３.１.８

伸張場におけるひずみ集中メカニズムに関する研究

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・122(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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・123(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) 地殻変動観測a) 観測点設置の基本方針
ⅰ) 土地選定ⅱ) 設置b) 観測点設置
2) 地震観測a) ボアホール地震観測点選定および設置
3) 九州中部における応力場の予備的推定(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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・129

121

(1) 業務の内容(a) 業務題目

伸張場におけるひずみ集中メカニズムに関する研究(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレス

九州大学大学院理学研究院

准教授

松本 聡

matumoto@sevo.kyushu-u.ac.jp

九州大学大学院理学研究院

教授

清水 洋

shimizu@sevo.kyushu-u.ac.jp

九州大学大学院理学研究院

准教授

松島 健

mat@sevo.kyushu-u.ac.jp

九州大学大学院理学研究院

助教

植平 賢司

uehira@sevo.kyushu-u.ac.jp(c) 業務の目的
日本海拡大による伸張とその後の圧縮によって形成されたひずみ集中帯の機構を解明するためには、圧縮場のみならず伸張場における応力の境界条件とこれに対する地殻の応答を比較することが重要であるため、現在日本列島の中でも顕著な伸張場を形成している別府島原地溝帯を含む九州地域において地殻の挙動を正確に把握する検知システム、及び局所的な構造を調べるための観測システムを整備し、詳細な地殻変動観測及び地震観測を行うことで、地殻活動の物理的メカニズムを考察し、ひずみ集中機構の解明を図る。
(d) ６ヵ年の年次実施計画
1) 平成１９年度：現在日本列島の中でも顕著な伸張場を形成している別府島原地溝帯を含む九州地域においてひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を実施するための伸張場地
殻活動検出装置、伸張場地震活動観測装置、伸張場機動地震観測装置を整備するとともに、伸張場における詳細な地表変形、地震活動、地震波速度構造を推定し、ひずみ集中機構の解明を図るために最も効果的な調査観測点配置等の検討を行った。
2) 平成２０年度：伸張場における地殻の活動を把握するため、伸張場地殻活動検出装置をひずみ集中の起こっている別府島原地溝帯を横切る測線への展開に着手するとともに、GPS観測点設置を行う。また、地震発生後のひずみ変化に伴う地震活動変化を正確に把握するため、地殻活動の活発な内陸地震発生域に伸張場地震観測装置を設置する。また、既存の 地震観測網を補完して分解能を向上させるために、地震活動状況に応じて機動的地震観測装置を展開する。
3) 平成２１年度：上記測線の GPS 観測データを解析し、地表変形の状態（地殻変動）を把握する。また地震観測を継続し、詳細な地震活動データを得る。
4) 平成２２年度：地殻活動検出装置、地震活動観測装置による活動把握を継続する。また、速度等の物理定数把握を行うとともに、分解能向上のため、機動地震観測の移動、再展開を行う。
5) 平成２３年度：上記測線の観測データを解析し、地殻変動を把握する。また地震観測を継続し、詳細な地震活動データを得る。また、地表変形のデータから変形モデルの考察を行う。また、分解能向上のため、機動地震観測の移動、再展開を行う。
6) 平成２４年度：地表変形、地震活動、地震波速度構造等の解析結果を総合し、伸張場に122

