（ひずみ23-2-1-6）(ひずみ23-2-1-6)

東北日本弧におけるひずみ集中帯の地震発生機構の解明

研究の目的

鳥海山
庄内平野東縁断層帯
楕円内
5～15ｋｍ間隔で臨時点を20点設置
データロガーと地震計を用いて日本海東縁ひずみ集中帯
内の庄内平野東縁断層帯付
近の微小地震観測を強化し，先行研究が行われている脊梁や宮城県北部のひずみ集中帯の結果と比較することにより，ひずみ集中と地震発生
良のモデルの検証と改良を行う．

＋：2005～2006年に発生した浅発地震
：活断層
ー：活断層
▲：第四紀火山□：既設地震観測点（臨時点等を含む）：ひずみ集中帯

東北地方脊梁部のひずみ集中と地震発生のモデル（長谷川・他，2004）

東北地方には主たるひずみ集中帯が日本海沿岸，脊梁部，宮城県北部の３箇所に存在する．このうち脊梁部については「地殻最下部と最上部部箇所に存在する
うち脊梁部には「地殻最 部と最上部マントルに局在している高温のマグマの固結に伴って水が放出され，この高温と水により下部地殻が局所的に軟化し，そのために上部地殻の限られた領域に応力・歪が集中して地震発生に至る」とする「下部地殻軟化モデル」が構築されており，宮城県北部についても同じモデルで説明できることが判明しつつある．一方，2003年の宮城県北部の地震では，同じくひ判明
あ方，
年 宮城県 部震，同ずみ集中帯内部で発生した2004年新潟県中越地震と同様に昔の正断層の再活動によって地震が生じたことが明らかになっている．このため，歪集中帯を形成するもう つの要因はこのような古い構造にあることが推集中帯を形成するもう一つの要因はこのような古い構造にあることが推定される．
このような背景のもと，東北地方のもう一つの歪集中帯である日本海沿岸をフ沿岸をフィールドとして観測を行い，３箇所の比較研究を実施することにルドとして観測を行い ３箇所の比較研究を実施することにより，ひずみ集中帯と地震発生の関係を明らかにし，内陸地震発生のメカニズムを明らかにすることが本研究の目的である．

1

2

H２３年度の計画• 東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続する。
域での観測を継続する• 地震波減衰構造を推定し、特に前年度までに確認された断層帯に沿う低速度域に関して 低速度域と減衰構造との関層帯に沿う低速度域に関して、低速度域と減衰構造との関係からこの低速度帯の成因について検討を行う。あわせて低速度域の分布や詳細な構造を確認するため後続波なども用いて構造推定を行う。
• さらに、比較対象である脊梁ひずみ集中帯の北部の状況を高精度で把握するために、岩手山における地震観測とＧＰＳ観測を継続するとともに、平成２１年度にＧＰＳ観測装置を設置 た相 沢観測点 新た 機動的地震観測を開始
置した相ノ沢観測点で新たに機動的地震観測を開始し、テレメータ装置を新たに設置して地震観測データを伝送する。
さらにＧＰＳ観測点１点を設置し 観測を開始する
さらにＧＰＳ観測点１点を設置し、観測を開始する。

臨時観測点を使った再決定震源と気象庁 元化震源との比較と気象庁一元化震源との比較
2008.12-2011.8(ただし，2010.10-2011.3の期間は一部除く)

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（ひずみ23-2-1-6）
深さ6km, S波

深さ6km, S波

深さ12km, S波

鳥海山

鳥海山

5

得られたS波構造偏差6得られたS波構造偏差

Depth (km)78

（ひずみ23-2-1-6）

東北地方太平洋沖地震以降の山形県中部の地震活動：
県 部
震 動
本研究の南端付近

910

月山

得られたS波構造偏差
Depth (km)Yamagata-Gassan：３・１１以後に発生した活動の深部にも低速度域が確認できる

M2.2

Distance (km)Depth (km)

山形県中部の地震について得られた，DD法による再決定震源分布：
東西方向（左），南北方向（右）の断面図と震央分布図を示す．主な地震の押し引きによるメカ ズム解を示す．分布は散発的であるが，ほ震の押し引きによるメカニズム解を示す．分布は散発的であるが，ほぼ南北方向に並んでいる様子が見られ，およそ南北方向の節面が断層面であると考えられる．

1112

（ひずみ23-2-1-6）

使用した地震・観測点

Q構造（四ヶ所，2011）
期間：2003年3月～2011年11月
期間
2003年3月 2011年11月
t* (P波)：19663個
t* (S波)：15812個
マグニチュード 2.5 以上
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地殻構造（水平断面，深さ5 km）

観測点分布 （全415点）▼：定常観測 点 (156)（Hi-net，気象庁，東北大）▼：岩手・宮城内陸地震臨時観測点 (136)
観((44))▼：臨時観測（JNES）点▼：ひずみ重点臨時観測点 (23)▼：地殻流体臨時観測点 (44)▼：東北地方太平洋沖地震臨時観測点 (12)

