日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要
No.57（2022）pp.123 − 138

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴
鎌田

大輔＊・鵜川元雄＊＊Characteristics of the Ocurrence Nature and Spectra of Deep Low Frequency
Earthquakes Beneath Yakedake Volcano, Japan
Daisuke KAMATA ＊ and Motoo UKAWA ＊＊（Accepted November 11, 2021）

We investigated the occurrence nature and spectral characteristics of the deep low frequency (DLF) earthquakes
beneath Yakedake volcano, central Japan. The DLF earthquakes of Yakedake volcano locate mainly in the depth range
from 20 to 40 km. Calculation of the recurrence rate of the DLF earthquakes for 10 minutes shows that the DLF events
shallower than the boundar y separating at 25 or 30 km tend to occur more successively than those deeper than theboundary depth. The ν-values of the DLF events also indicate the successive occurrence of the shallower events.
The spectral analyses show the spectral peaks appear primarily in the frequency range 0.7 to 2 Hz. The spectral
peaks are separated into one to four groups depending on the stations and components of the seismographs. Amongthem, the most prominent peaks are located around 1 Hz. These characteristics of occurrence nature and spectra of the
DLF earthquakes are important information in considering source process of the DLF earthquakes.
Keywords: Deep low frequency earthquake, Yakedake, ν-value, Spectral analysis

るようになった（高橋・宮村，2009）。その中で飛騨山脈

1．はじめにの岐阜県と長野県の境界に位置する焼岳は，他の火山地

火山地域の深さ約 10〜50 km では，深部低周波地震と域と比べて深部低周波地震の発生深度の幅が大きいとい呼ばれる通常の構造性地震よりも卓越周波数の低い火山う特徴がある。また，この地域では深部低周波地震の他地域に特徴的な地震が発生する（例えば，Ukawa andに，数年に一度地殻浅部で構造性の群発地震が発生し，

Ohtake, 1987; 鈴木，1992; White, 1996; Nichols et al.,

深部低周波地震と浅部の群発地震の関連性や火山性流体

2011; 鵜川，2020）。この地震は地殻下部からマントル最の群発地震活動への寄与も指摘されている（大見・他，

上部の通常の構造性地震が発生しない領域で発生し，火

2003; 大見・他，2005）。

山性流体との関与が指摘されているが，具体的なメカニ本研究では，焼岳の深部低周波地震を対象として気象

ズムは明らかになっていない。火山下の深部低周波地震庁の一元化震源カタログを利用し，その時間的な発生のの波形には，地下のマグマや熱水の活動に関連する情報

様子を調べる。さらに国立研究開発法人防災科学技術研が含まれていると考えられるので，そのメカニズムの解究所（以後，防災科研と略す）の高感度地震観測網 Hi-

明は火山下の火山性流体の挙動解明に重要である。

net により観測された焼岳の深部低周波地震の地震波の1997 年以降，気象庁の一元化震源カタログで低周波イベント（以後，低周波地震）が識別されるようになり，

スペクトルを解析する。これらによって地震の発生様式
やスペクトルの深さによる違いを明らかにする。

日本列島全域での深部低周波地震の活動状況を把握でき＊

日本大学大学院総合基礎科学研究科地球情報数理科学専攻：〒 156-8550 東京都世田谷区桜上水 3-25-40＊＊
日本大学文理学部地球科学科：〒 156-8550 東京都世田谷区桜上水 3-25-40＊＊＊

─ 123 ─Graduate School of Integrated Basic Sciences, Nihon University: 3-25-40
Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo, 156-8850 Japan
Department of Earth and Environmental Sciences, College of Humanities
and Sciences, Nihon University : 3-25-40 Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo,
156-8850 Japan

（105）

鎌田大輔・鵜川元雄

表示されたほとんどの深さ 20 km 以深の通常の地震と深2．焼岳の深部低周波地震の震源分布

さ 40 km 以深の深部低周波地震が取り除かれ，震源分布

本研究では，焼岳の深部低周波地震を気象庁による低周波地震の識別をもとに抽出した。図 1a に焼岳周辺のがまとまった形状を示すようになるが，全体的な傾向は
ほとんど変わらなかった。

震源分布を示す。この地域の 1999 年以前の低周波地震

図 2 に図 1a に示した深部低周波地震の規模別頻度分布の震源が気象庁の一元化震源カタログに記載されていなを示す。黒丸はマグニチュード（M）が 0.1 ごとの地震

