３.４.２

海域活構造の地形地質調査

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・277(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ５ヵ年の年次実施計画
1) 平成２０年度
2) 平成２１年度
3) 平成２２年度
4) 平成２３年度
5) 平成２４年度(e) 平成２１年度業務目的(2)

平成２１年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・278(a) 業務の要約(b) 業務の成果(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２２年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・286

276

(1) 業務の内容(a) 業務題目

海域活構造の地形地質調査(b) 担当者所属機関

役職

氏名

メールアドレス

活断層・地震研究センター

研究センター長

岡村 行信

okamura-y@aist.go.jp

地質情報研究部門

副研究部門長池原 研

活断層・地震研究センター

契約職員

木村 治夫

地質情報研究部門

研究員

井上 卓彦

独立行政法人産業技術総合研究所(c) 業務の目的
ひずみ集中帯の海域において、浅層音波探査やマルチビーム音響測深機による精密海底地形調査等を実施する。その情報を基に詳細な海底微地形図を作成し、断層と地形との関係から断層の平面的な分布を明らかにする。
(d) ５ヵ年の年次実施計画
1) 平成２０年度：1964 年新潟地震（Ms=7.5）は、日本海東縁のひずみ集中帯である新潟県粟島周辺海域を震源域として発生した。震源域を含む粟島周辺海域では、旧地質調査所が海洋地質図を作成するための深度 1km 程度までを対象とした数多くのシングルチャネル音波探査を行っているが、粟島周辺海域の海底活断層及びその周辺の海底地質構造のさらに詳細な情報を取得するため、深度 100m 程度までの浅層地下地質構造を詳細にイメージングできるブーマーを音源とする浅層高分解能音波探査を東西 9 測線・南北 2 測線の総測線長 240 km にわたって実施した。得られた音波断面には、東翼が急傾斜で西翼が緩傾斜である非対称な数列の北北東－南南西走向の断面形状を持つ活動的背斜構造が認められ、西傾斜の断層の上盤に形成された断層関連褶曲であると解釈した。
2) 平成２１年度：平成 20 年度に高分解能音波探査を実施した粟島周辺で、ピストンコアを用いて堆積物を採取し、その年代測定から堆積速度を推定し、音波探査断面で観察された断層の変位速度を明らかにする。
3) 平成２２年度：完新世堆積物が厚い新潟沖で、1964 年新潟地震に関連した断層の極浅層音波探査（測線長約 500km、25km×20 本）を実施し、完新世の断層の変位を確認する。
4) 平成２３年度：粟島周辺の約 200 平方キロ程度の範囲で詳細な海底微地形図を作成し、断層と地形との関係を明らかにすることによって、断層の平面的な分布を解明する。
5) 平成２４年度：新潟沖大陸棚の約 200 平方キロ程度の範囲で詳細な海底微地形図を作成し、断層と地形との関係を明らかにすることによって、断層の平面的な分布を解明する。
(e) 平成２１年度業務目的
平成 20 年度に高分解能音波探査を実施した粟島周辺で、ピストンコアを用いて堆積物277

を採取し、その年代測定から堆積速度を推定し、音波探査断面で観察された断層の変位速度を明らかにする。
(2) 平成２１年度の成果(a) 業務の要約
粟島南方沖陸棚上から 3 本の長さ 4.5〜6m のピストンコア試料を採取し、試料中に含まれる貝殻片による年代測定を実施した。得られた試料はすべて完新世の堆積物で、均質な泥層からなる上部層と生物擾乱の著しい砂質シルト層からなる下部層に区分できる。年代測定結果は 3 本のコアとも、上部層／下部層の境界がおよそ 1 万年前であることを示した。
昨年度得た音波探査断面上に認められる顕著な不整合面は厚さ 15-20m の地層に覆われているが、その上部が約 1 万年間の堆積物であることが明らかになったことから、不整合の年代は約 18,000 年前の最終氷期極大期に対比できると考えた。活断層は不整合面に約 10mの変位量を与えていることから、活断層の垂直変位速度は千年で 0.5-0.6 m と推定した。
(b) 業務の成果
平成 20 年度に実施した高分解能音波探査記録に時間目盛を入れ，観察された断層の変位速度を明らかにするため、粟島南方沖陸棚上において、ピストンコアラーによる海底堆積物採取を行った。昨年度実施した粟島周辺の測線から、完新統と考えられる堆積物の分布と層厚、断層や変形帯の分布、港からの往復も含めた作業時間を考慮し、もっとも南の北西−南東測線上において 4 地点の候補地点を選定し、このうちの 3 地点で試料採取する計画を立てた（図 1，2）。試料採取作業は、復建調査設計株式会社に依頼し、同社の保有するピストンコアラーにより行った。試料採取地点の位置と水深は、表 1 に示した。コア
ラー長は既存データから予想される完新統の層厚を考慮して 8m を基本としたが、実際に採取された試料の長さはおよそ 4〜6.3m であった。なお、地点 AWA-D では最初の採取作業で得られた試料がおよそ 4m と短かったため、再度試料採取を試み、およそ 5m の試料を得た。

