３ .１ .３

電 磁 気 学的手 法 に よ る ひ ず み 集 中帯 発 生 機 構 解 明 と 機 構解 明 デ ー タ セ ン タ ー

の運用
目

次

(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・77(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
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２４年度業務目的(2)

平成２４年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・79(a)業務の要約(b) 業務の実施方法及び成果
1) 電磁気学的手法によるひずみ集中帯発生機構解明a) 東北地方ひずみ集中帯における比抵抗構造解明b) 日本各地の火山における電磁気観測研究
2) 機構解明データセンターの運用(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 成果の論文発表・口頭発表等(f) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定

76

(1)

業務の内容

(a) 業務題目

電磁気学的手法によるひずみ集中帯発生機構解明と機構解明データセンタ

ーの運用(b) 担当者
所属機関
国立大学法人東京大学

役職

氏名

メールアドレス教授

平田 直

hirata@eri.u-tokyo.ac.jp

同

准教授

上嶋 誠

uyeshima@eri.u-tokyo.ac.jp

同

教授

森田 裕一

morita@eri.u-tokyo.ac.jp

同

助教

小河 勉

ogawa@eri.u-tokyo.ac.jp

同

助教

小山 崇夫

tkoyama@eri.u-tokyo.ac.jp

同

特任研究員

長谷 英彰

hase@eri.u-tokyo.ac.jp

同

特任研究員

相澤 広記

a-zawa@eri.u-tokyo.ac.jp

同助教

加藤 愛太郎akato@eri.u-tokyo.ac.jp

同

助教

蔵下 英司

ekura@eri.u-tokyo.ac.jp

同

助教

中川 茂樹

nakagawa@eri.u-tokyo.ac.jp

同

特任研究員

山谷 祐介

yamayama@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

渡邉 篤志

atsushi@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

宮川 幸治

miyakawa@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

芹澤 正人

serizawa@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

阿部 英二

h-abe@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

中島 剛

nakazima@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

増田 正孝

masudama@eri.u-tokyo.ac.jp

同

技官

小山 茂

skoyama@eri.u-tokyo.ac.jp

地震研究所(c) 業務の目的
ひ ず み 集 中 帯 形 成 に お い て は 、沈 み 込 む 海 洋 性 プ レ ー ト か ら の 脱 水 に よ っ て 供
給 さ れ た 流 体 が 地 殻 や 上 部 マ ン ト ル に 局 在 し 、そ れ が 弱 体 と な っ て ひ ず み 集 中 をも た ら す と 考 え ら れ る た め 、東 北 地 方 日 本 海 側 の ひ ず み 集 中 帯 に お い て 、東 西 に
横 切 る 測 線 で 地 磁 気 地 電 流 （ マ グ ネ ト テ ル リ ク ： MT)法 に よ っ て 比 抵 抗 構 造 探 査を 行 い 、ひ ず み 集 中 帯 の 地 殻・上 部 マ ン ト ル に 存 在 す る 間 隙 流 体 の 精 密 マ ッ ピ ン
グ に 基 づ い て 、ひ ず み 集 中 帯 の 機 構 解 明 を 図 る と と も に 、ひ ず み 集 中 帯 機 構 解 明のために取得される地震・地殻変動・地球電磁気データを管理・公開するためのデータセンターを運用する。
(d) ６か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成１９年度：東北地方日本海側のひずみ集中帯において MT 法に基づく地殻・上部マントルに存在する間隙流体の精密マッピングを行うための比抵抗構造探査装置を整備し、ひずみ集中帯の機構解明を図るために効果的な調査観測測線の検討等を行った。さらにひ77

ずみ集中帯機構解明のために取得される地震・地殻変動・地球電磁気データを管理・公開するためのデータサーバを整備し、その管理・公開手法の検討を行った。
2) 平成２０年度：比抵抗構造探査装置 12 台を用いて、秋田県南部及び山形県北部（鳥海山測線）、山形県中部（庄内－新庄測線）、秋田県南部及び岩手県南部（岩手宮城測線）を
東西に横切る 3 測線で、それぞれ測線長約 50km 程度の広帯域 MT 法観測を実施し、予察的な比抵抗断面を推定した。機構解明データサーバの運用を開始し、地震・地殻変動・地球
電磁気データなどの多項目データの収録・収集をおこない、データベースの構築を開始した。
3) 平成２１年度：平成 20 年度に引き続き、比 抵 抗 構 造 探 査 装 置 1 3 台 を 用 い て 山 形
県 北部 周 辺 を 東 西 に 横 切 る 3 測 線 で 観 測 点 間 隔 約 3 ～ 1 0 k m 及 び 総 測 線 長 約 1 8 0 k m
程 度 の 広 帯 域 MT 法 観 測 を 実 施 し 、 比 抵 抗 構 造 を 推 定 し た 。 ま た 、 霧 島 火 山 、 富
士 山 、桜 島 等 で 比 抵 抗 構 造 探 査 や 自 然 電 位 観 測 等 を 実 施 し 、地 下 流 体 の 存 在 や その 流 動 を 検 出 し 、地 殻 活 動 と の 関 連 性 を 調 べ た 。機 構 解 明 デ ー タ サ ー バ を 用 い て 、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目データの収録・収集を行い、データベースの運用を継続した。
4) 平成２２年度：比抵抗構造探査装置約 10 台を用いて、平成 21 年度に実施した山形県北部、秋田県南部での補充観測を行うとともに、新潟県北部、山形県南部、福島県中部を東西に横切る測線で観測点間隔約 7～10km 及び測線長約 100km 程度の広帯域 MT 法観測を実施
し、比抵抗構造を推定した。また、霧島山、桜島、伊豆大島等で比抵抗構造探査や MT 連続
観測、自然電位観測、重力観測等を実施し、地下流体の存在やその流動を検出し、地殻活動との関連性を調べた。機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目データの収録・収集を行い、データベースの運用を継続した。
5) 平成２３年度：平成 22 年度までに取得した秋田県南部、山形県中北部、新潟県北部－
山形県南部－福島県中部を東西に横切る測線や、桜島、霧島、伊豆大島各火山での MT 法観
測データの解析を進め、東北データについて 2 次元インバージョンによって比抵抗構造を推定した。この比抵抗インバージョン解析のために必要な、十分な機能をもった計算サー
バを導入すると共に、新潟県北部－山形県南部－福島県中部を東西に横切る測線、霧島地域で補充観測を実施した。また、三宅島、富士山周辺域等で比抵抗構造探査や自然電位観測等を実施し、地下流体の存在やその流動を検出し、地殻活動との関連性を調べた。また、
これまでの成果の普及と関連分野の最新の知見の収集のために、国内外の学会等で研究発表を行った。機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目データの収録・収集を行い、データベースの運用を継続した。また、データを効率的に流通させるためのデータ利用システムをデータサーバ上に構築した。
6) 平成２４年度： 平 成 ２ ３ 年 度 ま で に 取 得 し た 秋 田 県 南 部 、 山 形 県 中 北 部 、 新 潟
県 北 部 － 山 形 県 南 部 － 福 島 県 中 部 を 東 西 に 横 切 る 測 線 や 、桜 島 、霧 島 山 、伊 豆 大島 、富 士 山 等 の 火 山 で の Ｍ Ｔ 法 観 測 デ ー タ の 解 析 を 進 め 、比 抵 抗 構 造 を 推 定 す る 。
必要に応じて、上記各地での補充観測を実施する。また、三宅島、浅間山で比抵
抗 構 造 探 査 や 自 然 電 位 観 測 等 を 実 施 し 、地 下 流 体 の 存 在 や そ の 流 動 を 検 出 し 、地殻 活 動 と の 関 連 性 を 調 べ る 。ま た 、国 内 外 の 学 会 等 に お い て 、今 ま で に 得 た 研 究
成 果 を 発 表 し 、新 た な 専 門 的 知 見 を 得 、成 果 の 取 り ま と め に 反 映 さ せ る 。機 構 解
78