いため，対象期間は 2000 年 1 月〜2020 年 12 月までとし数，白丸は規模の大きい方から積算した積算地震数を示た。図 1a には低周波地震（赤点）の他に，通常の地震している。この期間の深部低周波地震の最大地震の規模（青点）も示している。わかりやすくするために低周波

は M1.2 である。地震の規模別の頻度はグーテンベル

地震は通常の地震の 1.5 倍の大きさで表示している。震

ク・リヒター則（G-R 則）と呼ばれるべき乗則によく合源の多くは焼岳山頂の北北西から北西部に位置し，西側

うことが知られている。G-R 則は，ある範囲，ある期間に向かうにつれて低周波地震の発生深度は浅くなっていに発生するマグニチュード（M）の地震数を n(M) とした

ることがわかる。この地域は，通常の地震も深さ 20 km時，まで発生する領域があるが，その領域では低周波地震はlog n(M) ＝ a − bM

発生せず，逆に低周波地震が 10 km 付近まで発生していで表される関係である。a,b は定数であり，特に b は b 値

る領域では通常の地震もそれより深い場所ではほとんどと呼ばれ，普通の地震活動では 1 に近い値を示すことが発生しておらず，通常の地震と低周波地震は空間的に分多い（宇津，2001）。この地域の規模別頻度分布（図 2）

かれて活動していることがわかる。

によると，M0.2 以上の地震に対して M と log n(M) が直

また，低周波地震は震源決定精度が通常の地震と比較

線関係になる。そこでこの地域の M0.2 以上の地震にして良くないため，緯度，経度，深さの誤差が 2 km 以

G-R 則を当てはめ，最尤法により b 値を推定すると，b ＝内の地震の震源分布を図 1b に示した。図 1b では図 1a で

2.26 ± 0.10 という日本列島の普通の地震の b 値より顕著

km

km

図1

焼岳周辺の震源分布（a）右下の図の黒枠内を拡大した図を左上に示す。気象庁一元化震源カタログによる 2000 年 1 月〜2020 年 12 月までの震央分布（右下，左上）と南北断面図（右上），および東西断面図（左下）を示した。青点は通常の地震，赤点は低周波地震，火山のマーク
は焼岳を示す。（b）（a）に示した震源から緯度，経度，深さの誤差が 2 km 以内の震源。記号は（a）と同様。
（106）

─ 124 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

3 か所の観測点（N.KOKH, N.KTRH, N.ASSH）のデータを使用する。観測点の位置は図 3 に示す。なお地震計の設置深度はいずれの観測点も地表下 102 m である。
焼岳で発生した 3 つの期間の深部低周波地震の波形例とフーリエスペクトル，スペクトルの時間変化（それぞれ 3 成分）を図 4 〜図 6 に示す。いずれも Hi-net 観測点
N.KOKH の結果である。期間はそれぞれ 70 秒間で，表 1に示すように期間Ⅰ（図 4 ），期間Ⅱ（図 5 ），期間Ⅲ（図6 ）と名付ける。図 4 〜図 6 は（a）が地震波形と気象庁の検測値をもとに P 波，S 波の到達時刻，（b）が（a）で示した地震波形のフーリエスペクトル，（c）が（a）で示
図2

した地震波形のスペクトルの時間変化を示している。

焼岳で発生する深部低周波地震の規模別頻度分布

黒丸はマグニチュードが 0.1 ごとの地震数，白丸は規模の大きい方から積算した積算地震数を示している。

表 2 にこれらの地震の震源要素を示す（今後，期間Ⅰの地震をそれぞれ E-1，E-2，期間Ⅱの地震を E-3，期間Ⅲの地震を E-4 とする）。図 4 〜図 6 の（b）は波形を示した範囲のスペクトル（黒線）と波形を示した範囲の直前に大きい b 値が得られた。なお，図 1a の通常の地震の bの地震が発生していない同じ長さの時間帯のスペクトル値は M0.5 以上の地震に G-R 則を当てはめると b ＝ 0.80±
0.01 である。

