３ .１ .４

活断層集中域および火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニズ

ムの解明
目次
(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・72(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度
2) 平成２０年度
3) 平成２１年度
4) 平成２２年度
5) 平成２３年度
6) 平成２４年度(e) 平成２０年度業務目的(2)

平成２０年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・73(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) 活断層集中域稠密地震観測装置の整備
a) システム設計要件b) システム基本仕様と整備
ⅰ) 小型軽量地震計ⅱ) 低消費電力記録装置ⅲ) データ処理装置
2) 活火山地域高品位データ観測装置の整備
3) 活断層集中域稠密地震観測網の概念設計
4) 活火山地域高品位データ観測装置の概念設計(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 学会等発表実績(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定(3)

平成２１年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・76

71

(1) 業務の内容(a) 業務題目

活断層集中域および火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニ

ズムの解明(b) 担当者
所属機関
京都大学防災研究所

役職

氏名

メールアドレス教授

飯尾 能久

iio@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

教授

西上 欽也

nishigami@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

准教授

片尾 浩

katao@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

准教授

澁谷 拓郎

shibutan@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

准教授

大見 士朗

ohmi@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

准教授

竹内 文朗

takeuchi@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

助教

加納 靖之

kano@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

中尾 節郎

nakao@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

浅田 照行

asada@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

藤田 安良

fujita@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

三浦 勉

tsumiura@t01.mbox.media.kyoto-u.ac.jp

技術職員

西村 和浩

kazu1974@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

非常勤職員

平野 憲雄

hirano@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

准教授

井口 正人

iguchi@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

助教

山本 圭吾

yamamoto@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

助教

為栗 健

tamekuri@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

助教

神田 径

kanda@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

非常勤職員

福井 美佳

fukui@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

研究員

相澤 広記

aizawa@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

近藤 和男

kondo@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

冨阪 和秀

tomisaka@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

山崎 友也

yamazaki@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

教授

大志万 直人osman@eqh.dpri.kyoto-u.ac.jp

技術職員

髙山 鐵朗

takayama@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp(c) 業務の目的
ひずみ集中帯では地殻や上部マントル中の顕著な不均質構造や流体の蓄積に起因してひずみ集中が発生し、地震活動を引き起こすと考えられるため、活断層集中域や火山等のひずみ速度の速い地域における地殻活動の調査観測研究は、ひずみ集中帯の機構解明にとって非常に重要である。そのため、日本列島で最も活断層が集中している地域のひとつである琵
琶湖西岸の活断層集中域及び火山の中でも特にひずみ速度の大きな桜島・姶良カルデラにおいて稠密地震観測、地震・地盤変動の高品位観測を行い、ひずみ蓄積に影響を及ぼす不72

均質構造を検出し、ひずみ蓄積と地震発生メカニズムとの関連を明らかにする。
(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度：琵琶湖西岸の活断層集中域や桜島火山等のひずみ速度の速い地域における稠密地震観測、地震・地盤変動の高品位観測を行うための活断層集中域稠密地震観測装
置及び活火山地域高品位データ観測装置を整備するとともに、不均質構造やマグマ蓄積に起因するひずみ集中帯の機構解明のための観測点配置等の検討を行った。
2) 平成２０年度：地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、琵琶湖西岸活断層集中域に稠密地震観測点を設置し、定期的にデータの回収と電池の交換を行う。桜島・姶良カルデラ周辺の既設の観測坑道を利用して機動的に観測機器を設置しモニタリングを開始する。
3) 平成２１年度：稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し、高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求め、これらの精細な空間変化等から活断層の深部構造を推定する。桜島・姶良カルデラ周辺においても震源分布とメカニズム解を求め、マグマ蓄積と周辺応力場との関係を考察する。阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、またマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため阿蘇カルデラ内外にも地震観測点と GPS 観測点を設置する。
4) 平成２２年度：稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し、精細なレシーバー関数解析を行い、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造を推定する。桜島・姶良カルデラ周辺においては地震発生前後の短・長期的な歪み蓄積の時間変化に着目した解析を行う。
5) 平成２３年度：稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し、精細な地震波トモグラフィーを行い、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる。桜島・
姶良カルデラ周辺においても地震波トモグラフィーを行い、当地域における不均質構造を推定し、不均質構造が応力分布に与える影響を考察する。
6) 平成２４年度：得られたデータを総合して、琵琶湖西岸の活断層集中域および桜島・姶良カルデラ周辺の歪速度の速い地域における歪蓄積と地震発生メカニズムの解明を目指す。
研究成果をまとめ、公表する。ひずみ集中帯の陸域の観測で用いる機動的地震観測装置を整備するとともに、新潟県を中心とするひずみ集中帯の活断層及び活褶曲等の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行う。
(e) 平成２０年度業務目的
地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、琵琶湖西岸活断層集中域に稠密地震観測点を設置し、定期的にデータの回収と電池の交換を行う。桜島・姶良カルデラ周辺の既設の観測坑道を利用して機動的に観測機器を設置しモニタリングを開始する。
(2) 平成２０年度の成果(a) 業務の要約
琵琶湖西岸の活断層集中域や桜島火山等のひずみ速度の速い地域における稠密地震観測、
73