明 デ ー タ サ ー バ を 用 い て 、地 震・地 殻 変 動・地 球 電 磁 気 デ ー タ な ど の 多 項 目 デ ータの収録・収集を行い、データベースの運用を継続する。
(e) 平成２４年度業務目的
平成 23 年度までに取得した秋田県南部、山形県中北部、新潟県北部－山形県南部－福島
県中部を東西に横切る測線や、桜島、霧島山、伊豆大島、富士山等の火山での MT 法観測データの解析を進め、比抵抗構造を推定する。必要に応じて、上記各地での補充観測を実施する。また、三宅島、浅間山で比抵抗構造探査や自然電位観測等を実施し、地下流体の存在やその流動を検出し、地殻活動との関連性を調べる。また、国内外の学会等において、今までに得た研究成果を発表し、新たな専門的知見を得、成果の取りまとめに反映させる。
機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目データの収録・収集を行い、データベースの運用を継続する。
(2)

平成２４年度の成果(a) 業務の要約
東北日本海側のひずみ集中帯の地下深部構造を明らかにするため、昨年度に引き続き新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線データについて 2 次元解析を実施し、2 次元
深部比抵抗構造を決定した。また、庄内平野－新庄盆地周辺部における 5 測線の MT 法応答関数ならびに鉛直－水平磁場間の応答関数を用いた 3 次元インバージョン解析を開始し、地域の広域的 3 次元比抵抗構造の推定を目指した。
また、桜島、霧島山周辺域における広帯域 MT 法連続観測や、富士山周辺域における広帯
域 MT 法観測ならびに広帯域 MT 法連続観測、三宅島、浅間山における自然電位マッピング
観測、広帯域 MT 法観測を行い、火山流体の存在と移動・その変化の検出を図った。
機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目デー
タの収録・収集を行い、データベースの運用を継続した。また、データを効率的に流通させるためのデータ利用システムをデータサーバ上に構築した。
(b) 業務の実施方法及び成果
1) 電磁気学的手法によるひずみ集中帯発生機構解明a) 東北地方ひずみ集中帯における比抵抗構造解明
平成 23 年度までに鳥海山を横切る鳥海測線(CHK: 11 観測点)と酒田市から金山町へ至る
酒田測線(SKT：8 観測点）、庄内から新庄へ至る新庄測線(SNJ: 11 観測点)、鶴岡市から尾花沢市に至る鶴岡測線(TRK：9 観測点)、鶴岡市から月山を横切り天童市に至る月山測線(GSS：19 観測点）と新潟県村上市から米沢盆地を経て福島県相馬市に至る米沢測線(YNZ:27
観測点）の 6 測線、全 85 観測点における MT 観測を実施した(図 1、P95)。測定は本計画で整備された Metronix 社製の広帯域 MT 観測装置(ADU-07)と同社製インダクションコイル
(MFS06)のほか、地震研究所や他機関が所有している Phoenix Geophysics 社製広帯域 MT
観測装置(MTU-5)と同社製インダクションコイル(MTC50)をあわせて使用し、電場水平 2 成分、磁場 3 成分の測定を行った。
平成 23 年度においては，それまでに測定されたデータを用い、各測線ごとの MT 周波数79

応答関数（インピーダンステンソル）から二次元構造解析を行っていた。まず、庄内平野・新庄盆地周辺域の 5 測線（CHK、SKT、SNJ、TRO、GSS）の構造解析からは、庄内東縁断層が分布する領域から東に落ちる低比抵抗帯が見出されたほか 1),2) 、月山の火山活動との関連性が指摘される月山周辺直下から東に傾き落ちるように位置している低比抵抗帯が見出された。このように MT 法観測で得られるデータの構造解析は、従来二次元構造を仮定した二次元インバージョンによる推定が主流であったが、本来三次元的な構造を成している地域
では、二次元の仮定を満足するためのデータの除外や、深度によって走向が異なる場合に解釈が困難になるなどの問題があった。そこで、本年度においては、米沢測線（YNZ）につ
いてはさらにデータの吟味を行って二次元解析を継続する一方、庄内平野・新庄盆地周辺
域の 5 測線（CHK、SKT、SNJ、TRO、GSS）については、昨年度に整備を行った十分な計算能力を持った比抵抗構造計算サーバならびに三次元インバージョンコードを用いた三次元構
造解析を開始した。
ⅰ) 米沢測線における二次元構造解析
新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線のデータについて、全 24 観測点のデータ
用いて、MT 周波数応答関数（インピーダンステンソル）から、二次元構造解析を行った。
MT 周波数応答関数の推定では、汎用の周波数応答関数ロバスト推定アルゴリズム 3) を用い、観測点固有の磁場ノイズや電磁場間に相関のあるノイズが存在することによるバイアスを軽減 す る ため 、 リ モー トリ フ ァ レン ス 処 理 4) を行 っ た 。全 周 波 数デ ータ を 用 い て phasetensor 解析 5) から二次元 regional strike の走向を決定し、その走向に回転した MT 周波数応答関数を用い、static shift 効果を考慮に入れた ABIC 二次元インバージョンコード
6)を用いて構造を推定した。解析では、TM モードデータのみを用いた。推定された構造（図2、P96）は、昨年度までに得られていた構造からその特徴的な構造の形状や比抵抗値に若干の相違は認められるものの、大局的には昨年度までの結果を大きく変えるものではなく、深発地震分布で特徴づけられる沈み込む太平洋プレートの直上から、島弧中軸部火山フロント域（測線のすぐ北側に蔵王山が位置する）、背弧側へむけて低比抵抗域が連続して存在しているかのようなイメージが得られている。低比抵抗域は、水、メルト、ないしは水を含んだメルトを表していると考えられ、それらの地下流体が火山形成や GPS の解析から求められた島弧中軸部、背弧部でのひずみ集中帯形成 7) に重要な役割を果たしていると推定される。
ⅱ) 庄内平野－新庄盆地周辺域での三次元構造解析
平成 23 年度までに庄内平野－新庄盆地周辺域での 5 測線上の観測データを用いて MT 周
波数応答関数（インピーダンステンソル）から、二次元構造解析を行っていた。MT 周波数応答関数の導出や二次元走向決定法、二次元インバージョンの方法は、基本的には a)ⅰ）
で記述した方法に従った。庄内平野－新庄盆地周辺域では、浅部構造を反映した周期 10秒までの短周期と深部構造を反映した周期 10 秒以上の長周期ではその二次元走向が異なっていた。このため、二次元構造決定の際には、深部構造の解明を目指して周期 10 秒以上のデータから決定した二次元走向を用いることにしていた。構造は昨年度の報告に掲載済
みであるのでここで再掲しないが、庄内東縁断層が分布する領域から東に落ちる低比抵抗80帯が見出されたほか 1),2) 、月山の火山活動との関連性が指摘される月山周辺直下から東に傾き落ちるように位置している低比抵抗帯が見出されていた。
比抵抗構造が二次元であるなら、磁場鉛直成分と磁場水平二成分間の周波数応答関数である磁場変換関数から求められるインダクションベクトル 7) は、二次元走向に直交する二次元基線に沿う方向のみを指すはずである。これは、インダクションベクトルが横方向の比抵抗構造の変化に敏感であり、より電気の流れやすい低比抵抗領域の方向を指す性質があるため、純粋な二次元においては二次元基線方向にのみ比抵抗が変化するためによる。
しかし、庄内平野－新庄盆地周辺域において、実際には図 6( P104）に示すように基線方向に斜交ないしは直交するインダクションベクトルが決定されていて、これは、二次元イ
ンバージョン解析において二次元走向として採用した N22.5°E から N32.5°E の方向にも比抵抗が変化していることを意味する。
このように当該地域において、顕著な三次元性が認められるため、MT 周波数応答関数（インピーダンステンソル）や磁場変換関数から三次元構造を推定するデータスペース OCCAM
三次元インバージョンコード 8),9) を用いた三次元構造推定を開始した。鳥海測線から月山測線に至る全 58 観測点から良好な応答関数が得られた 56 観測点を選定し、周期 0.015 秒
から 1000 秒までの 17 周期、MT 周波数応答関数（インピーダンステンソル）8 成分(Zxx、Zxy、Zyx、Zyy の実部虚部それぞれ 4 成分)と磁場変換関数 4 成分(Tzx、Tzy の実部虚部それぞれ 2 成分)を解析に用いることにした。比抵抗モデルブロックの分割数は 52(東西方向)
× 57(南北方向) × 31(鉛直方向)とし、あわせて、モデルブロック数は 91,884 となった。
水平グリッドは、ターゲット域周辺の海岸線の走向に合わせるように時計回りに 20 度回転
させ、観測点が分布するターゲット領域で 2.5km 間隔とし、ターゲット領域外から遠方に離れるに従い順次間隔が広くなるように設定した(図 3a, b P97)。また、垂直方向のグリ
ットも表層から深部に向かって順次間隔が広くなるように設定した。MT 周波数応答関数や磁場変換関数は、ターゲット領域周囲の海陸分布に大きく依存するため、上記のモデル分割に従って海水が存在するブロックを決め、海水の比抵抗を 0.25Ωm に固定し、陸地部分の初期比抵抗値を 100Ωm とした。
以上の設定でインバージョンを行ったところ、このままでは MT 周波数応答関数のみを再現して磁場変換関数を説明しないモデルを返す傾向が認められた。このため、MT 周波数応答関数と磁場変換関数について最小誤差（エラーフロアー）設定を変え、まず表層の小スケールの不均質によるスタティック効果の影響を受けにくい磁場変換関数のみを用いてインバージョンを収束させた上で、そこで得られたモデルを初期モデルとして、MT 周波数応答関数と磁場変換関数の両方をインバージョンにかけるなど、より良くデータを説明するモデルの構築を目指して試行錯誤を繰り返している。ここでは、その中間段階の構造であるが、磁場変換関数のみを用いて推定された各深さでの比抵抗分布平面図を図
4a-4f(P98～100)に示し、鳥海測線から月山測線に至る 5 測線の鉛直断面図を図 5a-5e(P101～103)に示す。磁場変換関数に対する最小誤差設定を 4%として、データフィットは RMS 残差として 7.4 であった。図 6(P104)に周期 256 秒の実部インダクションベクトルについての観測値とモデル計算値との比較の例を示す。断面図を見ると、昨年度まで示していた二次元断面図に表れていた性質がそのまま現在の三次元解析の結果にも表れていて、1894 年
庄内地震を引き起こしたとされる庄内東縁断層系のうち、新庄測線のところで東に傾き落81

