2013/2/19

ひずみ24-2-A-1

ひずみ集中帯メカニズムについて－北海道地方－北海道大学・大学院理学研究院・地震火山研究観測センター

茂木透

北海道地方で発生した大地震と活断層
地震調査研究推進本部WEBより引用

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北海道地域のテクトニクス
１．北海道地方は、太平洋プレートとユーラシアプレート（アムールプレート）の間に挟まれ圧縮場にある。
２．東部太平洋側では、太平洋プレートの斜め沈み込みに引きずられて千島弧が西進し、日高地域で東北日本弧に衝突している。
３．日本海側にも東北地方から続く沈み込み帯があり、日本海東縁ひずみ集中帯を形成している。

Satoh et al. (2001)

東北日本弧と千島弧との衝突．
（伊藤､1999）

火山フロント以西の歪集中帯分布． （大竹，2002）

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2013/2/19比抵抗構造調査

高密度自然地震観測←ひずみ集中帯→
精密な震源分布

精密な比抵抗構造

地震・電磁気データ

自然地震観測結果

歪集中と火山活動の関連性

ひずみ集中における地下構造と震源分布との関連性の解明

１－５．歪集中帯発生にかかわる地殻構造の研究(2008年12月 - 2012年3月）

・本プロジェクト観測点＋北大既存点＋気象庁データ一元化：1541個の震源を決めた。
・石狩平野東縁断層：中、南部でやや活発、北部で低調。札幌付近と苫小牧東方に活動の活発な地域が見られる。
・2010年12月2日北広島地震(M4.6)が発生した。

北広島地震
2010年12月2日6:44
M4.6（最大震度5弱）

自然地震観測網により得られた震央分布．

深さ40km以浅の震源分布．

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P波トモグラフィーによる速度構造
42°N～43°38’N，141°E～143°38’E,d<40kmの範囲に発生した地震836個から得られたＰ波走時9638個を使用

東西方向の断面での速度構造42013/2/19

南北方向断面での速度構造

石狩低地帯のＰ波トモグラフィーによる速度構造
１．石狩低地帯は、西部の高速度域と東部の低速度域の間の明瞭な構造境界に位置している。地震波速度構造の相違は、表層地質においても西部の新第三系火山岩類と東部の新第三系堆積岩類として認められ、このような構造境界がひずみを集中させる機構の大局的な地学的背景であると考えることができる。
２．東部にみられる低速度域は舟状の形状を呈しており、日高山脈下への東北日本弧の押し下げにより形成された厚い新第三紀堆積層に相当するものと考えられる。この地域の地震活動は、この低速度層の下部で活発であり、深さ20km以深でも地震が発生している。Iwasaki et al (2004)によると、この低速度層の下部は東北日本弧の地殻に相当する部分と考えられており、低速度層に比べP波速度が10%以上早く推定されていて、明瞭な構造境界をなしていることが推定される。
３．札幌市付近では、2010年12月2日のM4.6の地震をはじめ浅い地震活動が周辺部と比較して活発である。地震波速度構造モデルによると、札幌市の平野部付近
では低速度で特徴付けられる堆積層が深さ約5kmまで認められ、その下部には西部から伸びている高速度域が認められる。2010年の地震は低速度域と高速度域の境界付近で発生した。

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MT法による3次元比抵抗構造

WSINV3DMTによる3次元インバージョン：
50観測点の広帯域データおよびそのうち20観測点の長周期データから、40 ～0.00012 Hz (0.025～8197 sec.) 間の16周波数を使用した。

測点分布と図示した断面の位置

南北方向断面での比抵抗構造
東西方向断面での比抵抗構造

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石狩地域の比抵抗構造
１．深さ7km程度までは低地帯の堆積層に対応して10Ωm以下の低比抵抗層が分布している。低比抵抗層の下は、10～100Ωm 程度の比抵抗となり、白亜系の基盤に相当すると考えられる。
２．観測地域南側では、断層帯の東側で基盤が深くなる傾向があり、本研究の速度構造と調和的である。
３．7 km 以深は、観測地域西側および北側では100～1000Ωm程度、南東部で10～100Ωmとなっており、大規模な構造境界をなしていると考えられる。
４．この境界および断層帯直下（C1）があり、10km程度の深さに帯状に分布している。メルトが火山・地熱地帯ではない場所の比較的浅い地殻内に分布するのは考え難い。したがって、水の存在による低比抵抗であると考えるのが現実的である。
５．南西部の支笏カルデラ付近（C2）に局所的に低比抵抗の箇所が見られる。
C2は数Ωm 以下の比抵抗で、支笏カルデラの直下10～30kmに位置する。支笏カルデラは第四紀の火山で、3つの後カルデラ火山は現在でも活動的である。C2はモホ面付近の地下深部からのマグマ性流体（熱水、メルト）の移動経路を示していると考えられる。

比抵抗構造と速度構造との比較（東西断面）

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2013/2/19比抵抗構造と速度構造との比較（南北断面）

速度構造と比抵抗構造の比較
１．西側は、高速度域、高比抵抗域、東側は低速度域、低比抵抗域が主として分布しており、石狩低地帯は明瞭な構造境界である。
２．東側では低速度域、低比抵抗域が深くまで伸びる傾向にある。
３．この構造境界付近の深さ10～15kmのところに低速度域、低比抵抗域がある。
流体の存在域を示すと考えられる。
４．支笏カルデラ直下に明瞭な低比抵抗域があり、火山活動に伴うマグマ性流体の移動経路を示すものと考えられるが、速度構造ではこの地域に異常は見られない。

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石狩低地帯の地質構造形成過程
構造的不均質の原因

古第三期末期～中新世の古地理（川上、2010）
地質構造発達史（国安・山田、2004）

石狩ひずみ集中帯でのひずみ集中メカニズムの背景
石狩低地帯を中心に広がるひずみ集中帯は、白亜紀以降の地殻発達過程において形成された不均質構造が、その後の千島弧の西進による東西方向の応力を受け、低地中央部の基盤岩の起伏や低地東縁に活断層帯が生じた。このような変動の中で、本研究により明らかにされた西側の高速度、高比抵抗域と東側の低速度、低比抵抗域との間に構造境界が生じ、そこがひずみの集中域になっていると考えることができる。また、東縁断層帯の下に局所的な低速度、低比抵抗域が見られ、そこは深部流体が上昇してきている可能性があり、それが活断層の活動に影響する可能性も指摘できる。この活断層の活動性と地下不均質との関連については、さらに詳細な観測研究が必要であろう。

地質平面図と構造区分、地層発達概念図（国安・山田、2004）

東北日本弧と千島弧との衝突． （伊藤､1999)

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石狩地域のひずみ集中メカニズムのまとめ
１．石狩低地帯は、白亜紀に前弧海盆として形成され、その後、中新世の日本海、オホーツク海の拡大に伴う横ずれ断層運動に伴い、プルアパート構造が形成され、基盤岩に不均質な起伏が形成された。
２．後期中新世に千島弧の西進により東西性の応力を受けるようになり、石狩平野東縁断層帯などが形成された。
３．地震観測により，南部は微小地震は多く発生していているが、北部では少ないことが示された。
４．本研究で得られた速度構造や比抵抗構造によると，石狩低地帯は構造境界であり，それが歪集中の構造的背景となっている．
５．石狩平野東縁断層帯や石狩低地帯西部にも南北性の活断層が推定され，その直下に低速度域や低比抵抗域で示される流体域が存在している。
６．支笏カルデラ直下には，明瞭な低比抵抗域で示唆される深部からのマグマ性流体の移動経路が存在すると考えられる．

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