地震・地盤変動の高品位観測を行うため、活断層集中域稠密地震観測装置及び活火山地域高品位データ観測装置の設置を行った。活断層集中域において稠密地震観測点を 45 カ所設置し、約 1 ヶ月後にアクセス可能な観測点のデータ回収と電池交換を行った。回収されたデータから計算された、各観測点のノイズレベルは 10 - 7 (m/s)以下と小さい点が多く、良好な観測網が構築できたことが確認された。桜島および姶良カルデラ周辺の 6 か所に活火山地域高品位データ観測装置を設置し、良好なデータが得られることが確認できた。
(b) 業務の成果
1) 活断層集中域稠密地震観測網の整備
a) 観測点調査
活断層集中域稠密地震観測装置を設置する場所を選定するに当たっては、昨年度検討した配置案を元に、以下の方針で行った。
・交通量の多い道路や人家などのノイズ源からできるだけ離れること
・硬い露岩あるいは岩着したコンクリート構造物があること
図 1(P77)に観測点配置を示したが、45 カ所のほとんど場所において、上記の条件を満足することができた。これは、AC 電源や通信回線を必要としないことが大きかった。ただし、琵琶湖東岸の湖岸に近い観測点など一部の観測点においては、周囲を含めて、2 番目の条件を満たすことが不可能であり、堆積層上に観測点を設置せざるを得なかった。
b) 観測点設置
2008 年の 11 月から 12 月にかけて、45 カ所の観測点の設置を行った。図 2(P77)に、京都市北部の観測点の写真を示す。小型軽量地震計は露岩上に固定されている。地震計保護と雨滴によるノイズ軽減のため、ビニール袋とウレタンフォームで包んだ上に、雑草等をかぶせている。地震計と記録装置間のケーブルは、対鼠処理を施している。手前のボック
ス中の手前に置かれているのが低消費電力記録装置であり、CF カードが 4 枚装着されている。その下に単一乾電池 8 本パックが置かれている。初めての冬越えであり、必要量の倍程度に当たる 4 パックを用いた。
設置の手間を軽減するために、当初、地震計は、露岩上などに合成樹脂で固定した。しかしながら、設置時に岩盤がぬれていた場合など、固定が十分ではなく、設置の数週間後の初期トラブルの調査時に、地震計が倒れている場合が 2 観測点で見られた。
c) ノイズレベル
約 1 ヶ月後に、アクセス可能な観測点を回ってデータ回収と電池交換を行ったが、回収したデータから計算された、夜間と昼間のノイズレベルを図 3(P78)に示す。多くの点では、昼夜とも、ノイズレベルは 10 - 7 (m/s)以下と小さく、良好な観測点であることが分かる。
電池の消耗もほぼ予想どおりであることも確認できた。
2) 活火山地域高品位データ観測装置の整備
平成 19 年度に検討し、選定した 4 か所の観測坑道と 2 か所の観測井に活火山地域高品位データ観測装置を設置した。観測点の位置を図 4(P79)に示した。
4 か所の観測坑道は長さが 20m であり、既設の坑道内部に 3 成分の地震計（1Hz）と傾斜計が配置されている。AD 変換装置を抗奥の地震計のそばに取り付け、地震計ケーブル74

長は 1m とした（図 5、P79）。また、制御装置を観測坑道の入口の送信機室に設置した。
制御装置のコンロールユニットと電源装置の例を図 6(P80)および 7 に示した。AD 変換装置と制御装置はケーブル長 30m の CAN バスケーブルで接続した。図 8(P81)に活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置と従来の機種の AD 変換装置によって観測された微動のスペクトルを比較して示した。いずれもサンプリング周波数は 200Hz である。高周側の振幅が活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置で大きいのはカットオフ周波数が 80Hz のローパスフィルターが使用されているのに対し、従来の機種の AD 変換装置では、それよりも低域側から低減させるフィルターが使用されており、フィルターの特性の違いによるものである。いずれも商用電源から漏えいしたとみられる 60Hz のピークをもつ。60Hz 付近の帯域に比べ 60Hz ピークの振幅は、従来の機種の AD 変換装置では約 30倍となっているのに対し、活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置で約 10 倍と低く抑えられていることが分かる。この試験では同じ地震計に異なる 2 台の AD 変換装置を接続しており、長い信号ケーブルにより接続されている従来の機種の AD 変換装置を切り離すことによりさらに 60Hz に現れるピークを低くすることができる。
2 か所の観測井の深さは約 90m である。観測井の孔底には地震計、傾斜計、温度計が耐圧容器に収容され、これらのセンサーの信号はケーブルにより出力されている。AD 変換装置をセンサーとともに孔底のセンサーと耐圧容器に収容し、CAN バスケーブルにより、地上へ送信するのが理想であるが、耐圧容器の引き上げと再設置には多大な労力と経費を要するので、AD 変換装置はこれまでと同様に地上に設置した。この場合、60Hz にあらわれる電気的なノイズをあまり低く抑えることができなかった。しかし、活火山地域高品位データ観測装置では AD 変換器の分解能が向上しているので、これまでと比べ格段に高品位のデータが観測できるようになった。図 9(P82)に傾斜計によって観測された潮汐変化を活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置と従来の機種の AD 変換装置で比較して示した。全体としてはほぼ同様の変化を記録しているが、従来の機種の AD 変換装置では分解能が 80μV 程度であるため、記録の中に、1 ビット刻みの変化がみられるが、活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置ではスムーズな記録となっている。
以上のように、活火山地域高品位データ観測装置の整備により、観測データが高品位化できたことが確認できた。
(c) 結論ならびに今後の課題
活断層集中域において稠密地震観測点を 45 カ所設置し、約 1 ヶ月後にアクセス可能な観測点のデータ回収と電池交換を行った。回収されたデータから計算された、各観測点のノイズレベルは 10 - 7 (m/s)以下と小さい点が多く、良好な観測網が構築できたことが確認された。
桜島および姶良カルデラ周辺に活火山地域高品位データ観測装置を設置することにより、高分解能でノイズの少ないデータを取得できることが示された。一方、依然として観測点の絶対数が少ないので、臨時地震観測などを工夫する必要がある。
(d) 引用文献なし
75(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表
発表成果(発表題目、口頭・ポスタ