ちる低比抵抗帯の強度が最も強くなっている。その両側の酒田測線、鶴岡測線においてもその東側の中部地殻あたりに低比抵抗域が認められるがその西側表層へのつながりはあまり明瞭ではない。新庄測線近傍で流体が最もよく連結して存在することで低比抵抗帯が形成されていて、流体連結度の高さから新庄測線周辺域で断層に沿って最も変形が進行しているものと推定される。一方、本観測域では最も南に位置する月山測線では、月山の東側
中部地殻からさらに東に傾き落ちる低比抵抗帯がとらえられていて、月山火山へ流体を供給する経路がとらえられている可能性がある。
b) 日本各地の火山における電磁気観測研究ⅰ) 桜島周辺域における広帯域 MT 法連続観測2010 年 2～6 月に比抵抗構造の時間変化を推定するため 6 点で広帯域 MT 連続観測をおこなった(図 7、P105)。このうち 4～6 月の 3 か月間は特に欠測が少なく安定したデータを取得することができた。時間変化推定には、まず、基準となる信頼性の高い 3 次元比抵抗構造を決定することが必要であると考え、期間全体のデータをスタックし精度の高い MT 周波数応答関数及び地磁気変換関数を求め、それらを 3 次元比抵抗インバージョンコード 10)を用いて逆解析した。モデルでは空気を 10 8 Ωm のブロックで近似し、地形を階段状に表現した。海水及び海底地形もモデルに組み込み、海水の比抵抗を固定し、陸地の初期比抵
抗値を 1000 Ωm としてインバージョンを実行した。インピーダンスに 10%、地磁気変換関数に 5%のエラーバーを与えインバージョンを行った結果、RMS 残差が 1.53 まで下がった。
図 8、9(P105,106)に、データとモデル構造からの計算値の比較を示す。また、図 10、11(P107,108)に得られた比抵抗構造を示す。推定された構造の特徴は、深さ 3～6 km、北岳の下に低比抵抗体が存在することである。最近の GPS 繰り返し観測ではこの低比抵抗体の水平位置下部に圧力源が推定されており 11) 今後対応を検討したい。桜島島外の構造については直上に観測点が存在しないこともあり、どこまで拘束されているか、今後注意深くテストする必要がある。さらに今後、得られた 3 次元比抵抗構造を初期モデルとして、比抵抗の時間変化を推定する予定である。
ⅱ) 霧島山周辺域における MT 構造探査・広帯域 MT 法連続観測2010 年 7～8 月に 18 点の広帯域 MT 探査を、2011 年 1 月に生じた新燃岳噴火後の 2011
年 3～4 月に 11 点の広帯域 MT 探査を行った。これらのデータを、過去の、えびの群発地震
をターゲットとした MT データ 12) 、大霧地熱地域をターゲットとした稠密 MT データ 13) と併せ 3 次元比抵抗構造解析を行った。観測点分布を図 12(P108)に示す。構造解析ではこの中からデータが良質な 53 点を選定し使用した。
霧島火山群では北部のほとんどの観測点で Z xy (南北電流のモード)の位相が長周期側で90 度を超えてしまうことが分かった(図 13、P109)。こうしたデータの出現は MT 解析における異常位相問題と呼ばれるトピックであり、3 次元性が非常に強い大規模構造が存在することを示唆している。フィールドで観測される異常位相をインバージョンでモデリング
した研究例は過去に無いが、本解析では 3 次元比抵抗インバージョンコード 10) を用いて、異常位相も含め得られた MT データを説明する比抵抗構造推定を試みた。モデルでは空気を
10 8 Ωm のブロックで近似し、地形を階段状に表現した。海水及び海底地形もモデルに組82

み込み、陸地の初期比抵抗値を 1000 Ωm としてインバージョンを実行した。
最初に、インピーダンスに 10％、地磁気変換関数に 20％のエラーバーを与え予察的な
インバージョンを行った結果、RMS 残差が 2.60 まで下がるものの、異常位相を全く説明できないことが分かった。これは通常の手法では 3 次元性が非常に強い霧島の MT データを説明する比抵抗構造が得られないことを示している。そこで、異常位相のエラーバーを 2％と厳しく拘束を与え iteration を繰り返し、RMS 残差が安定した段階でエラーバーを元に戻し、iteration を再開するという、2 段階のインバージョンを行った。この結果、RMS 残差が 1.91 まで下がり、異常位相も説明する(図 14、P110) 3 次元比抵抗構造が得られた。
得られた構造(図 15，16、P110,111)の特徴は、(1) 新燃岳北西の深さ 10km 以深の低比抵
抗体と、(2) そこから鉛直に立ち上る柱状の低比抵抗体である。柱上の低比抵抗体は東方に傾き、時計回りに回転しながら、硫黄山や新燃岳の方向に伸びている。マグマは低比抵抗体内部を上昇するという考えに基づき、2011 年新燃岳の噴出物が深さ 10km の basaltic
andesite と深さ 5km の silicic andesite の混合であるという実験結果 14) 、及び 2011 年噴火時の収縮源の位置 15),16) を考慮し、図 17(P112)のような霧島火山群のマグマ供給系を推測した。御鉢に関しては深部からの低比抵抗体が連続していないため、深さ 15km 以深、もしくは観測点網の外側からマグマが供給されていると推測される。
ⅲ) 富士山における MT 構造探査・広帯域 MT 法連続観測2011 年 6～11 月に 24 点の広帯域 MT 観測を、2012 年 6～7 月に、3 点の広帯域 MT 追加観測を行った。観測点は 2011 年 3 月 15 日に富士山直下で発生した M6.4 地震震源域を中心に配置した。2009 年に行った AMT 探査のデータ、2002～2003 年の広帯域 MT 探査 17) と併せた観測点分布を図 18(P112)に示す。
震源域を横断する測線上のデータを用い、TM モードのデータに 10％のエラーバーを与え 2 次元インバージョン 6) を行った。これに加え、図 18(P112)に示す観測点の中から 85点を選定し、インピーダンスの非対角成分に 10％、インピーダンスの対角成分、地磁気変換関数に 20％のエラーバーを与え、3 次元比抵抗インバージョン 10) を行った。2 次元解析、
3 次元解析とも海水及び海底地形をモデルに組み込み、陸地の初期比抵抗値を 1000 Ωm としてインバージョンを実行した。3 次元解析では空気を 10 8 Ωm のブロックで近似し、地形を階段状に表現した。2011 年 3 月 15 日の地震震源域を横断する測線での 2 次元解析、3次元解析の比較を図 19(P113)に示す。両者とも震源域が低比抵抗となる結果が得られているが、この結果の有意性については今後検討する必要がある。2 次元解析では、富士山の地形の高まりが 2 次元仮定と矛盾するという問題点がある。一方、3 次元解析では、(1) 標
高差が大きく、地形を粗い階段状で表現せざるを得ない、(2) 観測点が広域に存在し、これに対応するため震源域周辺の観測点を間引かざるを得ない、という問題点がある。現在の計算機の能力ではこれらの問題全てを同時に解決することができないため、今後、より良い妥協点を探ると共に、解析においても何らかの工夫が必要である。
ⅳ) 三宅島における MT 構造探査・自然電位観測
三宅島 2000 年噴火前の 1991, 1995, 1996 年には、三宅島全島での自然電位マッピングが行われ、顕著な W 型自然電位異常が安定して存在していたことが確認された 18) 。海岸線
83

