３．１ 断層帯の三次元的形状・断層帯周辺の地殻構造解明のための調査観測
ｄ．神縄断層西方延長の比抵抗構造探査(1) 業務の内容(a) 業務題目

断層周辺の不均質構造を解明するための電磁気探査(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

国立大学法人

東京工業大学火山流体研究センター教授

小川康雄

国立大学法人

東京工業大学火山流体研究センター准教授

神田径

国立大学法人

京都大学防災研究所助教

吉村令慧

国立大学法人東京大学地震研究所准教授

上嶋誠(c) 業務の目的
神縄・国府津－松田断層系は現在の伊豆ブロックと本州ブロックの境界にあるが、その西方延長については富士火山もしくは愛鷹火山の噴出物に覆われており、活断層としては認識されていないが、その構造は未だ不明である。そこで MT 法によって神縄断層西方延長の深度 4ｋｍまでの比抵抗構造を解明する。
(d) ３ヵ年の年次実施業務の要約
1) 平成 21 年度：実施せず。
2) 平成 22 年度：
箱根カルデラ南東縁から河口湖にいたる測線上で、広帯域 MT 法観測を行い、１H から 320Hz のデータ解析により、神縄断層西方延長の深度 4ｋｍまでの比抵抗構造を解明した。
3) 平成 23 年度：
平成 22 年度に実施した箱根カルデラ南東縁から河口湖にいたる 45km の測線内の 6点で、それぞれ 1 ヶ月間の補助観測を実施することによって、1Hz から 0.3Hz の低周波数データを改善させ、深部構造の高精度化を図った。
(2) 平成 21～23 年度の成果(a) 業務の要約
箱根カルデラ南東縁から河口湖にいたる45kmの測線上で、広帯域MT法観測を実施した。データを2次元構造解析し、神縄断層西方延長周辺の深度4ｋｍまでの比抵抗構造
118を解明した。その結果、神縄断層の延長に相当する位置、および、その南東方に、北西傾斜の低比低抗異常が深度4kmまで存在することが推定された。
(b) 業務の成果実施方法
図１のように箱根カルデラ南東縁から河口湖にいたる45kmの測線上において広帯域MT観測を実施した。観測には、カナダ国フェニックス社MTU5システムを用いて、周波数300Hzから0.5mHzの範囲で自然界の変動する電磁場を計測した。図２に観測風景の写真を示す。
1) 平成 22 年度：
各観測点で2日間の観測を行った。人工ノイズの影響を低減させるために、国土地 理院の江刺観測点の時系列データをレファレンス信号としてインピーダンスを計算し、周波数300Hz から１Hzまでの範囲で良好なデータを得た。
ついで、周波数・観測点ごとに、インピーダンスから、2次元走向を推定した（McNeiceand Jones, 2001）１ ） が、顕著な走向を見出すことはできなかった。そこで、解析にあたっては、測線方向に直交する方向を2次元走向と仮定することとし、TMモードのデータについてのみ解析を行った。
2) 平成 23 年度：
図１の赤丸で示す6観測点で1か月間にわたり観測を行ない、1Hz以下の低周波数データの改善に努めた。また平成22年度に取得した１Hz 以下のデータも再吟味し、2年度にわたるデータを併合して、TMモードの2次元構造解析を実施した。

(c) 業務の成果
1) 平成 22 年度：
２次元構造解析プログラムは、Ogawa & Uchida(1996) ３ ） を用い、観測点のごく近傍の影響を static shift パラメータとして除去した。初期モデルは 100ohmm 一様の大地とし、繰り返し計算によって収束し、rms が 1.44 となった。図３に比抵抗モデルとその標準偏差を示す。
図３(上)の比抵抗モデルでは、丹沢山地の高比抵抗ブロックが顕著である。その東側
では低比抵抗層が南東に向かって徐々に厚く分布する。神縄断層の延長部は、この低比抵抗層の北西端付近にあると思われる。またこの低比抵抗層は 4km 程度に厚いと推定される。またこの低比抵抗層の中に、図中の点線で示したような北西方向の不連続が見出せる。この構造は、伊豆ブロックが 0.5Ma に衝突するまで、トラフが存在し、足柄層が厚く堆積したこと、さらにその後の伊豆の衝突で変形していると解釈できる（Amano,1991 ４ ）;松田,2007 ５ ）)。箱根カルデラでは地表付近１－２km に顕著な低比抵抗119