おけるひずみ集中機構の解明を目指す。
(e) 平成２０年度業務目的
伸張場における地殻の活動を把握するため、伸張場地殻活動検出装置をひずみ集中の起こっている別府島原地溝帯を横切る測線への展開に着手するとともに、GPS 観測点設置を行う。また、地震発生後のひずみ変化に伴う地震活動変化を正確に把握するため、地殻活動の活発な内陸地震発生域に伸張場地震観測装置を設置する。また、既存の 地震観測網を補完して分解能を向上させるために、地震活動状況に応じて機動的地震観測装置を展開する。
(2) 平成２０年度の成果(a) 業務の要約
伸 張 場 に お け る 地 殻 の 活 動 を 把 握 す る た め 、1 9 年 度 に 整 備 し た GP S 受 信 機（ 伸張 場 地 殻 変 動 検 出 装 置 ）を ひ ず み 集 中 の 起 こ っ て い る 別 府 島 原 地 溝 帯 へ 展 開 す る
計 画 を 決 定 す る と 共 に 一 部 展 開 し た 。ま た 、地 震 発 生 後 の ひ ず み 変 化 に 伴 う 地 震活 動 変 化 を 正 確 に 把 握 す る た め 、福 岡 県 西 方 沖 地 震 お よ び 警 固 断 層 地 域 に 伸 張 場
地 震 観 測 装 置 を 設 置 す る 具 体 的 な 計 画 を 策 定 し 、一 部 設 置 し た 。既 存 の 地 震 観 測
網 を 補 完 し て 分 解 能 を 向 上 さ せ る た め の 、機 動 的 地 震 観 測 装 置 を 設 置 で き る 状 態に点 検、処理 プロ セス を整 備し た。一方 、ひ ずみ 蓄積 メカ ニズ ムを 知る 上 で 重 要な 応 力 場 の 情 報 を 得 る た め の 予 備 的 解 析 と し て 、現 有 の 地 震 観 測 網 で の デ ー タ を用いたストレステンソルインバージョンを行った。
(b) 業務の成果
1) 地殻変動観測a) 観測点設置に関する基本設計ⅰ) 土地選定
伸張場地殻変動検出装置（GPS 受信機）を設置するための計画を詳細に検討し、設置位置を決定した。設置位置はひずみ集中を１）大局的に把握する、２）変動が大きな位置において把握する、という方針で検討した。その結果、別府島原地溝帯を横切る測線とひずみ速度が大きいと予想される位置に設置することを決定した。
ⅱ) 設置
GPS 受信機を設置するに当たっては、設置場所は堅牢な建物の屋上等とし、公共の建築物を重点的に選定した。設置計画地点を図 1 に示す。設置位置と関連する主な観測地点も図中に示した。

123

図1

各種観測装置設置状況（予定も含む）。白丸：伸張場地震観測装置，赤十字：ひずみ集中観測点 15 点，橙十字：ほかのプロジェクトの観測点（京大との共同を含む），緑
十字：関連する GEONET，白星：ほかのプロジェクトのキャンペーン GPS 観測点b) 観測点設置
表 1 に設置地点の詳細情報と進行状況を示す。
表1

伸張場地殻活動観測装置設置状況

日之影町八戸小（HYAT）
五ヶ瀬町鞍岡小（GKRK）
美里町励徳小（MRTK）
豊野(TYN0)
島原観測所(SHV1)

2009/01/26 ～2009/01/26 ～2009/01/27 ～2009/02/09 ～既設 観測中猿葉山(SAR1)

既設

白木峰（TRD0）
高森町草部中（TKSB)
阿蘇火山博物館（）
阿蘇西小学校（）阿蘇市深葉分校（AFKB）
山川（）
尾平（）
朝地（）

3月
3月

観測中

3月
3月
3月

124

オンライン GPS 装置１設置
オンライン GPS 装置２設置
オンライン GPS 装置３設置
オンライン GPS 装置４設置
オンライン GPS 装置５に更新予定
オンライン GPS 装置６に更新予定
オフライン GPS 装置１設置予定
オンライン GPS 装置７設置予定
京都大学と共同で観測中
京都大学と共同で観測準備中
オンライン GPS 装置８設置予定
オフライン GPS 装置２設置予定
オフライン GPS３装置設置予定
京都大学と共同で観測準備中