付近の電位を 0mV として、高度を上げるに従って、標高約 500m 程度のところで-500～-600mVに落ち込み、さらに（現在はカルデラとなっている）雄山山頂へ向かうと 0～100mV に上昇した。この W 型自然電位異常は、従来、通常流れに伴って正の電荷が運ばれる界面動電現象を介して、地下水の斜面に沿う水流と山頂での噴気活動を伴う熱水対流による上昇流との重ね合わせで説明できると議論されてきた 18) が、地下水流動と界面動電現象の理論計算から、変質帯ないしは熱水帯の低比抵抗帯が山体内下部の正の電位を持ち上げる効果を考慮する必要性が指摘されるようになった 19) 。
三宅島では、1997 年から 2000 年の全島避難の期間まで、島内通信回線を用いた長基線
地電位差観測を実施していた。その中で、海岸線近くの大露池（アカコッコ館）を基準として標高約 400m の村営牧場の電位を連続的にモニターしていた。村営牧場観測点は上記のW 型異常を反映して、噴火前はほぼ-400mV の電位を維持していた。その負の電位は、2000
年 6 月末の最初のマグマ貫入、7 月 8 日のカルデラ形成、さらにその後引き続いて起こった数回の山頂噴火でも大きな変化は無く、8 月 18 日の大噴火の時に約 2 時間で 150mV 上昇
し、-250mV になり、その電位レベルは、観測が途絶える 9 月まで維持されていた 20) 。
この電位変化の確からしさを検証するため、2001 年 8 月、2005 年 3 月に島南南西部の富賀神社からカルデラ壁（気象庁旧火口カメラ）に至る南測線（図 20、P113）、ならびに、島北部の下根崎からカルデラ壁（すおう穴）に至る北測線（図 20、P113）でそれぞれ自然
電位マッピングを行った。その結果、南北測線とも標高 300～600m に至る負異常の極値をとっていたところで電位の上昇が認められ、上記の長基線観測の変化が実証されたほか、2005 年に至ってもその自然電位分布の変化が継続していたことが明らかとなった。このため、さらに 2005 年当時から SO 2 ガスの噴出量が減少し、表面現象からは火山活動が衰退したと考えられる現在において噴火以前の深い W 型電位分布が回復されているかどうかを検証するため、2011 年 9 月に南測線、2011 月 12 月に北測線での自然電位マッピングを実施した。しかし、南測線と北測線は互いに独立していて、それぞれのマッピングのみからでは、測線間の絶対的な電位差は求められない。このため、2012 年 6 月に両測線をつなぐ環状林道測線において自然電位マッピングを実施し、南北測線をつないで自然電位分布を求めた。その結果、現在は図 21(P114)の赤点で示すように雄山の南北でほぼ対称的な W 字型
電位分布をしていることが明らかとなった。これに対して、同じく全島での自然電位マッ
ピングを行った 1995 年には、図 21(P114)の黒点で示すように W 字の山頂周囲の負異常がより深く、南北で非対称であった。このため、2000 年噴火直前から現在までに南山腹で最大 300mV、北山腹で最大 400mV にのぼる電位の上昇がみられたことになった。
この電位変化の原因が、大局的な熱水対流系の変化とあわせて比抵抗構造の変化にあるのかを調べるため、2003～2005 年にかけて実施していた広帯域 MT 法の同一 14 観測点（図21、P114）において、2012 年 6～8 月にかけて再観測を実施した。予察的な広帯域 MT 法応
答関数推定を行い、観測座標系の回転に対して不変である、非対角成分の算術平均（Zxy –Zyx）/2 を計算して、見かけ比抵抗、位相について 2003～2005 年と 2012 年の観測値の比較を行った。2003～2005 年においては、海岸近傍を除くほぼすべての点において、周期約10 秒で見かけ比抵抗が最小値をとる U 字ないしは V 字型の見かけ比抵抗曲線となっていて、位相曲線は短周期側から長周期側に向けて傾きの変化はあるもののほぼ単調に減少し、周期約 10 秒以下の短周期側で 45 度よりも大きく、約 10 秒以上の長周期側で 45 度より小さ84

くなっていた。この見かけ比抵抗の極小は、火山体内の帯水層ないしは熱水変質層を見ていると解釈された。2012 年のノイズ環境は 2003～2005 年より悪化していて、予察的な解
析では周期 1 秒より長周期側で応答関数の決定精度が著しく悪かった。しかし比較が可能な短周期帯に対しては、観測したすべての点について、2003～2005 年と 2012 年の応答関数はほぼ正確に重なり、地下浅部の比抵抗構造は大局的には変化していないと判断できた。
しかし、山頂カルデラを南北にはさむカルデラ直近の 2 観測点のみにおいては、2003～2005
年にくらべて 2012 年には、数 Hz 以上の高周波数帯域で見かけ比抵抗が 1.2～1.5 分の 1程度低く、位相が 1～3 度程度高い値を示していて、推定誤差を考慮して有意な変化であると認められた。これは、山頂カルデラ周辺域の地下浅所が、帯水層の山の内側への侵入ないしは変質帯の拡大によってより低比抵抗となったことを示唆する。
ⅴ) 浅間山における MT 構造探査
浅間山山頂火口周辺域直下のマグマ供給系詳細構造を調べるため、2012 年 9 月に可聴領域 MT(AMT) 法 な ら び に 広 帯 域 MT 法 観 測 を 実 施 し た 。 本 委 託 研 究 に よ っ て 整 備 さ れ た
Metronix 社 ADU システムならびに既存の Phoenix 社 MTU システムを用い、火口周辺域の 27観測点で 1 点あたり数時間の AMT 法観測を行い、そこから選出した 9 観測点で 1 点あたり数日にわたる広帯域 MT 法観測を実施した（図 22、P114）。予察的な広帯域 MT 法応答関数
推定を行ったところ、数 100Hz 程度の高周波数帯において、火口東側で数Ωm の低見かけ比抵抗を示すのに対して、それ以外の点では 100Ωm 以上の高見かけ比抵抗を示した。その低見かけ比抵抗は、周期 1 秒程度になると山頂中央部へ移動し、さらに長周期である 100
秒程度になると山頂中央部から西側で低見かけ比抵抗を示した。これは西側深部から火口へむけて低比抵抗を示す火山流体ないしは変質帯が分布することを示唆する結果である。
2) 機構解明データセンターの運用
昨年度に引き続き、地震、地球電磁気、地殻変動データを各研究グループから収集し、データベースを構築した（図 23、P115）。データの収集作業は、小型の可搬型固定ディスク装置に格納したデータを各研究グループから東京大学地震研究所に設置した機構解明データセンターに宅配便等で送付することにより行った。機構解明データセンターでは、届いたデータをデータ蓄積装置に展開・保存した。各データのフォーマットについては、昨年度までと同様に次の方針に従った。
（１）地震の連続波形データ及びイベント波形データ
は、日本の地震波形データ流通において広く用いられている WIN フォーマット 21) に統一した。検測データ及び震源データも WIN システム 22) で利用する形式に統一した。（２）地球電磁気データについては、データ流通の標準フォーマットはないため、比抵抗構造探査装置等データ観測装置固有のバイナリフォーマットを用いることとした。
（３）地殻変動デー
タのうち火山湖の温度・水位についてはテキストファイル形式、GPS データについてはバ
イナリファイル形式を用いることとした。収集したデータの種類や量（例えば、地震波形
データの場合は収集したデータの期間）、観測点一覧の情報（表 1、P95）を更新するとともに、集約管理されたデータに関する利用の申請及び照会を効率的に実施できるデータ利用システムの運用をおこなった。

