo, T. Yamada, A. Watanabe, K. Nakahigashi, B. Enescu, K. Uchida, S. Hashimoto, S. Hirano, T. Yagi, Y. Kohno, T. Ueno, M. Saito and M. Hori, 2006: Aftershock seismicity and fault structure of the 2005 West Off Fukuoka Prefecture Earthquake （M_JMA7.0） derived from urgent joint observations, Earth Planets Space, 58, 1599-1604.

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名

清水洋・松島健・植平賢司・松尾のり道・渡邉篤志・内田和也・松本聡

（10）問い合わせ先

• 部署等名：九州大学大学院理学研究院付属地震火山観測研究センター
• 電話：0957-62-6621