層が存在するが、これは地熱系で変質を受けた粘土鉱物を含む地層をあらわしている。
カルデラの外縁ではこの低比抵抗層は失われている。
2) 平成 23 年度：２次元構造解析プログラム（Ogawa & Uchida,1996) ３ ） を用い、観測点のごく近傍の影
響 を static shift パ ラ メ ー タ と し て 除 去 し つ つ 深 部 構 造 を 解 析 し た 。 初 期 モ デ ル は100ohmm 一様の大地としたが、測線の南東延長の海による電磁誘導もモデル計算で考慮した。繰り返し計算によって収束し、rms が 1.55 となった。
図４に見掛比抵抗の観測値と計算値の疑似断面を、図５にインピーダンス位相の観測値と計算値の疑似断面を示す。観測されたデータの主な特徴が、モデル計算によって再現されていることがわかる。図６に比抵抗モデルとその標準偏差を示す。
図６(上)の比抵抗モデルでは、深度４㎞までの構造は図３の構造と矛盾しない。図６の４km 以深ではおおむね 100ohmm 以上の高比抵抗部になっている。丹沢山地延長部の深度４㎞より深部および、箱根カルデラ深部では、比抵抗が下がる傾向があるが、分解能はよくない。
(d) 結論ならびに今後の課題
広帯域MT観測によって、富士山の火山性堆積物に覆われている地域において、神縄断層の延長部の比抵抗構造を、深度４kmまで解析することに成功した。神縄断層の西方延長地域では、地表が富士火山の噴出物によって覆われており、これまで深部構造がよく分かっていなかった。比抵抗構造解析の結果、神縄断層の延長に相当する位置、および、その南東方に、北西傾斜の低比抵抗異常が深度４kmまで存在することが推定された。これら北西傾斜の不連続は断層である可能性が示唆される。

(e) 引用文献
1)McNeice, G.W. and A.G. Jones, Multi-site, multi-frequency tensor decomposition ofmagnetotelluric data, Geophysics, 66, 158-173, 2001.
2）中田 高・今泉 俊文、活断層詳細デジタルマップ、東京大学出版会、2002
3）Ogawa, Y. and T. Uchida, A two-dimensional magnetotelluric inversion assuming
Gaussian static shift, Geophys. J. Int., 126, 69-76, 1996.
4）Amano, K., Multiple collision tectonics of the South Fossa Magna in central Japan,
Modern Geology 15, 313-329, 1991.
5）松田時彦、富士山の基盤の地質と地史、富士火山、荒巻重雄、藤井敏嗣、中田節也、宮地直道編集、山梨県環境科学研究所、45-47、2007.

120

460

110
5010 km

図１ 平成 22 年度の広帯域 MT 観測点を白い四角で示す。各観測点の緯度経度標高については表１を参照。観測点番号は南東から北西に向けて増える。平成 23 年度には赤い縁のある四角で示す６観測点で 1 か月間にわたる観測を実施した。図中の実線は、活断層のトレース（中田・今泉、2002） ２ ） で、神縄断層については白線で示す。

図２ 観測風景（観測点 290）。中央のビニールシートの中にアンプ・レコーダがあり、水平電場 2 成分および、磁場 3 成分の計測用のケーブルがつながっている。電極および磁場センサーは埋設されている。
121

図３ （上）１Hz から 300Hz にデータを用い、TM モードの 2 次元解析によって得られた比抵抗断面図。地表の逆三角▼が観測点位置を表す。rms は 1.44 である。暖色系が低比抵抗、寒色系が高比抵抗で、比抵抗のスケールは対数で図の右端に示してある。矢印は神縄断層の延長を示す。(下)モデルの標準偏差。インバージョンで得られた各セルの比抵抗値の対数標準偏差。暖色系のセルの比抵抗は標準偏差が小さい。

calculated rhoa (with static shift)2.543.5

log10 frequency(Hz)231.52.5121.50.5

100.5-0.50-20-15-10-50distance(km)5101520observed rhoa

2.543.5log10 frequency(Hz)