85

(c) 結論
東北日本海側のひずみ集中帯の地下深部構造を明らかにするため、比抵抗構造探査装置
約 10 台を用いて、庄内平野－新庄盆地周辺部での 5 測線（鳥海、酒田、新庄、鶴岡、月山
各測線）、その南側にあたる新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線で、観測点間隔
約 5～10km の広帯域 MT 法観測を実施してきた。米沢測線については、引き続き二次元解析を行うことにより、100km 程度までの深部構造が明らかとなった。その結果、GPS データ解
析からひずみ集中帯の存在が指摘されてきた島孤中軸部や背孤側に、深部から立ち上がる
低比抵抗帯の存在が再確認された。庄内平野－新庄・山形盆地周辺部における 5 測線の応
答関数をあわせて解析し、3 次元比抵抗構造解明を図った。現時点では MT 周波数応答関数と磁場変換関数を同時に説明できる構造を得るには至っていないが、表層不均質によるス
タティック効果の影響を受けにくい磁場変換関数のみのインバージョンから 3 次元比抵抗構造を推定した。その結果、島弧に沿う方向の低比抵抗帯としてとらえられる地殻流体分
布と、火山や活断層、微小地震の分布などの地殻活動特性との関連性を明らかにした。
今年度までに実施した桜島、霧島山、富士山の各火山周辺域における広帯域 MT 法観測データの解析を進め、MT 法周波数応答関数と磁場変換関数から 3 次元比抵抗構造を推定した。
また、活発な活動が継続している桜島、2011 年 1 月 26 日に準プリニー式噴火を開始した
霧島山、2011 年 3 月 15 日に直下で M6.4 の東北太平洋沖地震の誘発地震が発生した富士火山において広帯域 MT 法連続観測を実施し、三宅島、浅間山において自然電位の測定や広帯域 MT 法観測を行い、火山流体の存在と移動・その変化の検出を図った。
機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目デー
タの収録・収集をおこない、データベースを構築した。また、サーバ上にホームページを開設し観測研究情報の公開にむけての準備を行った。今後は、データ利用者が使いやすい
データ公開の方法について更に検討を加える。
(d) 引用文献
1) 市原寛, 上嶋誠, 坂中伸也, 小河勉, 三品正明, 小川康雄, 西谷忠師, 山谷祐介, 渡邊篤志, 森田裕一, 吉村令慧, 臼井嘉哉:日本海東縁ひずみ集中帯（庄内—新庄地域）の比
抵抗構造イメージング, 月刊地球, Vol. 32, pp. 417-424, 2010.
2) Ichihara, H., Uyeshima, M., Sakanaka, S., Ogawa, T., Mishina, M., Ogawa, Y.,
Nishitani, T., Yamaya, Y., Watanabe, A., Morita, Y., Yoshimura, R. and Usui, Y.: A
fault-zone conductor beneath a compressional inversion zone, northeastern Honshu,
Japan, Geophys. Res. Lett., , Vol. 38, L09301, doi:10.1029/2011GL047382, 2011.
3) Chave, A. D. and Thomson, D. J.: Bounded influence magnetotelluric response
function estimation, Geophysical Journal International, Vol. 157, pp. 988–1006,
2004.
4) Gamble, T. D., Clarke, J. and Goubau, W. M.: Magnetotellurics with a remote magnetic
reference, Geophysics, Vol.44, pp. 53–68, 1979.
5) Caldwell, T. G., Bibby, H.M. and Brown, C.: The magnetotelluric phase tensor,
Geophys. J. Int., Vol. 158, pp. 457–469, 2004.
6) Ogawa, Y. and Uchida, T.: A two-dimensional magnetotelluric inversion assuming
86Gaussian static shift, Geophys. J. Int., Vol. 126, pp. 69–76, 1996.
7) Miura, S., Sato, T., Hasegawa, A., Suwa, Y., Tachibana, K., and Yui, S., Strain
concentration zone along the volcanic front derived by GPS observations in NE Japanarc, Earth Planets Space, Vol. 56, 1347–1355, 2004.
8) Parkinson, W.D.: The influence of continents and oceans on geomagnetic variations,Geophys. J. roy. astron. soc., Vol. 6, pp. 441–449, 1962.
9) Siripunvaraporn, W., G. Egbert, Y. Lenbury and M. Uyeshima: Three-dimensional
magnetotelluric inversion: data-space method, Physics of the Earth and Planetary
Interiors, Vol. 150, pp. 3-14, 2005.
10) Siripunvaraporn, W. and G. Egbert: WSINV3DMT: Vertical magnetic field transfer
function inversion and parallel implementation, Physics of the Earth and Planetary
Interiors, Vol. 173, pp. 317-329, 2009.
11) 井口正人，太田雄策，中尾茂，園田忠臣，高山鉄朗，市川信夫：桜島昭和火口噴火開始以降のGPS観測（2010年～2011年），地震及び火山噴火予知観測研究計画報告書「桜島火山における多項目観測に基づく火山噴火準備過程解明のための研究」, pp. 35-41, 2011.
12) Goto, T., N. Oshiman, and N. Sumitomo, The resistivity structure around the
hypocentral area of the Ebino earthquake swarm in Kyushu district, Japan, Journalof Geomagnetism and Geoelectricity, Vol. 49, pp. 1279-1291, 1997.
13) Uchida, T. and Y. Sasaki, Stable 3D inversion of MT data and its application togeothermal exploration, Exploration Geophysics, Vol. 37, pp. 223-230, 2006.
14) Suzuki, Y., A. Yasuda, N. Hokanishi, T. Kaneko, S. Nakada, and T. Fujii,
Syneruptive deep magma transfer and shallow magma remobilization during the 2011
eruption of Shinmoe-dake, Japan -Constraints from melt inclusions and phaseequilibria experiments, submitted to J. Volcanol. Geotherm. Res.
15) Ueda, H., T. Kozono, E. Fujita, Y. Kohno, M. Nagai, Y. Miyagi, and T. Tanada,
Crustal deformation and earthquakes associated with the 2011 Shinmoe-dake eruption
as observed by the volcano observation network of NIED, submitted to Earth Planets
Space.
16) Kozono, T., H. Ueda, T. Ozawa, T. Koyaguchi, E. Fujita, A. Tomiya, and S. Y. J.,
Magma discharge variations during the 2011 eruptions of Shinmoe-dake volcano, Japan,
revealed by geodetic and satellite observations, submitted to Bull. Volcanol.
17) Aizawa, K., R. Yoshimura and N. Oshiman, Splitting of the Philippine Sea Plate
and a magma chamber beneath Mt. Fuji, Geophysical Research Letters, Vol. 31, L09603,
doi: 10.1029/2004GL019477, 200418) Sasai, Y., J. Zlotnicki, Y. Nishida, P. Yvetot, P. Morat, H. Murakami, Y. Tanaka,
Y. Ishikawa, S. Koyama, W. Sekiguchi: Electromagnetic monitoring of Miyake-jima
volcano, Izu-Bonin Arc, Japan: A preliminary report, Journal of Geomagetism andGeoelectricity, Vol. 49, pp. 1293-1316, 1997.
19) Ishido, T.: Electrokinetic mechanism for the "W"-shaped self-potential profileon volcanoes, Geophysical Research Letters, Vol. 31, L15616, doi:10.1029/GL020409,
872004.
20) Sasai, Y., M. Uyeshima, J. Zlotnicki, H. Utada, T. Kagiyama, T. Hashimoto and
Y. Takahashi: Magnetic and electric field observations during the 2000 activity of
Miyake-jima volcano, Central Japan, Earth and Planetary Science Letters, Vol. 203,
pp. 769-777, 2002.
21) 卜部卓: 多チャンネル地震波形データのための共通フォーマットの提案, 地震学会講演予稿集, No.2, P24, 1994.
22) 卜 部 卓 , 束 田 進 也 : win－ 微 小 地 震 観 測 網 波 形 験 測 支 援 の た め の ワ ー ク ス テ ー シ ョン・プログラム（強化版）, 地震学会講演予稿集, No.2, P41, 1992.
(e) 成果の論文発表・口頭発表等
著者