波形例を示した 3 つの期間

表13．地震波形の特徴

Start time

期間

Y

本研究では，Hi-net のデジタル地震波形データを使用

M

D

h

m

s

Duration(s)した。地震計は固有周波数 1 Hz の 3 成分（上下，南北，

期間Ⅰ

2004

4

6

2

7

0

70

東西）高感度速度型地震計で，サンプリング周波数は

期間Ⅱ

2007

9

13

1

37

30

70

期間Ⅲ

2004

9

7

5

36

50

70

100 Hz である（汐見・他，2009）。本研究では焼岳に近い図3使用した Hi-net 観測点

右上の地図の青く囲った部分を拡大した地図。赤四角はスペクトル解析に使用した Hi-net 観測点と焼岳（火山マーク）の位置を示す。
─ 125 ─（107）

鎌田大輔・鵜川元雄

図4

期間Ⅰの地震波形とスペクトル（a）N.KOKH で観測された E-1 と E-2 を含む期間１（70 秒間）の 3 成分地震波形。上から上下動，南北動，東西動。P1，P2 は気象庁による P 波の到達時刻，S1，S2 は S 波の到達時刻を示す。
（b）期間Ⅰのフーリエスペクトル。上から上下動，南北動，東西動。
（c）期間Ⅰのウェーブレットによるスペクトルの時間変化。0〜15 Hz のスペクトル強度を示している。スペクトル強度はカラーバーに示した色で表されている。上から上下動，南北動，東西動。

（108）

─ 126 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

図5

期間Ⅱの地震波形とスペクトル（a）N.KOKH で観測された E-3 を含む期間Ⅱ（70 秒間）の 3 成分地震波形。上から上下動，南北動，東西動。P は気象庁による P
波の到達時刻，S は S 波の到達時刻を示す。（b）期間Ⅱのフーリエスペクトル。上から上下動，南北動，東西動。（c）期間Ⅱのウェーブレットによるスペクトルの時間変化。0〜15 Hz のスペクトル強度を示している。スペクトル強度はカラーバーに示した色で表されている。上から上下動，南北動，東西動。

─ 127 ─（109）

鎌田大輔・鵜川元雄

図6

期間Ⅲの地震波形とスペクトル（a）N.KOKH で観測された E-4 を含む期間Ⅲ（70 秒間）の 3 成分地震波形。上から上下動，南北動，東西動。P は気象庁による P
波の到達時刻，S は S 波の到達時刻を示す。（b）期間Ⅲのフーリエスペクトル。上から上下動，南北動，東西動。（c）期間Ⅲのウェーブレットによるスペクトルの時間変化。0〜15 Hz のスペクトル強度を示している。スペクトル強度はカラーバーに示した色で表されている。上から上下動，南北動，東西動。

（110）

─ 128 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

表2
期間

Time

Longitude
（°）

Depth
(km)

M
(JMA)

Epicental distance(km)

Y

M

D

h

m

s

Latitude
（°）

E-1

2004

4

6

2

6

57.8

36.277137.541

20.0

0.0

18.9

Event

期間Ⅰ

Date

波形例を示した深部低周波地震の震源要素

N.KOKH

E-2

2004

4

6

2

7

31.5

36.271137.578

23.4

0.6

22.0

期間Ⅱ

E-3

2007

9

13

1

37

32.7

36.262137.589

37.3

1.0

23.4

期間Ⅲ

E-4

2004

9

7

5

36

50.8

36.236137.571

38.0

0.8

23.9

（灰線）を示している。灰色の線を上回るスペクトル

2.0 Hz 以下の振動が卓越しているが，E-4 は約 3.0〜4.0 Hz（黒線）が深部低周波地震のスペクトルとして有意であ程度の振動が特に卓越している。一般的に，高周波振動ると見なすことができる。図 4 〜図 6 の（c）のスペクトは減衰しやすいため，震源から観測点までの距離が大き

ルの時間変化の解析には鵜川（2020）と同様のウェーブ

ければ高周波振動は減衰し低周波振動が卓越しやすくな

レット変換を用いた。スペクトル強度は赤（強）〜青る。今回の事例では E-4 は E-1，E-2 よりも深く震央距離（弱）の色で示している。以下に表 2 に示した E-1〜E-4