発表場所

発表者氏名

(学会等名)

ー発表の別)

発表時期

近畿地方中北部

飯尾能久、片尾浩、中尾節郎、京都市(防2009 年 2における臨時地

西村和浩、三浦勉、平野憲雄、

災研究所研

月

震観測(口頭)藤田安良、近藤和男、山崎友也、 究 発 表 講 演
冨阪和秀、澤田麻沙代、辰己賢

国際・国内の別
国内会)

一、加茂正人、澁谷拓郎、加納靖之
学会誌・雑誌等における論文掲載なし
マスコミ等における報道・掲載
なし(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定
1) 特許出願
なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定
なし(3) 平成２１年度業務計画案
稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し、高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求め、これらの精細な空間変化等から活断層の深部構造を推定する。桜島・姶
良カルデラ周辺においても震源分布とメカニズム解を求め、マグマ蓄積と周辺応力場との関係を考察する。阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、またマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため阿蘇カルデラ内外にも地震観測点とGPS 観測点を設置する。

76

図1

活断層集中域における稠密地震観測点(黄)と定常観測点(赤)の分布

図2

稠密地震観測点の例

77

図378

BWD1BWD2BWD3BWD9BWE1BWE2BWE3BWE4BWE5BWE6BWE8BWE9BWD2BWD3BWD9BWE1BWE2BWE3BWE4BWE5BWE6BWE8BWE9BWC2BWC1BWB9BWB8BWB7BWB6BWB5BWB4BWB3BWB2BWB1BWA9BWA8BWA7BWA6BWA5BWA4BWA3BWA2BWA1BWC90.0
BWD10.5
BWC81.0

BWC91.5BWC42.0

BWC82.5BWC33.0

BWC4ﾉｲｽﾞﾚﾍﾞﾙ(at 12:00）

BWC3BWC2BWC1BWB9BWB8BWB7BWB6BWB5BWB4BWB3BWB2BWB1BWA9BWA8BWA7BWA6BWA5BWA4BWA3)
0.0

BWA2BWA1

実効感度( g μﾉｲｽﾞﾚﾍﾞﾙ(at 00:00）

3.0
観測点

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

観測点

観測点のノイズレベルの例。縦軸は対数スケールで表したノイズ振幅。上側は夜間の 4 時間、下側は昼間の 4 時間の RMS 片振幅をプロット。横軸は観測点番号。

姶良カルデラ

桜島火山

図4

桜島・姶良カルデラ周辺における活火山地域高品位データ観測装置配置図（赤丸）。

白丸は既設観測点。

図5

観測坑道の抗奥に設置された活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置

79

図6

観測坑道の入口に設置された活火山地域高品位データ観測装置の制御装置（コントロールユニット）

図7

観測坑道の入口に設置された活火山地域高品位データ観測装置の制御装置（電源ユニット）80

1E-760Hz

1E-8

1E-9

1E-10

LF2000

1E-11
1E-70.1

11010060Hz

1E-8

1E-9

1E-10LT8500

1E-110.1

110100周波数（Hz)図8

活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置（上）と従来の機種の AD 変換装置（下）によって観測された微動のスペクトルの比較。

81

Tilt (μrad)-24.1-24.1-24.2-24.2-24.3-24.3-24.4-24.4

KOM-BL LT8500
KOM-BL LF2000-24.5

3/26-24.52009
図9

活火山地域高品位データ観測装置の AD 変換装置（青）と従来の機種の AD 変換装置（赤）によって観測された傾斜変動記録の比較。潮汐変化を示す。

82