題名

発表先

発表年月日

長谷英彰,上嶋誠,小山崇夫,

東北太平洋沖地震前後

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5

山谷祐介,小河勉,市來雅啓

に宮城県丸森町で観測

地球惑星科学連

月された電磁場変動（口合 2012 年大会）

頭）
相澤広記,小山崇夫,長谷英MT連続観測による霧島

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5彰,上嶋誠,橋本武志,宇津木

硫黄山北の比抵抗変化

地球惑星科学連

月充,吉村令慧,神田径,小川康（口頭）

合 2012 年大会）

上嶋誠,長谷英彰,相澤広記,

三宅島2000年噴火前後

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5小山崇夫,西田泰典,三宅島の自然電位分布変化に地球惑星科学連

月

火山電磁気研究グループ

ついて（口頭）合 2012 年大会）

長谷英彰,上嶋誠

MT周波数応答関数を用

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5いた電磁場時系列解析

地球惑星科学連

月－物理探査への応用－

合 2012 年大会）

雄（ポスター）
上嶋誠,山口覚,村上英記,丹濃尾地震断層周辺にお千葉市幕張（日本

平成 24 年 5

保俊哉,吉村令慧,市原寛,小けるネットワークMT観

地球惑星科学連

月

村健太朗

測について（ポスター） 合 2012 年大会）

長谷英彰,坂中伸也,小山崇

広帯域MT観測から推定

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5夫,上嶋誠,渡邉篤志,宮川幸される南東北地方の比

地球惑星科学連

月治,芹澤正人,小山茂,山谷祐

抵抗構造(2)（ポスタ

合 2012 年大会）

介ー）

山谷祐介,茂木透,本多亮,長石狩低地東縁断層帯周

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5

谷英彰,鈴木敦生,橋本武志,

辺の比抵抗構造(3)地球惑星科学連

月

上嶋誠（ポスター）合 2012 年大会）

小山崇夫,上嶋誠,長谷英彰,

2010－2011年霧島新燃

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5相澤広記,山谷祐介,渡邉篤

岳周辺における比抵抗

地球惑星科学連

月88

志,宮川幸治,前原祐樹,橋本

構造探査（ポスター）

合 2012 年大会）

霧島新燃岳2011年噴火

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5前後の全磁力変化（ポ地球惑星科学連

月

スター）

合 2012 年大会）

畑真紀,大志万直人,吉村令

九州地方の地殻・上部

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5慧,上嶋誠

マントルの3次元比抵

地球惑星科学連月

抗構造から診る沈み込合 2012 年大会）

武志,神田径,小川康雄,宇津木充,鍵山恒臣,吉村令慧,山崎健一,小松信太郎
上嶋誠,小山崇夫,鍵山恒臣

み帯における流体の移動と島弧火山（ポスター）
吉村令慧,大志万直人,市原

2007年能登半島地震震

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5寛,上嶋誠

源域周辺の3次元比抵

地球惑星科学連月

抗構造（ポスター）合 2012 年大会）

相澤広記,山谷祐介,上嶋誠,

広帯域MT探査による富千葉市幕張（日本

平成 24 年 5長谷英彰

士山の比抵抗構造 (序地球惑星科学連

月報)（ポスター）合 2012 年大会）

長谷英彰,上嶋誠,山谷祐介,

東北太平洋沖地震前後

千葉市幕張（日本

平成 24 年 5

小河勉,市來雅啓

に宮城県丸森町で観測

地球惑星科学連

月された電磁場変動 (2)合 2012 年大会）

（ポスター）
Hase, H. and M. Uyeshima

Estimation of induced

オーストラリ

平成 24 年 7

fields in time series

ア・ダーウィン

月

data by using MT（EM induction

frequency response

workshop）

functions（ポスター）
Uyeshima, M., H. Hase, K.

On temporal variation

オーストラリ

平成 24 年 7

Aizawa, Y. Yamaya, T.

of SP spatial

ア・ダーウィン

月

Koyama, Y. Nishida anddistribution on（EM induction

Research Group of

Miyakejima Island

workshop）

Geoelectromagnetism on

before and after the

Miyakejima Volcano

2000 summit eruption（ポスター）

Hata, M., N. Oshiman, R.

3D Electrical

オーストラリ

平成 24 年 7

Yoshimura, Y. Tanaka and M.

Resistivity Imaging

ア・ダーウィン

月

Uyeshima

of Slab-derived（EM induction

Fluids and Partial

workshop）

89

Melting involving Arc
Volcano Formation by
the Network-MT Data
（ポスター）
Yamaya, Y., T. Mogi, R.

3-D Resistivity

オーストラリ

平成 24 年 7

Honda, H. Hase, A. Suzuki,

Imaging beneath the

ア・ダーウィン

月

T. Hashimoto, and M.

Ishikari-Teichi-Toen（EM induction

Uyeshima

Fault Zone, Hokkaido,

workshop）

NE Japan（ポスター）
Yoshimura, R., N. Oshiman,

Three-dimensional

オーストラリ

平成 24 年 7

H. Ichihara and M. Uyeshima

resistivity structure

ア・ダーウィン

月

around the 2007 Noto

（EM induction

Earthquake, Japan,

workshop）

and its relations toseismicity and slip
distribution（ポスター）Uyeshima, M., S. Yamaguchi,

On the Network-MT

オーストラリ

平成 24 年 7

H. Murakami, T. Tanbo, R.

survey in the vicinity

ア・ダーウィン

月

Yoshimura, H. Ichihara andof the 1891 Noubi（EM induction

K. Omura

Earthquake seismic

workshop）

fault（ポスター）
Uyeshima, M., H. Hase, K.

On temporal variation

静岡県御殿場市

平成 24 年

Aizawa, Y. Yamaya, T.

of SP spatial（2012EMSEV）

10 月

Koyama, Y. Nishida anddistribution on

Research Group of

Miyakejima Island

Geoelectromagnetism on

before and after the

Miyakejima Volcano

2000 summit eruption
Estimation of

静岡県御殿場市

平成 24 年

induction effects on（2012EMSEV）

10 月

（口頭）
Hase、H. and M. Uyeshima

EM time series data byusing MT frequency
functions（口頭）Ogawa, T., S. Koyama, T.

On the geomagnetic

静岡県御殿場市

平成 24 年

Koyama and H. Shiraitotal intensity（2012EMSEV）

10 月

change associatedwith East Shizuoka
earthquake on the 15
90March 2011（口頭）Alanis, P.K.B., Y. Yamaya,

Large hydrothermal

静岡県御殿場市

平成 24 年A. Takeuchi, M.A.V. Bornas,

reservoir beneath（2012EMSEV）

10 月

J.M. Cordon, J., J.