231.5

2.5

121.50.5

100.5-0.5

0-20-15-10-50distance(km)5101520

図４ 見掛比抵抗の疑似断面。縦軸が対数周波数、横軸が距離である。上図が計算値、下図が観測値で、カラーバーは比抵抗値の常用対数値（ohmm）で示す。図中の黒点は各観測点において観測データの存在する周波数を表す。

122

calculated phaselog10 frequency(Hz)2.590275

1.560

1450.530

015-0.50-20-15-105101520observed phase2.5log10 frequency(Hz)-50distance(km)902751.5601450.530015-0.50-20

図５-15-10-50distanse(km)5101520

インピーダンス位相の疑似断面。縦軸が対数周波数、横軸が距離である。上図が計算値、下図が観測値で、カラーバーは位相差（度）を示す。

図６（上）TM モードの 2 次元解析によって得られた比抵抗断面図。地表の逆三角▼が観測点位置を表す。Rms は 1.55 である。暖色系が低比抵抗、寒色系が高比抵抗で、比抵抗のスケールは対数で図の右端に示してある。

矢印は神縄断層の延長を示す。(下)モデルの標準偏差。インバージョンで得られた各セルの比抵抗値の対数標準偏差。暖色系のセルの比抵抗は標準偏差が小さい。

123表１

各観測点の緯度・経度・標高及び観測期間。

緯度測点経度

標高m

測定期間
平成 22 年度

番号度分

110

35

12 08.94 139 05 07.44 843

12035

13 28.50 139 03 05.34 737

7/15-1613035

13 47.28 139 02 08.58 957

7/15-16140

35

15 13.02 139 02 00.18 668

7/15-16150

35

15 07.44 139 00 48.66 926

7/16-17160

35

15 00.54 139 00 12.78 790

7/15-16170

35

16 00.90 139 00 06.30 647

7/16-18180

35

16 36.54 138 59 35.22 753

7/16-17190

35

17 46.08 138 59 45.54 722

7/16-17200

35

17 33.00 138 58 28.14 591

7/16-17205

35

17 56.76 138 58 39.24 631

7/18-19210

35

17 47.82 138 58 08.40 500 7/17-18・23-25

22035

18 13.32 138 57 46.32 429 7/18-19・23-25

230

35

18 38.28 138 57 37.08 423 7/17-18・23-25

24035

19 04.62 138 57 15.84 424 7/18-19・23-25

250

35

19 17.64 138 56 48.72 431 7/17-18・23-25

26035

19 41.28 138 56 50.52 428

7/21-25

270

35

19 24.24 138 56 22.68 452

7/18-19280

35

19 27.42 138 55 58.62 470

7/18-19290

35

19 43.08 138 56 04.02 465

7/18-19300

35

19 48.36 138 55 25.62 503

7/18-19305

35

19 53.40 138 55 23.04 501

7/23-2531035

20 06.60 138 55 20.94 511 7/18-19・22-25

320

35

20 08.76 138 55 08.22 526

7/19-20330

35

20 26.94 138 54 59.88 536

7/19-23340

35

20 40.32 138 54 57.24 549

7/19-20350

35

20 49.68 138 54 35.16 570

7/19-23360

35

21 09.36 138 54 37.02 560

7/20-22370

35

21 18.60 138 54 15.66 602

7/20-21380

35

21 46.56 138 54 03.60 606

7/20-22390

35

22 01.80 138 52 43.38 817

7/19-20400

35

22 05.40 138 52 15.06 844

7/20-21410

35

23 32.88 138 51 59.16 1127

7/21・24-25

420

35

24 48.06 138 50 43.02 1022

7/20-2243035

26 39.00 138 51 21.78 958

7/21-2244035

27 52.14 138 47 52.56 877

7/21-22450

35

28 17.40 138 46 50.82 890

7/22-23460

35

29 13.02 138 45 01.44 888

7/21-23

秒

度

分秒

124

平成 23 年度

7/16-17
6/14-7/20

6/14-7/20

6/14-7/20

6/15-7/20

6/15-7/20

6/15-7/20