も近いことから，観測された地震の卓越周波数が距離にについて，それぞれ特徴をまとめる。

よって変化したとは考えにくい。よってこれらの違いは（1）複数の深部低周波地震が連続的に発生する事例（期

震源での破壊過程によって生じたと考えられる。

間Ⅰ：E-1，E-2）
期間Ⅰは複数の深部低周波地震が連続的に発生する事

4．深度による発生様式の違い例であり，E-1 と E-2 の地震の規模は M0.0 と M0.6，深さ

図 4 に示したように深部低周波地震は複数の地震が連は 20.0 km と 23.4 km である。波形をみると P1 と P2 の間続的に発生する場合が見られる。そこで，複数の地震がに振幅の増大が見られるので，少なくとも 3 回以上の深連続的に発生する場合と単発の地震で収束する場合の深部低周波地震が発生していると推測される。このようにさによる違いを調べた。まず，焼岳の全体的な活動を見

深部低周波地震が連続的に発生する事象の中には 1 つ 1

るために発生日時と深さの関係を図 7 に示す。図 7 で地

つのイベントの識別が困難な事例も存在する。E-1 と震はカラースケールに示すように M で色分けし，発生

E-2 の地震ともスペクトルは約 4.0〜5.0 Hz 以下，特に約した日時と震源の深さに描画されている。図 7 による

1.0〜2.0 Hz の振動が卓越している。

と，深さ約 30 km よりも浅い場所では短期間に地震が集（2）P 波初動部に高周波振動が卓越する事例（期間Ⅱ：中して発生する傾向があるのに対し，深さ 30 km よりもE-3）深い場所では比較的分散した活動であることがわかる。

期間Ⅱは P 波初動部に高周波振動が卓越する事例の波

このような活動の傾向を定量化するため 10 分間の地形であり，地震の規模は M1.0，深さは 37.3 km である。

震再発生率を，深さ 30 km よりも浅い場所と深い場所で

図 5a，図 5c によると，数〜数十 Hz の高周波振動が出現発生した地震に分けて調べた。10 分間の地震再発生率

しているのは P 波の初動部の数秒間のみであり，後続波

は 1 回の地震が発生してから次の 10 分間に地震が発生，

は 約 5 Hz 以 下 の 比 較 的 低 周 波 振 動 で あ る。 こ の よ う

さらにその地震から 10 分間に地震が発生した場合とに，高周波振動と低周波振動が同時に発生するというこいったように最後の地震から 10 分間以上，地震が発生とは，震源過程において複数の物理現象が同時に起きてしなくなるまでを 1 回のイベントとして計数する方法でいると考えられる。このような事例も焼岳特有の現象である。これにより 2 回以上の地震で構成されるイベント

はなく，他の火山でも観測されているため，深部低周波（以後，群発的な活動と呼ぶ）と 1 回のみの地震で構成

地 震 の 特 徴 で あ る（ 例 え ば 鵜 川・ 大 竹，1984; 鵜 川，

されるイベント（以後，孤立的な活動と呼ぶ）の割合を2020）。

それぞれ調べた。
1 度のイベントとして発生した地震回数と時間の関係（3）比較的高周波振動が卓越している事例（期間Ⅲ：E-4）を図 8 に示す。図 8 の赤の記号は孤立的な活動，緑の記

期間Ⅲは期間Ⅰの深部低周波地震に比べて高周波振動

号は群発的な活動を示している。孤立的な活動と群発的が 卓 越 し て い る 事 例 の 波 形 で あ り， 地 震 の 規 模 はな活動の割合を表 3 にまとめた。これらによると，深さM0.8， 深 さ は 38.0 km で あ る。E-1，E-2 は 特 に 約 1.0〜

30 km より浅い場所では約 80％が孤立的な活動，残りの─ 129 ─（111）

鎌田大輔・鵜川元雄

図7

地震の発生日時と深さの関係

気象庁の一元化震源カタログをもとに 2000 年 1 月〜2020 年 12 月までに発生した地震の時間と深さの関係を示す。丸点はその時間に発生した地震を示し，色はカラースケールに示すようにマグニチュードを表している。

図8

孤立的な活動と群発的な活動の時間推移

深さ 30 km で区切った場合（左図）と深さ 25 km で区切った場合（右図）の孤立的な活動（赤点）と群発的な活動（緑点）の時間推移（横軸）を示す。縦軸は 1 回のイベントの地震数を示す。左上の図が深さ 30 km 以浅，左下の図が深さ 30 km 以深，右上の図が深さ 25 km 以浅，右下の図が深さ 25 km 以深の活動を示す。
（112）