Taal Volcano

Puertollano, C. J. Clarito,(Philippines)

T. Hashimoto, T. Mogi, Y.

revealed by MT survey,

Sasai, T. Nagao

Part II: a 3-D modeland its implications
to the volcanic
activity（口頭）Yamaya、Y., P. Alanis, A.

Large hydrothermal

静岡県御殿場市

平成 24 年

Takeuchi, J.M. Cordon, Jr.,

reservoir beneath（2012EMSEV）

10 月

T. Mogi, T. Hashimoto, Y.

Taal Volcano

Sasai, M.A.V. Bornas, T.

(Philippines)

Nagao

revealed by MT survey:
Part I: 2-D
resistivity modeling（ポスター）

長谷英彰,坂中伸也,小山崇

蔵王山南部地域の比抵

長野県御代田町

平成 24 年

夫,上嶋誠,渡邉篤志,宮川幸

抗構造（ポスター）(日本火山学会秋

10 月

治,芹澤正人,小山茂,山谷祐

季大会)介
上嶋誠,長谷英彰,相澤広記,

三宅島2000年噴火前後

長野県御代田町

平成 24 年

山谷祐介,小山崇夫,西田泰の自然電位分布変化に(日本火山学会秋

10 月

典

ついて（口頭）季大会)

相澤広記,小山崇夫,上嶋誠,

広帯域MT探査による霧

長野県御代田町

平成 24 年

長谷英彰,山谷祐介,橋本武

島火山群の3次元比抵(日本火山学会秋10 月

志,神田径,小川康雄,宇津木

抗構造（口頭）季大会)

相澤広記, 小山崇夫, 長谷MT連続観測による桜島

長野県御代田町

平成 24 年

英彰, 上嶋誠

火山の3次元比抵抗構(日本火山学会秋

10 月

造とその時間変化

季大会)

充,吉村令慧,山崎健一(2010年2月～6月)（ポスター）
相澤広記, 上嶋誠, 山谷祐

広帯域MT探査による富

長野県御代田町

平成 24 年介, 長谷英彰

士山の比抵抗構造：2次(日本火山学会秋10 月

元解析と3次元解析の季大会)

違いと問題点（ポスター）91長谷英彰,相澤広記,菅野貴東北背弧ひずみ集中帯

北海道函館市(日平成 24 年之,小山崇夫,山谷祐介,小河における広帯域MT観測

本地震学会秋季

10 月

勉,上嶋誠,坂中伸也,西谷忠（ポスター）

大会)

上嶋誠,山口覚,村上英記,丹ネットワークMT法観測北海道札幌市（地平成24年10

保俊哉,吉村令慧,市原寛,小による濃尾地震断層周

球電磁気・地球惑月村健太朗

辺域広域深部比抵抗構

星圏学会2011年

造について（口頭）

秋学会）

地磁気観測点間の周波

北海道札幌市（地平成24年10数伝達関数を用いた2球電磁気・地球惑

月

つの異なるインダクシ

星圏学会2011年

ョン場の推定（口頭）

秋学会）

亮,

3次元比抵抗構造から

北海道札幌市（地平成24年10

長谷英彰,橋本武志,上嶋誠

みる石狩低地東縁断層

球電磁気・地球惑月

帯周辺におけるひずみ

星圏学会2011年

集中（口頭）

秋学会）

上嶋誠,山口覚,村上英記,丹広帯域MT探査による霧

北海道札幌市（地平成24年10

保俊哉,吉村令慧,市原寛,小島火山群の3次元比抵

球電磁気・地球惑月

村健太朗

抗構造と異常位相のモ

星圏学会2011年

デリング（口頭）

秋学会）

相澤広記,小山崇夫,長谷英

広帯域MT連続観測によ北海道札幌市（地平成24年10

彰,上嶋誠

る桜島火山の3次元比

球電磁気・地球惑月

抵抗構造とその時間変星圏学会2011年

化（ポスター）秋学会）

畑真紀,大志万直人,吉村令

九州地方の地殻・上部

北海道札幌市（地平成24年10

慧,田中良和,上嶋誠

マントルの3次元比抵

球電磁気・地球惑月

抗構造から診る沈み込

星圏学会2011年

み帯における流体の移秋学会）

師,野尻丈道,大本将行,河野輝樹,市原寛,高倉伸一,吉村
令慧

長谷英彰

山谷祐介,茂木透,本多動と島弧火山（2）（口頭）
長谷英彰,坂中伸也,小山崇

蔵王南部の比抵抗構造

秋田県湯沢市(日平成24年10

夫,上嶋誠,渡邉篤志,宮川幸(ポスター)

本地熱学会平成月治,芹澤正人,小山茂,山谷祐

24年学術講演会)介
橋本武志,小山崇夫,金子隆

自律飛行無人ヘリコプ

茨城県石岡市

平成25年1之,大湊隆雄,柳澤孝寿,吉本

ターを利用した樽前山(Conductivity

月充宏,鈴木英一の空中磁気測量（口頭） Anomaly研究会)92山谷祐介,茂木透,本多亮,長3次元比抵抗構造から

茨城県石岡市

平成25年1

谷英彰,橋本武志,上嶋誠

みる石狩低地帯周辺の(Conductivity

月

ひずみ集中の形成要因

Anomaly研究会)（口頭）
畑真紀,大志万直人,吉村令九州沈み込み帯の3次

茨城県石岡市

平成25年1

慧,田中良和,上嶋誠

元比抵抗構造イメージ(Conductivity

月

ングによる火成活動のAnomaly研究会)

解釈（口頭）
望月香織, 鴨川 仁 (東京学2011年東北地方太平洋

茨城県石岡市

平成25年1芸大), 柿並 義宏(高知工科沖地震後に生じた電離(Conductivity

月大), 織原 義明(東京学芸

圏変動起因の地磁気変

Anomaly研究会)大), 湯元 清文(九大), 茂動（口頭）木 透(北大), 上嶋

誠(東

大地震研)
吉村令慧,大志万直人,市原

2007年能登半島地震す茨城県石岡市

平成25年1

寛,上嶋誠

べり域と比抵抗構造の(Conductivity

月

関係（ポスター）

Anomaly研究会)

小田佑介,山口覚,窪田高宏,

山崎断層系大原断層東

茨城県石岡市

平成25年1

村上英記,加藤茂弘,上嶋誠

端部および土万断層の(Conductivity

月

地下比抵抗構造（ポスAnomaly研究会)

ター）
長谷英彰,相澤広記,菅野貴東北地方背弧側ひずみ

茨城県石岡市

平成25年1之,小山崇夫,山谷祐介,小河

集中帯周辺の3次元比(Conductivity

月勉,上嶋誠,坂中伸也,西谷忠

抵抗構造（ポスター）

Anomaly研究会)

神田径,小川康雄,高倉伸一,

桜島火山の三次元浅部

茨城県石岡市小山崇夫,橋本武志,小森省

比抵抗構造（ポスター） (Conductivity

吾,園田忠臣,佐藤泉,井上直Anomaly研究会)師,野尻丈道,大本将行,河野輝樹,市原寛,高倉伸一,吉村令慧
平成25年1
月人,宇津木充上嶋誠

ネットワークMT法観測茨城県石岡市

平成25年1の履歴（共有基盤情報(Conductivity

月

データベース構築に向Anomaly研究会)けて）（ポスター）
M. Hata, N. Oshiman, R.

