ひずみ 22-2-1-8
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(九州大学大学院理学研究院)(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 ，20年 度 に 決 定 し た 展 開 案 を 基 に し て GPS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完了し，データの蓄積をしている． また，機動的地震観測装置を 別府島
原 地 溝 帯 に 直 交 す る よ う に こ れ ら を 配 置 し ，観 測 を 開 始 し た ．さ ら に 22年 度 は 臨 時 観 測 点 を 増 強 し ，詳細な構造推定のデータ取得を開始し， 別府島原地溝帯，特に 九重などの火山周辺での震源がより精度よく決定された．
こ れ ら の 解 析 に よ り ，警 固 断 層 地 域 に お い て は 断 層 セ グ メ ン ト 境 界 に お い て 強 い 不 均 質 が 存 在 し ，応力場がゆがめられていることが明らかになった．また，別府島原地溝帯では， 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 に現有の地震観測網でのデータを用いた微小地震の再読み取り，発震機構の再決定を行った．そのうえで ストレステンソルインバージョンを行った．
こ れ ら に よ り ，別 府 島 原 地 溝 帯 で は 間 隙 水 圧 が 高 い な ど の た め に 強 度 が 小 さ い 可 能 性 が 見 出 さ れ 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
20 年度に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．
これらはひずみ集中を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方針であり，これに従い，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を選定した ．国土地理院が展開する
GEONET 観測点を補完し，別府島原地溝帯の地殻変動をより詳細に明らかにするため，21 点の連続観測点とキャンペーン観測点を増設し，観測を継続した．
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．
設置地点を図１に示す．設置位置と関連する GPS 観測地点も図中に示した．

図1

九州における GPS 観測点．●：GEONET 観測点，
赤丸：伸張場地殻活動観測装置設置点

ひずみ 22-2-1-8b) 観測データ
設置した観測点においては，連続データ収録を開始し，現在システムを運用開始・調整中である．図 2 に観測された GPS データを示す．

図2

BGRL 観測点（左図中の矢印で示す点）における観測記録

解析は Bernese GPS Software Ver. 5.0 を用い，IGS 精密暦，IGS の地球回転パラメタを使用した．大気伝搬遅延量は GMF マッピング関数を Bernese に組み込み，１時間毎に，また大気伝搬遅延勾配は６時間毎に推定した．
2010 年１月～５月まで１週間毎の各観測点の短期再現性を調べたところ，南北成分で１～4 ㎜，東西成分で１～８㎜，上下成分で３～13 ㎜であった．また，１年以上の観測期間がある観測点の観測点速度は周辺の GEONET観測点の速度と調和的であることが確認された．国東半島から西都市に至る測線と久留米市から延岡市に至る測線において，測線に沿う方向と直交する方向の観測点速度を調べたところ，測線に直交する方向の観測点速度は断層を挟んで変化していることがわかった．
国土地理院が展開する GEONET 観測点の F3 座標解を使って九州地域の歪変化を求めた．別府湾から阿蘇カルデラにかけて最大せん断歪が大きい領域が求められた．また，南北ひずみを見ても別府島原地溝帯地域では南北伸長帯が存在することが分かった．しかし，九州中部の広い範囲が南北伸長であることもわかった．

2) 地震観測ア) 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．これらは地震断層と警固断層の境界近傍に位置する西戸崎および警固断層沿いの高宮地域・高宮浄水場内にある，既設の地震観測地点に導入した．
これらの地震計および本学独自の計画により導入された地震観測点を合わせて解析した．その結果，この地域の微小地震活動把握能力が向上した．図３に最近のこの地域周辺の地震活動状況を示す．

