九州地域（日向灘）におけるプレート境界近傍での応力場の時空間変化

課題番号：2202

（1）実施機関名：

九州大学大学院理学研究院

（2）研究課題（または観測項目）名：

九州地域（日向灘）におけるプレート境界近傍での応力場の時空間変化

（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
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2‐1）地震準備過程
　ア．アスペリティの実体

（4）その他関連する建議の項目：

2．（1）ア．列島及び周辺域のプレート運動，広域応力場
2．（2）（2‐1）イ．非地震性滑りの時空間変化とアスペリティの相互作用
2．（2）（2‐1）エ．スラブ内地震の発生機構

（5）平成20年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

　長崎大学水産学部練習船長崎丸による自然地震観測を、2004年と2005年は日向灘北部において行い、2006年と2008年は日向灘南部において行った。
　日向灘北部のOBSデータを含む地震波トモグラフィ解析を行った結果、OBSデータは、日向灘周辺の浅い構造に非常に効果があることが分かった。日向灘北部（九州北西部）海岸線付近の深さ25‐35km付近に高ポアッソン比の分布が見え、これらは、他のマントルウェッジで見られるような蛇紋岩化したマントルウェッジに対応している可能性があることが分かった。また、この領域はYagi and Kikuchi（2003）で求められた非地震性のすべり領域と対応しているおり、これらが日向灘域の弱いプレート間カップリングに関係している事が示唆される。また、負の重力異常が顕著な領域で、九州パラオ海嶺の水平スケールに対応するような低速度領域が見られた。この低速度物質の浮力が宮崎平野の非地震性の地殻隆起、及び日向灘域でスラブをより急勾配にさせ正断層型の地震を発生させる重要な要因であることが示唆された。
　応力テンソルインバージョン法により日向灘における起震応力場を求めた。プレート境界面でのせん断応力の状態を知るために、σ1軸の方向とフィリピン海プレートの境界面の法線ベクトルとのなす角度θを求めたところ、θ の値はプレート間の固着状態を表す一つの指標となる可能性があることが分かった。つまり、θの値の大きな場所ではプレート間の固着が強く，一方，θ の値の小さな場所ではプレート間の固着が弱い。また、Mw3.5 以上の地震の発震機構解とθ の値に相関が見られ、逆断層型の地震が発生せず正断層型の地震が卓越している場所と，θ が20°以下の領域が対応している。つまり、プレート境界面での剪断応力の小さな場所ではMw3.5 以上のプレート境界地震が発生しない。
　更に、日向灘におけるθ の大きな特徴として、θ の値は31.8°N付近で大きく変化するということが挙げられる。すなわち、31.8°N 付近以北のほとんどの領域ではθ が小さく（0° ～ 20°）、南部では相対的にθ は大きい（30°～ 46°）。31.8°N 付近以南では、1968 年日向灘地震のアスペリティの領域よりもθ が大きな領域があるので、プレート間の固着が強く、アスペリティになっている可能性がある。また、地震活動が低いことも調和的である。過去、この付近では1961 年にM7.0 の地震が発生していることより、31.8°N 付近以南のθが大きな領域はこの地震のアスペリティであるかもしれない。この領域では九州―パラオ海嶺が沈み込んでいることより、沈み込む海嶺の影響で剪断応力が大きくなっていると考えられる。

（6）本課題の5ヶ年の到達目標：

　微小地震活動が活発な日向灘において、海底地震計による自然地震観測を行うことにより、地震の震源位置と発震機構解を高精度で推定する。応力場逆解析法によりプレート境界近傍での応力場を求め、アスペリティとの関係の特徴を抽出および検証する。海域を含めた観測データを用いて地震波トモグラフィ解析を行うことにより、固着域・非固着域及びその周辺域での特徴的な構造の理解を行う。また、カップリング率の大きい東南海・南海地震想定震源域との比較、また、カップリング率が日向灘と同様に中程度と考えられている千島海溝・日本海溝との比較研究を行い、アスペリティ・非アスペリティ領域における地震波速度構造の特徴の理解を進める。応力場逆解析法を高分解で行うための手法の高度化を図り、応力場の時間変化の検出を試みる。

（7）本課題の5ヵ年計画の概要：

　平成21年度は長崎丸（長崎大学）を利用し、日向灘南部において4月から7月までの約2ヶ月間強の期間、自然地震観測を実施する。また、九州東部における陸上定常地震観測点の空白地域にテレメータ点を設置し、データの蓄積を図る。それらのデータを用いて地震活動及び応力場解析、またトモグラフィ法により速度構造を求める。また、応力場の時間変化を検出するための解析手法の開発に着手する。平成22年度以降も長崎丸による海底地震計を用いた自然地震観測を行い、データの蓄積を図る。応力場逆解析法を高分解で行うための手法の高度化を図り、応力場の時間変化の検出を試みる。

（8）実施機関の参加者氏名または部署等名：

植平賢司、清水洋、内田和也

他機関との共同研究の有無：東北大学、東京大学、長崎大学、鹿児島大学

（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：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：uehira@sevo.kyushu‐u.ac.jp
URL：http://www.sevo.kyushu‐u.ac.jp/