Fluid upwelling

J. Geophys.

Yoshimura, Y. Tanaka and M.

beneath arc volcanoes

Res., VOL. 117,

Uyeshima

above the subducting

B07203,

Philippine Sea Plate:doi:10.1029/201

93

平成24年

Evidence from

1JB009109

regional electricalresistivity structure
P.K. Patro, M. Uyeshima andThree-dimensional

GeophysicalW. Siripunvaraporn

inversion of

Journalmagnetotelluric phase

International,

tensor data

Vol. 192, pp.
58-66(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

94

平成25年

表 1 機構解明データセンターに集約したデータの種類
機関名
東京大学

データの種類
電磁気構造データ

地域名
庄内，新庄，鳥海山、岩手宮城地域、酒田、米沢、鶴岡、月山、富士山、桜島、霧島山、伊豆大島

京都大学

地震データ（連続波形データ・イベント波形

琵琶湖西岸

データ・検測データ・震源データ）
地震・地殻変動データ

姶良カルデラ、
阿蘇カルデラ

北海道大学

東北大学

地震・電磁気構造データ

石狩低地帯

地震・地殻変動データ

樽前山

電磁気構造・地殻変動データ

十勝岳

地震データ（連続波形データ・イベント波形

庄内平野

データ・検測データ・震源データ）
地震・地殻変動データ

岩手山

名古屋大学

地震データ（連続波形データ・震源データ）

御嶽山

九州大学

地震データ（連続波形データ）

警固断層周辺

東京工業大学

地震・地殻変動・湖水データ

草津白根

図 1 東北背孤ひずみ集中帯観測点位置図。平成 20 年度の観測点を黄色シンボル、平成 21 年度の観測点
を青色シンボル、平成 22 年度の観測点を赤シンボルで示す。黒色シンボルは参考として日本原子力開発機構（JAEA）による朝日測線を示す。
95

蔵王

図2

米沢（YNZ）測線の 2 次元比抵抗断面。数 100Hz から数千秒までのデータを使用し、TM モードのデータを用いて推定。黒丸は気象庁一元化震源分布を示す。

96

42ºN

40ºN

38ºN

36ºN

100 km
135ºE

140ºE

145ºE

図 3a 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域比抵抗構造の三次元インバージョン解析に用いたグリット配置
図(全体)。赤色シンボルは観測点を示す。
20 km

39ºN

38ºN
140ºE

141ºE

図 3b 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の三次元比抵抗構造インバージョン解析に用いたグリット配置
図（ターゲットエリア拡大図）。赤色シンボルは観測点を示す。

97

図 4a 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 1km）。

図 4b 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 2km）。

98

図 4c 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 4.8km）。

図 4d 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 10km）。

99

図 4e 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 20km）。

図 4f 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域の磁場変換関数を用いた三次元比抵抗構造（深さ 30km）。

100

鳥海山

図 5a 磁場変換関数を用いた三次元インバージョンによる鳥海(CHK)測線比抵抗構造断面。黒丸は気象庁
一元化震源分布を示す。

図 5b 磁場変換関数を用いた三次元インバージョンによる酒田(SKT)測線比抵抗構造断面。黒丸は気象庁
一元化震源分布を示す。

101

図 5c 磁場変換関数を用いた三次元インバージョンによる新庄(SNJ)測線比抵抗構造断面。黒丸は気象庁
一元化震源分布を示す。

102

図 5d 磁場変換関数を用いた三次元インバージョンによる鶴岡(TRK)測線比抵抗構造断面。黒丸は気象庁
一元化震源分布を示す。

月山

図 5e 磁場変換関数を用いた三次元インバージョンによる月山(GSS)測線比抵抗構造断面。黒丸は気象庁
一元化震源分布を示す。

103

図 6 庄内平野－新庄・山形盆地周辺域での磁場変換関数から求められたインダクションベクトルの観測値（黒矢印）とモデルからの計算値（赤矢印）との比較例。周期 256 秒。

104

図 7 桜島 MT 連続観測点（□）と観測点名(HAR~SRH)。A-A’, B-B’は図 11 の比抵抗断面に相当。

図 8 観測値（シンボル）と、インバージョンによる比抵抗モデルからの計算値(実線) の比較。インピーダンステンソル 4 成分(Zxx, Zxy, Zyx, Zyy)を見掛け比抵抗、位相により示す。

105

図 9 観測値（左図）と、インバージョンによる比抵抗モデルからの計算値(右図) の比較。周期 0.8, 51,
410 秒の地磁気変換関数の実部をインダクションベクトル 8)として示す。

106

図 10 様々な深さでの水平方向に切った比抵抗分布平面図。

107

図 11 比抵抗鉛直断面。断面の位置は図 7 で示した(東西：A-A’, 南北：B-B’)に対応する。

図 12 霧島火山群の広帯域 MT 観測点。本プロジェクトで実施された観測は緑□、及び赤□の 28 観測点。
2011 年 1 月のサブプリニー式噴火によって沈降した位置 15),16)を青破線○印で示す。1968-69 年のえびの群発地震の震源域をグレーで示す。青実線(A-A’～ E-E’) は図 16 に示す比抵抗東西断面に対応している。えびの群発地震をターゲットとした MT 観測点 12)、大霧地熱地域をターゲットとした稠密 MT 観測点
13)をそれぞれ白□及び小さな黄○で示す。
108

図 13 霧島火山群で観測される異常位相。(a) Zxy, Zyx の 512 秒の位相をマップ上で示した。 (b) サウ
ンディングカーブの例 (図 13a 中、2 点を選んで示す)。Zxy の長周期側で位相が 90°を超え、比抵抗構造の強い 3 次元性が示唆される。

109

図 14 観測値（シンボル）と、インバージョンによる比抵抗モデルからの計算値(実線) の比較。簡単のため図 13a に示す 2 観測点の比較を示す。インバージョンにより異常位相が再現されている。

図 15 様々な深さでの水平方向に切った比抵抗断面。海水準下(b.s.l.) 10km の図には 2011 年 1 月のサブプリニー式噴火と同時に生じた沈降源 15),16)を白破線○印で重ねて示した。また、2010～2012 の地震活動を重ねて示す[及川、私信]。

110

図 16 比抵抗東西鉛直断面。断面の位置は図 12 の(A-A’, E-E’)に対応する。2010～2012 の地震活動を重ねて示す[及川、私信] 。1968-1969 年のえびの群発地震の震源域を白破線○で、2011 年 1 月のサブ
プリニー式噴火と同時に生じた沈降源 15),16)を黒破線○でそれぞれ示す。

111

図 17 比抵抗構造及び 2011 年新燃岳噴火の研究から推定された霧島火山群のマグマ供給系。(a)鉛直上方から見たマグマだまり(basaltic andesite) の位置とマグマの上昇経路。2011 年 1 月のサブプリニー式噴火と同時に生じた沈降源 15),16)を黒破線○で示す。(b) マグマの推定上昇経路に沿った鉛直断面。黒い部分はマグマ、灰色の部分は熱水に相当する。深さ 5km には Silicic andesite マグマが存在し、深部から上昇してきたマグマとミキシングしたと推定される 14)。

図 18 富士山周辺で実施した MT 観測点。☆印：2011～2012 年に実施した広帯域 MT 観測点。○、□印：
2002～2003 年に実施された広帯域 MT 観測点 17)。△印：2009 年度に実施した AMT 観測点。2011 年 3 月 15日に発生した地震の震源及び余震(東京大学地震研究所による)を重ねて示す。白破線は図 19 に示す比抵
抗断面の位置に相当。

112

図 19 2011 年 3 月 15 日に発生した地震の余震域を横切る比抵抗断面 (2 次元解析と 3 次元解析の比較)。
断面の位置は図 18 の破線に相当。左図：2 次元解析によるもの。右図：3 次元解析によるもの。黒丸は気象庁一元化震源分布を示す。

N 測線接続点

北測線(2011.12
環状林道(2012.6
S 測線接続点

南測線(2011.9
図 20 三宅島において本プロジェクトで実施した観測の概要。平成 24 年度には、平成 23 年度に実施していた自然電位北測線と南測線をつなぐ環状林道測線にて自然電位観測を行ったほか、2003～2005 年にかけて実施していた広帯域 MT 法観測点での再観測を実施した（赤丸）。

113

図 21 環状林道自然電位測定の結果を考慮した三宅島自然電位南測線（左側）、北測線（右側）における自然電位分布。1995 年の自然電位（黒）と 2011～2012 年の自然電位（赤）との比較の結果、2000 年噴
火前に比べ、特に北測線において 400mV におよぶ電位上昇が起こったことが明らかとなった。

図 22 平成 23 年度に実施した浅間山周辺域での AMT（黒点）、広帯域 MT（赤丸）観測点分布。

114

図 23 機構解明データセンター概要図。

115