ひずみ 22-2-1-8

図 3．福岡県西方沖地震および警固断層周辺の最近約 1 年 4 カ月の微小地震震源分布イ) 機動地震観測装置
福岡県西方沖地震の被害が大きかった玄界島において，21 年度は地震計アレイ観測を行い，良好な自然地震の記録が取得できた．解析を進めた結果，玄界島および警固断層南東端に強い散乱体がイメージできた．この後，別府島原地溝帯を横断するように機動観測装置１５点の臨時地震観測を開始した．22 年度は 10 月からさらに増強し，現在３５点の臨時観測点の展開を行っている．これらの分布を図４に示す．

ひずみ 22-2-1-8

図 4 九州内陸に展開されている地震観測点（九州大，京都大，鹿児島大，防災科研，気象庁）（左図）および展開された臨時観測点（右図）．
これらの観測により，蓄積され始めたデータによって，より精度の高い震源およびメカニズム解が得られることになった．図５に最近までの震源分布と主なメカニズム解を示す．震源はばらつきが尐なくなり，メカニズム解も推定精度が高いものが得られた．

図５．臨時観測点データを加えたデータによって決定された震源分布（左）と主な地震のメカニズム解．紫の震源分布断面図はルーチンによる震源決定結果を示す．
3) 九州中部における応力場の推定
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，現在得られている九州内の浅発地震の再験測を行い，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６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．これは，別府島原地溝帯では1 2 がほかの地域より近い，すなわち水平最大圧縮応力が相対的に小さいことが示している．この結果は水平最大圧縮応力が他に比べて小さいことを示している．これはせん断応力が小さいにもかかわらず，歴史地震や微小地震活動が活発であるということであり，別府島原地溝帯の地震活動状況，速度構造も不均質が強いことを鑑みると，この地域は強度が小さいか間隙水圧が大きく，破壊が起こりやすいと考えられる．

ひずみ 22-2-1-8

0.1 0.5 1.0

図６

ストレステンソルインバージョン結果．主応力軸の方向（左）と応力比(2-2)/(1-2) （右）を示す．

左図中で青，緑，赤はそれぞれ1，2，3 の方向を示す．右図中で円の大きさは応力比を示す．
（ｃ） 結論ならびに今後の課題および H23 年度計画
１９年度に整備された装置を現在までに設置すると共にデータの蓄積を開始した．GPS 観測点は現在オンラインおよびオフライン収録をしており，オンライン収録システムの運用・調整をしつつある．また，ボアホール地震観測点 2 点は収録が開始され，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．機動型地震観測装置は玄界島におけるアレイ観測と別府島原地溝帯を横断するように展開して，データを蓄積している．また，さらに臨時観測点を増強し，精度の高いデータが得られるようになった．一方，従来得られた結果およびデータの解析によって，別府島原地溝帯においては応力に空間的不均質があることを見出し，速度トモグラフィの結果と合わせた考察から，地殻がこの地域において強度が小さいか間隙水圧が大きいために地震発生可能性が高いことが明らかになった．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．しかしながら，臨時観測点の展開によって震源や構造推定が高精度で得られることから，発震機構解の高精度化，応力の詳細な空間変化から従来，別府島原地溝帯全体で考えられてきた上記の特徴をさらに詳細に把握し・検証する必要がある．
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マンパワーの充実することが極めて重要である．
H２３年度は上記の問題点を考慮しながら，機動型地震観測装置の効率的再配置を検討するとともに，現在展開している観測点の維持・データ処理を進める．また，GPS に関しても安定したデータを長期間取ることがひずみ場推定の重要な点であるから，観測・処理解析を継続して行う．
参考：
中尾茂，松島 健，大倉敬宏，別府島原地溝帯および周辺における GPS 稠密観測，2010 年日本地震学会秋季大会（2010 年 10 月，広島），P2-45.
松本 聡, 大倉 敬宏, 千藏 ひろみ, 清水 洋, 植平 賢司, 松島 健, 井上 寛之, 吉川 慎, 安部 祐希, 中元 真美, 正木喜啓, 宮崎 真大, 中尾 茂, 九州中部における応力場と地殻 Weak zone 検出の試み，日本地球惑星科学連合 2011 年大会 (2010 年５月，千葉)，SCG088-11.