─ 130 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

表3

深さ 25 km と 30 km で区切った時の孤立的な活動と群発的な活動の数と割合，1 つのイベントの平均地震数，ν値

Depth(km)Single event(％)

Multi events(％)

Average number

ν-value≤ 30 km

786(80)189(20)2.8

0.05> 30 km

252(93)

18(7)

2.3

0.20

≤ 25 km367(74)126(26)3.0

0.05> 25 km714(91)

74(9)

2.2

0.10

約 20％が群発的な活動であったのに対し，深さ 30 km よは 2.8 回， 深 さ 30 km よ り 深 い 場 所 で は 2.3 回， 深 さ をり深い場所では約 93％が孤立的な活動，残りの約 7 ％が25 km で区切った場合では，深さ 25 km よりも浅い場所

群発的な活動で，深い方が孤立的に発生する傾向が強では 3.0 回，深さ 25 km よりも深い場所では 2.2 回となっい。深さの境界の影響を調べるため，深さ 25 km で区た。これらの結果から，深さが浅い場所で発生する地震

切 っ た 場 合 も 同様の方法で調べた。この場合， 深 さほど続発性が強いと考えられる。

25 km よりも浅い場所では約 74％が孤立的な活動，約

地 震 の 続 発 性 を 表 現 す る パ ラ メ タ ー と し て， 松 村

26％が群発的な活動，深さ 25 km よりも深い場所では約（1982）はν値を提案している。ν値は以下の式で示さ91％が孤立的な活動，約 9％が群発的な活動であり，深

れる。
(x)2
x

さ 30 km で区切った場合と同様に深い場所で孤立的な傾

ν＝ ―2

向が強い結果となった。
1 度のイベントで構成される地震数とそれらの頻度分

ここに x は観測された地震の発生間隔，x はその平均

布を図 9 に示す。ほとんどのイベントは 1 〜 2 回の地震値，x2 は地震の発生間隔の 2 乗の平均値を示す。ν 値はで構成されるが，深い場所の方がこの傾向がより顕著に

0.5 の時，ワイブル分布に基づくランダムな地震の発生表れていることがわかる。深さ 25 km より深い活動では様式を示し，1.0 に近づくと周期的，0 に近づくと続発性

6 回以上の地震が群発した例はない。群発的な活動の 1が強い発生様式であることを示す。ここでは深さ 25 km

度のイベントあたりの地震回数の平均を比較すると，深で区切った場合と深さ 30 km で区切った場合について ν

さを 30 km で区切った場合，深さ 30 km より浅い場所で値を計算した。深さ 25 km で区切った場合，深さ 25 km

図9

1 回のイベントの地震数の頻度分布

深さ 30 km で区切った場合（左図）と深さ 25 km で区切った場合（右図）の 1 つのイベントの地震数の頻度分布を示す。左上の図が深さ 30 km 以浅，左下の図が深さ 30 km 以深，右上の図が深さ 25 km 以浅，右下の図が深さ 25 km 以深の活動を示す。
─ 131 ─（113）

鎌田大輔・鵜川元雄

より浅い場所ではν＝ 0.05，深さ 25 km よりも深い場所
ではν＝ 0.10，深さ 30 km で区切った場合，深さ 30 km

5．最大スペクトル周波数の深さ依存性

より浅い場所ではν＝ 0.05，深さ 30 km よりも深い場所

気象庁一元化震源カタログに記載のある焼岳周辺の深ではν＝ 0.20 となった。これらの結果も併せて表 3 に部低周波地震のすべてを対象にスペクトル解析を行っ示す。ν値は焼岳の深部低周波地震がいずれの深さでた。図 10 の解析例に示すように，対象の地震が含まれも続発的に発生する傾向が強いこと，その中でも浅い場

る 45 秒間をフーリエスペクトル解析し，その結果から所で発生する深部低周波地震に続発性がより強いことをスペクトルが最大となる周波数（最大スペクトル周波示している。

数）を検出した。ノイズをできるだけ排除するために，

図 10

最大スペクトル周波数の検出例

下図が地震波形，上図がフーリエスペクトル解析の結果を示す。緑枠は最大スペクトル周波数を検出する範囲（0.5〜5.0 Hz），
赤枠はフーリエスペクトル解析を行った範囲を示す。