由布市阿南小（YANN）
別府野口原(BNG0)別府亀川(BKG0)別府唐木山（）
福岡相島
福岡西戸崎

3月

オンライン GPS 装置９設置予定
京都大学と共同で観測中
オンライン GPS 装置 10 設置予定
京都大学と共同で観測準備中

3月

2008/11/07 ～2009/02/26 ～福岡相島における設置状態を写真 1、2 に示す。

写真 1125

オンライン GPS 装置 11 設置
オフライン GPS 装置４設置

写真 22) 地震観測a) ボアホール地震観測点選定および設置
19 年度に整備した装置は、ひずみ集中メカニズムを解明する上で重要な要素である、地震活動を高い精度で観測する装置である。特に、地震後のひずみ集中を検出するために福岡県西方沖地震震源域南東部、警固断層周辺に設置することが適切であると判断した。福
岡市内は高い人口ノイズのために精度の高い検出ができないために、地震計をボアホールに設置する必要がある。設置箇所は１）福岡県西方沖地震の余震活動南東端に位置する、西戸崎地域、２）警固断層沿いの高宮地域を選定した。西戸崎は九州大学の所有地があるため、ここに 40m ボーリング工事を行った後、センサーを設置した。データは NTT 回線を通して、地震火山観測研究センターへ伝送した。高宮地域は福岡市高宮浄水場内にある、既設の地震観測地点に導入する予定である。この地点はすでに掘削されたボアホールがあるため、これを洗浄、確認作業を行った後、整備したセンサーが軽量であることにより、手動で設置作業を行う予定である。
西戸崎における設置風景を写真 3 に示す。

126

写真 33) 九州中部における応力場の予備的推定
今までに地震波速度トモグラフィーによって得られている別府島原地溝帯の大規模な構造は、別府島原地溝帯の浅部および深部では相対的に低速度になっており、ひずみが集中しやすい構造であることが示されている。そこで、予備的解析として、現在得られている九州内の浅発地震の読み取り値からストレステンソルインバージョンを行った。これらの結果を図 2 に示す。別府島原地溝帯内部においては他の地域に比べて正断層成分が卓越した応力が得られている。これらは、地殻がこの地域において特異的に変形していることを示している。

127

図2 浅発地震を用いたストレステンソルインバージョンの結果。
赤線は最大圧縮軸方向、青線は最小圧縮軸方向をそれぞれ水平面に投影したベクトル。
最小圧縮軸は全体的にほほ北北西―南南東を向いている。別府島原地溝帯内部においては一部正断層成分の卓越した場が見られる。

(c) 結論ならびに今後の課題
今年度は、昨年度に整備された装置を順次設置すると共にデータの蓄積を開始した。
GPS 観測点は 6 点設置を行い、さらに引き続いて設置予定である。また、ボアホール地震観測点も収録が開始され、地動ノイズが地表に比べて軽減されていることが確認できた。
これらによりひずみ集中メカニズムの解明がより詳細に行えると考えられる。一方、従来得られた結果およびデータの予備的解析によって、別府島原地溝帯においてはひずみが集中しやすく、応力に空間的不均質があることを見出した。これらは、地殻がこの地域において特異的に変形していることを示している。今後の観測データの蓄積によって、さらに詳細な構造推定が期待できる。一方では、観測データが増加することによってその処理を迅速に行うべく、効率的な処理プロセスの設計と処理の作業補助者を加えるなどのマンパ
128

ワーの充実が極めて重要である。
(d) 引用文献なし(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表なし
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
報道・掲載された成果

対応者氏名(記事タイトル)
警固断層の観測開始
岡・西戸崎
置

福

報道・掲載機関(新聞名・ＴＶ名)

発表時期

国際・国
内の別

松島健

毎日新聞

2月26日

国内

松島健

FBS

3月19日

国内

高感度地震計設

九大研究センター

福岡県西方沖地震のメカニ
ズムと警固断層の最新情報
について(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
平 成 20 年 度 に 別 府 島 原 地 溝 帯 地 域 に 設 置 し た 伸 張 場 地 殻 活 動 検 出 装 置 か ら 地
表 変 形 の 状 態（ 地 殻 変 動 ）を 把 握 す る デ ー タ の 蓄 積 を 行 う と と も に こ れ ら の デ ータ 解 析 に 基 づ き 、 解 析 精 度 向 上 の た め の GP S 観 測 点 の 再 配 置 等 を 検 討 す る 。 伸張 場 地 震 観 測 装 置 に よ る 2 観 測 点 で の 観 測 を 継 続 し 、詳 細 な 地 震 活 動 デ ー タ を 得129

る 。ま た 、別 府・阿 蘇・雲 仙 な ど の 火 山 を 含 む 別 府 島 原 地 溝 帯 の 構 造 解 明 の た め 、15 台 程 度 の 地 震 観 測 装 置 を 機 動 的 に 展 開 す る 。

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