278

図1

表1

海底堆積物コア試料採取地点

試料採取地点の位置と水深及び採取試料長

279

図2

2008 年の高分解能音波探査記録上での採泥点位置
地点 AWA-A を除く 3 地点で試料採取を行った。

採取された試料は、現場でおよそ 1m 毎に分割し、試料が変形しないように厳重に梱包して、つくば（産業技術総合研究所）に搬送した。産業技術総合研究所で試料を半割後、肉眼記載と軟 X 線写真撮影用スラブの採取と年代測定用試料の採取を行った。年代測定には、堆積物試料中に含まれる貝殻片を主に用いた。それらの試料は、（株）地球科学研究所を通じてアメリカの Beta Analytic 社に依頼し、加速度質量分析法による放射性炭素年代測定を行った。測定結果は表 2 に示した．
得られた 3 本の海底堆積物コアは基本的に同じ層序を示し、大きく 2 つの岩相に区分される（図 3）。均質な泥層からなる上部層は一般に貝殻片などもほとんど含まず、年代データに乏しいが、地点 AWA-B では上部層からいくつかの年代値が得られている。下位の堆積物から混入したと考えられる古い年代を示すデータ（表 2 で＊をつけたもの）を削除す
ると上部層の堆積速度は 29−95cm/千年程度であることがわかる（図 4，5）。これに対して、著しい生物擾乱を持ち、頻繁に貝殻片を含む砂質シルトからなる下部層は、上部層よりも大きい堆積速度（160cm/千年）を持つことがわかった（図 4）。上部層と下部層の境界は生物擾乱により乱されているが比較的明瞭であり（図 6）、3 本のコアの下部層の年代から、その境界は 3 本のコアともおよそ 1 万年前であることが判明した。

280

図3

図4

採取コアの岩相と年代

コア AWA-B の年代測定結果281図5表2

コア AWA-C の年代測定結果

年代測定結果このような岩相及び堆積速度の変化は、海水準上昇に伴う沿岸侵食による粗粒（砂質）粒子の供給が止まったことに対応すると考えられる。実際、新潟沖沿岸域におけるボーリングコアにおいて海進に伴う侵食面の上への堆積開始はおよそ 1 万年前である（産総研の調査結果，未公表）。沿岸域の侵食に伴う大量の粗流粒子の沖合への輸送が下部層の砂質シルトを急速に堆積させた。すなわち、下部層は海水準上昇期の堆積物であり、上部層は高海水準期の堆積物と判断できる。

282

図6

コア AWA-D-2 の上部層／下部層岩相境界

図7

3 本のコア採取地点の音波探査断面

昨年度得られた A9 測線の音波探査断面には、明瞭な不整合が認められる（図 7）。 AWA-Bのコア採取地点では、不整合を覆う地層の厚さは約 14 m と推定される。一方、コアでは海底下 5m の堆積物から約 10,000 万年前の年代が得られており、その下位の堆積速度は1.6m/1000 年と推定されたことから、約 1 万年前の地層から不整合面までの約 9m の厚さの堆積物は一定の堆積速度で形成されたとすると 5000-6000 年間で堆積し、不整合の年代は 15,000〜16,000 年前と推定される。実際には海水準変動の影響で堆積速度がかなり変動した可能性が高いことから、海水準が最も低下した約 18,000 年前の最終氷期極大期が、音波探査で認められる不整合に対比できると考えられる。