手法：スペクトル比法で，コーナー周波数を推定してから減衰構造を推定

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地殻構造（水平断面，深さ25 km）▲第四紀火山｜活断層☆大きな内陸地震○3.11以降の地震活動▲第四紀火山｜活断層☆大きな内陸地震○3.11以降の地震活動• 火山直下に低Qp，低Qs，高Qp/Qs領域が分布• 大きな内陸地震の近くに低Q，高Qp/Qs
大きな内陸地震 近く 低 高• 活断層沿いで低Qpである• 火山下で低Q領域が見られる• 全体として高Qp/Qsのようである
全体とし 高よう ある• 低周波地震は低Q，高Qp/Qs の端で発生している1516

地殻構造（鉛直東西断面）

Qの推定の結論▲第四紀火山●低周波地震○3.11以降の地震 ●地震活動☆2008年岩手・宮城内陸地震（ひずみ23-2-1-6）• 地震波減衰構造を安定して推定するための手法開発－ コーダ波スペクトル比法を用いることで同時推定法より安定したコーナー周波数を推定することができた．
－ Qp/Qs（直接）インヴァージョン法を新たに開発し，Qp/Qsを安定に推定することができた．
Q /Q （直接）インヴァ ジョン法を新たに開発し Q /Q を安定に推定することができた
••
•

•

Qp/Qs

マントルウェッジに部分溶融域と思われる低Q，高Qp/Qs領域が見られる．
低周波地震は低Q領域の端に多く分布している．
地殻下部では低Q，高Qp/Qs，高Vp/Vsの領域が火山直下や内陸地震発生域直下に存在して る その原因として高温である と，火山直下などの 部では部分溶融して る在している．その原因として高温であること，火山直下などの一部では部分溶融していると考えられる．また，地殻上部への水の供給源を示していると考えられる．
内陸地震は，高間隙圧流体が存在すると解釈される低Qp，低Qs，高Qp/Qsの領域のおよびその周辺で発生している．高間隙圧流体による強度低下による内陸地震発生過程を支持している．

• 低周波地震は低Qの端に分布している
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17

岩手山観測点設置状況

2011年東北地方太平洋沖地震にともなう震
奥羽脊梁山脈ひずみ集中帯の応答• 平成23 年度計画
– 比較対象である脊梁ひずみ集中帯の北部の状況を高精度で把握するために、岩手山における地震観測とＧＰＳを継続するとともに，新たに機動的地震観測点１点とＧＰＳ観測点1点を設置し観測を開始する。

• 奥羽脊梁山脈ひずみ集中帯の下部地殻– 仮説：地震間に応力は下部地殻では（一部が）緩和，上部地殻では高ひずみ速度帯として現れている．
– M9地震による応答を見ることで，下部地殻が地震間の応力緩和の存否を判別可能．

• 進捗状況(H24年2月現在)– 設置済み観測点
設置済 観測点• 順調に観測継続中．

– 機動的地震観測点• ANS_観測点において観測開始．

– 連続GPS観測点• MTO_観測点で観測開始．
_• H24年度設置予定– 機動的地震観測点• YKBC観測点において観測開始予定– 連続GPS観測点• GNB_観測点で観測開始予定

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（ひずみ23-2-1-6）
地震波速度構造（地殻浅部）との比較

2011年東北地方太平洋沖地震にともなうひずみ集中帯の応答均質媒質を仮定した時に期待される内陸のひずみに対する観測されたひずみの比(Ohzono et al., 2012)• 均質媒質を仮定した時に期待仮定
時される内陸のひずみに対する観測されたひずみ比(東西成分)(Ohzono et al., 2012)．
岩手 秋田県境南部から宮城• 岩手－秋田県境南部から宮城－山形県境のひずみ集中帯に沿って１より小さい（伸張不足）．
• この領域については，ひずみ集中帯の下部地殻の粘性が小さく、応力が緩和しているというモデルを支持．
モデルを支持周期２秒のレイリー波速度（高木，2010)

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地震波速度構造との比較
深さ6kmのS波速度偏差（岡田・他，2011)

深さ24kmのS波速度偏差（岡田・他，2011)22

５年間の研究目標に対する達成状況
及び最終的な達成見込み

均質媒質を仮定した時に期待される内陸のひずみに対する観測されたひずみの比(Ohzono et al., 2012)• ひずみ集中帯の構造の特徴– 東傾斜の地震波低速度域・高い減衰域を確認• 特に庄内地震震源域との関係– 地殻深部から最上部マントルに低速度域があるという特徴は脊梁や宮城県北部と同じ• 太平洋沖地震による歪応答– 浅部の地震波速度と良い対応• 基本的に弾性応答が得られている証拠– 脊梁南部の歪集中は弾性変形では説明不可＃ひずみ比が大きなところは，一部，地殻中部の構造（弾性定数）を反映？
⇒長期的な応答が決め手
23• それ以外の歪集中帯で非弾性変形が必要かどうかは，もう一年データを蓄積してから判断24