（114）

─ 132 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

最大スペクトル周波数を検出する周波数範囲は 0.5〜の群れが共通して見られることがわかる。従って図 12

5.0 Hz とした。図 10 の下図は地震波形，上図は下図の赤の 0.5〜0.7 Hz の最大スペクトル周波数の群れは，実際く囲った部分のフーリエスペクトル解析の結果を示しての地震のスペクトルよりもノイズのスペクトルが上回っいる。緑で囲った部分（0.5〜5.0 Hz）からスペクトルがた地震の群れに対応していると考えられる。このため，最大となる周波数（緑点）を最大スペクトル周波数とし0.5〜0.7 Hz に現れる最大スペクトル周波数はノイズと判て検出した。最大スペクトル周波数の観測点間の違いを断した。以下にそれぞれの観測点，成分ごとの主な特徴調査するために，N.KOKH, N.KTRH, N.ASSH の 3 か所をまとめる。

について調べた。

（1）N.KOKH

最大スペクトル周波数とマグニチュードの関係を図

上下動成分（図 12a）では深さによらず約 1.0〜1.2 Hz

11a〜図 11i に示す。図 11 によると，焼岳の深部低周波のピークの群れが見られる。また，深さ約 20〜30 km で地震には最大スペクトル周波数のマグニチュード依存性は約 1.6〜1.7 Hz と約 1.8〜2.0 Hz のピークの群れも見るは見られなかった。

ことができる。南北動成分（図 12b）では深さによらず最大スペクトル周波数と深さの関係を観測点ごとに図約 0.8〜1.2 Hz のピークの群れと約 1.6〜2.0 Hz のピーク

12a〜図 12i に示す。ノイズと考えられる最大スペクトルの群れを見ることができる。東西動成分（図 12c）では周波数の範囲を調べるために，解析を行った時間帯より深さによらず約 1.0〜1.2 Hz，1.7 Hz のピークの群れが見前の同じ時間（45 秒間）の最大スペクトル周波数と深さ

ら れ る。 ま た， 深 さ 約 20 km よ り も 深 い 場 所 で は 約の関係を図 13a〜図 13i に示す。図 12 と図 13 を見比べる

1.3 Hz，約 1.8〜2.0 Hz のピークの群れも見られる。

と，多少ばらつきはあるものの約 0.5〜0.7 Hz のピーク

図 11

各観測点，成分ごとのマグニチュードと最大スペクトル周波数の関係

深さはカラーバーで示した色で表されている。
（a）N.KOKH の上下動成分。
（b）N.KOKH の南北動成分。
（c）N.KOKH の東西動成分。
（e）N.KTRH の上下動成分。
（ f ）N.KTRH の南北動成分。
（g）N.ASSH の上下動成分。
（h）N.ASSH の南北動成分。
（ i ）N.ASSHの東西動成分。
─ 133 ─（115）

鎌田大輔・鵜川元雄

図 12各観測点，成分ごとの深さと最大スペクトル周波数の関係

マグニチュードはカラーバーで示した色で表されている。見方は図 11 と同様。

（2）N.KTRH
上下動成分（図 12d）では深さ約 10〜30 km で約 0.9〜

20 km よりも深い場所では約 1.3〜1.4 Hz のピークの群れ

1.1 Hz のピークの群れが見られる。深さ約 20 km よりもも見られる。東西動成分（図 12i）では深さによらず約深い場所では約 1.2 Hz のピークの群れも見られる。ま1.1 Hz のピークの群れが見られる。

た，深さによらず約 1.5 Hz のピークの群れを見ることが

表 4 に各観測点，成分ごとの特徴をまとめた。3 つのできる。南北動成分（図 12e）では深さによらず約 1.0〜

観測点ともすべての成分で 1.0 Hz 周辺（0.8〜1.3 Hz の範

1.2 Hz，約 1.5 Hz，約 1.8〜2.0 Hz のピークの群れを見る囲）に最大スペクトル周波数が集中する群れが見られことができる。また深さ約 15 km よりも深い場所では約た。この周波数は焼岳の深部低周波地震の規模に依存し1.3 Hz のピークの群れも見ることができる。東西動成分ない特徴的なスペクトルピークである。ただし比較的深（図 12f）では深さ約 15 km よりも深い場所では約 1.1〜