283

図8

活断層を横断する A9 測線の音波探査断面の拡大図

同じ測線上の音波探査断面では、不整合面が活断層の両側で垂直方向に約 10m 変位している。不整合面の年代を 18,000 年とすると、変位速度は 0.5-0.6 m/千年と推定される。また、同じ断面で、海底面に約 1.5m の変位が認められる。これを新潟地震時の変位と仮定
すると、最終氷期以降の約 10m の断層変位は、約 6-7 回の同じ大きさの変位が繰り返すことによって形成され、その発生間隔は 2500〜3000 年と推定される。ただしこの推定は、現在認められる海底の段差が新潟地震時の海底の変位量であること、またこの活断層の活動時には毎回同じ変位量が海底に現れることを仮定している。
岡村ほか 1) は新潟沖陸棚の地質構造の議論の中で、地層探査記録中の最終氷期最盛期に形成されたと考えられる侵食面を覆う堆積物からなるユニットを認めた。このユニットはわずかに内部反射面を持つが基本的には音響的透明層からなる。このユニットに覆われる侵食面は外側陸棚で露出するので、岡村ほか 1) はこれを最終氷期最盛期の約 1.8 万年前のものと考えた。また、池原ほか 2) はこのユニットに相当する音響的透明層の層厚分布を示した。各コア採取地点の層厚から、今回の上部層、下部層ともこのユニットの堆積物に対応すると考えられる。一方、地層探査記録のこのユニットの下部には時折、連続性の悪い内部反射面が認められる。今回得られた上部層の岩相は均質であり、内部反射面を作るような物性変化は期待できない。したがって、連続性のよくない内部反射面の上面が上部層と下部層の境界にあたる可能性が高い。岡村ほか 1) は最終氷期最盛期の侵食面の変位量から、粟島南方の活断層の平均変位速度を 0.7m/千年と、さらに新潟地震時の断層変位量（3−5m：Hirasawa 3) ，Aki 4) ，Abe 5) ）から地震の間隔を 4000−7000 年より短いと推定した。
(c) 結論並びに今後の課題
平成 21 年度に得られた堆積物試料と、平成 20 年度に得られた高分解能音波探査断面を比較することによって、粟島東方に発達する活断層の変位速度は 0.5-0.6 m/千年であると284

推定した。また、地震の発生間隔が 2500 から 3000 年であることも推定できた。しかしながら、高分解能音波探査断面で認められた不整合面の年代を直接決定することはできておらず、18,000 年と仮定している。今後、コア試料で得られた約 1 万年前の岩相境界が断面上で対比でき、広域的に追跡できると、断層の活動度や活動間隔の推定精度を向上させることができる。また、上部層では年代測定に適した試料がほとんど得られなかったため、今回の調査で得られた堆積速度に関する情報は必ずしも十分ではない。新潟沖ではさらに南側の透明層の層厚が厚い地点から採取された 3 本の堆積物コアが存在する。より完新世における堆積速度が速いと考えられるこれらのコアの一部では、船上の肉眼記載により貝殻片の存在が報告されている（中嶋ほか 6 ））．これらのコアの堆積速度決定を行い、地層探査記録と高分解能音波探査記録とを統合的に解釈することで、より実年代データの入った議論が可能となると考える。これら二点について、さらに検討を進める必要がある。
(d) 引用文献
1) 岡村行信，佐藤幹夫，宮崎純一：新潟沖大陸棚の活構造−特に新潟地震との関係について．地震 2，Vol.46，pp.413-423，1994．
2) 池原研，片山肇，中嶋健：粟島周辺表層堆積図及び同説明書．海洋地質図，No.42，

地質調査所，1994．
3) Hirasawa, T.: Source mechanism of the Niigata Earthquake of June 16, 1964, asderived from body waves. Journal of Physics of Earth, Vol.13, pp.35-66, 1965.
4) Aki, K.: Generation and propagation of G waves from the Niigata Earthquake ofJune 16, 1964. Part 2. Estimation of earthquake movement, released energy, andstress-strain drop from the G wave spectrum. Bulletin of Earthquake ResearchInstitute, Vol.44, pp.73-88, 1966.
5) Abe, K.: Re-examination of the fault model for the Niigata earthquake of 1964.
Journal of Physics of Earth, Vol.23, pp.349-366, 1975
6) 中嶋健，片山肇，池原

研：GH93 航海の堆積物．岡村行信編，日本海中部東縁部

大陸棚周辺海域の海洋地質学的研究

平成 5 年度研究概要報告書，地質調査所，pp.148−

173，1994．
(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・ポスター発表の別)
反射法地震探査からみた粟

発表者氏名
木村治夫・岡村行信

島周辺地域の活構造
反射法地震探査からみた粟

木村治夫・岡村行信

島周辺海域の断層褶曲帯の発表場所(学会等名)

発表時期

千葉(日本地球2009 年 5惑星科学連合)

月

日本地質学会2009 年 9月

活動性について285

国際・国内の別
国内
国内

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２２年度業務計画案
平 成 2 0 ～ 2 1 年 度 に確認した粟島周辺の活断層の北方延長に形成されている酒田沖隆起帯周辺で、浅海音波探査を実施し、活断層の分布と変位速度を明らかにする。

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