い地震には，この周波数帯が最大スペクトルピークにな

1.3 Hz のピークの群れを見ることができる。また深さ約ら な い 地 震 計 の 成 分 が あ る 観 測 点 も 見 ら れ る。（N.

30 km よりも浅い場所では約 1.4 Hz，約 1.6 Hz のピーク

KTRH の EW 成分や N.ASSH 観測点の UD 成分）。

の群れが見られる。成分に関係なく，2 Hz 以上の最大ス
ペクトル周波数を示す地震が多く点在している。

6．議論（3）N.ASSH

焼岳で発生する深部低周波地震は浅部ほど続発性があ

上下動成分（図 12g）では深さによらず約 1.0〜1.2 Hz

ることがわかった。ドイツのアイフェル地域やアリューのピ ー ク の 群 れ を 見ることができる。また，深 さ 約

シャン弧においても類似した事例が報告されている。

20 km よりも深い場所では約 1.3〜1.5 Hz のピークの群れ

Hensch et al.（2019）は，ドイツのアイフェル地域で発も見られる。南北動成分（図 12h）では深さによらず約生する深部低周波地震について，マントルでは主に 1 分

1.0〜1.1 Hz のピークの群れが見られる。また，深さ約未満のイベントや単独のイベントが観測されたのに対（116）

─ 134 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

図 13

ノイズと判断した周波数帯

最大スペクトル周波数を読み取った区間より前の 45 秒間をフーリエスペクトル解析し，その最大スペクトル周波数を読み取った結果を示す。見方は図 11 と同様。

表4
N.KOKHUD

Maximum
Frequency(Hz)Depth(km)1.0~1.2

10〜40

1.6~1.7
1.8~2.0
0.8~1.2

NS

1.6~2.0

1.0~1.2
EW

各観測点，成分に見られる深さごとの最大スペクトル周波数

1.71.3
1.8~2.0

20〜30

N.KTRH

Maximum
Frequency(Hz)Depth(km)0.9~1.1

10〜30

1.2

≧20

1.5

10〜40

UD

N.ASSHUD

1.0~1.2

10〜40
NS

10〜40

1.5

10〜40

1.8~2.0
1.3≧15

1.1~1.3

≧15

1.4

EW

≤30

1.6

≤20

NS

Maximum
Frequency(Hz)Depth(km)1.0~1.2

10〜40

1.5

≧20

1.0~1.1

10〜40

1.3~1.4

≧20

1.1

10〜40

EW

し，地殻ではほとんどが数分間続くようなイベントが観する場合と 1 〜30 分程度の複数のイベントが連続して発測 さ れ た と 述 べ て い る。Power et al.（2004）は， ア

生する場合があると述べているが，深さについての違い

リューシャン弧の深部低周波地震について，単独で発生は指摘していない。

─ 135 ─（117）

鎌田大輔・鵜川元雄

本研究では気象庁一元化震源カタログに記載のある低にも同様の連続微動的活動を確認することができた。

周波地震を抜き出し続発性を調べたが，実際には震源決2004 年，2014 年，2020 年の連続微動的活動の共通点は定されず記載されていない地震も多く存在している。例

震源が深さ 20 km 前後かそれよりも浅いということであ

えば，2020 年 5 月に発生した焼岳の深部低周波地震活動

る。大見・他（2003）によると，1999 年にも同様の活動

ではその多くが震源決定されていない。図 14 に最も連が観測されており，連続微動的活動の震源は通常の構造

続的に深部低周波地震が発生した時間帯（2020 年 5 月 3性地震と連続微動的活動以外の深部低周波地震の震源の

日 1 時）の N.KOKH の連続波形（南北動成分）を示す。

中間の深さに決まると指摘している。

通常の構造性の地震活動の他に多くの連続微動的活動が今回確認した波形の中で 2004 年，2014 年，2020 年以見られる。この時間帯に震源決定されている深部低周波

外に連続微動的活動は確認できなかった。連続微動的活地震は 7 つであるが，実際にはもっと多くの深部低周波

動は焼岳の深部では確認できなかったことや Hensch et

地震の波形が確認できる。

al.（2019）でも類似した報告があることから，深部低周気象庁一元化震源カタログに記載のある地震の前後 1

波地震の続発性は浅部ほどその傾向が強くなるような機時間の波形をダウンロードができる期間内においてすべ構で発生している可能性があり，今後詳細に調べる必要て確認したところ，2020 年 5 月の他に 2004 年と 2014 年

がある。

図 14

2020 年 5 月の連続微動的な深部低周波地震の活動

2020 年 5 月 3 日 1 時から 1 時間の連続波形（南北動成分）。観測点は N.KOKH。
（118）

─ 136 ─

焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクトルの特徴

焼岳で発生する深部低周波地震のスペクトルの特徴と境界とした場合，浅部では約 80％が孤立的な活動，約して 1.0〜2.0 Hz にスペクトルピークが 1〜4 つ見られる20％が群発的な活動，深部では約 93％が孤立的な活動，ことがわかった。Nichols et al.（2011）は，カスケード

約 7％が群発的な活動であった。深さ 25 km を境界とし山脈のベーカー山，レーニア山，セント・へレンズ山のた場合でも，浅部では約 74％が孤立的な活動，約 26％

いずれの火山においても深部低周波地震のスペクトルのが群発的な活動，深部では約 91％が孤立的な活動，約ピークは 1.0〜2.0 Hz 前後であると述べている。Power et

9％が群発的な活動という結果が得られた。ν値は深さ

al.（2004）はアリューシャン弧の深部低周波地震につい25 km で区切った場合，浅部ではν＝ 0.05，深部では νて，1.0〜3.0 Hz という狭いスペクトルピークが特徴であ＝ 0.10， 深 さ 30 km で 区 切 っ た 場 合， 浅 部 で は ν ＝ると述べている。スペクトルの特徴に関しても他の火山

0.05，深部ではν＝ 0.20 となった。これらの結果は焼岳と類似しているため，深部低周波地震の一般的な特徴での深部低周波地震は深さによらず続発的に発生する傾向ある可能性がある。

が強いこと，その中でも浅部で発生する深部低周波地震

深部低周波地震が火山地域の地下深部の通常の地震がに続発性がより強い傾向が見られることを示している。

発生しない領域で発生していること，通常の地震に見ら

焼岳では 2004 年，2014 年，2020 年に連続微動的活動

れるような連続的なスペクトルではなく，数 Hz というが見られた。気象庁により震源決定された地震は少ない

低周波領域の狭い範囲に複数のピークが見られるというが，そのほとんどが深さ 20 km 前後かそれ以浅に震源決ことから通常の地震とは異なるメカニズムで発生してい定されている。浅部の続発性は他の火山でも報告があると考えられる。従って，焼岳の深部低周波地震においり，深部低周波地震は浅部ほど続発性が強くなるようなても以前から指摘されているマグマや熱水などの火山性機構で発生している可能性がある。

流体の関与が考えられる。Aki and Koyanagi（1981）はスペクトル解析の結果から，焼岳で発生する深部低周

ハワイ島の深部低周波微動を対象に地下深部でのマグマ波地震のスペクトルピークは 0.5〜1.0 Hz の範囲に 1 〜 4の移動による地震波の放射をモデル化したが，まだこのつの群が見られ，特に 1.0 Hz 周辺のピークはすべての観現象についての確立したモデルはない。活火山である焼測点で見られた。この結果は他の火山の深部低周波地震

岳の深部低周波地震も，マグマの活動による地震であると類似するため深部低周波地震の一般的な特徴であると可能性が高い。本研究の結果からは具体的なメカニズム考えられる。

を提示することはできないが，火山性流体が関与しなが焼岳で発生する深部低周波地震の発生様式とスペクト

ら浅部ほど続発性があり低周波領域にスペクトルのピールの特徴は他の火山とも類似点が多く，発生機構には以クを持つような地震波が発生するメカニズムを探ってい前から指摘されている火山性流体の関与が考えられる。

く必要がある。

今後，本研究の結果を満たすような発生機構を考えてい
く必要がある。

7．まとめ
焼岳で発生する深部低周波地震を対象に，地震の続発性についての発生様式の深さによる違いを明らかにし，
他の火山と比較，検討を行った。深さ 25 km と 30 km で区切り，それぞれの深さよりも浅部と深部に分けて 10分間の地震再発生率とν値を計算した。深さ 30 km を謝辞
震源データは気象庁の一元化震源カタログ，地震波形のデータは防災科研の高感度地震観測網 Hi-net，図の作成にはThe Generic Mapping Tools version 6（Wessel et al., 2019）を使わせていただきました。村瀬雅之准教授には原稿についてご助言をいただき，本論文の改善に大きく役立ちました。こ
こに記して感謝申し上げます。

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鎌田大輔・鵜川元雄

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