京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 第 50 号 B 平 成 19 年 4 月
Annuals of Disas. Prev. Res. Inst., Kyoto Univ., No. 50 B, 2007

丹波山地直下の地殻深部反射面の探査гг大大特による人工・自然地震観測гг
片尾浩・伊藤潔・中尾節郎・*廣瀬一聖・西村和浩・福嶋麻沙代* 北陽建設株式会社

要旨

2006年10月に大都市大震災軽減化特別プロジェクト（大大特）の一環として，丹波山地から濃尾平野に至る東西方向の「近江測線」で大規模人工地震探査が行われた。我々はこの際行われた発破を，測線外の丹波山地において独自に観測することにより，丹波山地直下の下部地殻に存在する反射面の詳細を調べることを計画した。これらのデータの解析結果に加えて，同じく大大特の一環として新宮—舞鶴測線北部沿いにおいて2005年春より約２年間行われた臨時自然地震観測の結果も合わせて報告する。

ᴾ

キーワード: 大大特，丹波山地，反射面，人工地震

1.

た（片尾 ， 2005）。

はじめに

2006年10月には同じく大大特の一環として，丹波ᴾ
大阪府北部から京都府中部にかけての丹波山地は，山地から濃尾平野に至る東西方向の「近江測線」で定常的に微小地震活動が活発な地域のひとつである。

大規模人工地震探査が行われた（文部科学省研究開(片尾，2002)

この地域には亀岡断層，三峠断層，発局ほか，2007）。我々はこの際行われた丹波山地

花折断層など多くの活断層が存在するが，微小地震内で行われた数発の発破（人工地震）を，測線外では特定の活断層に沿って線上に分布するのではなく、独自に観測することにより，自然地震観測によって小さなクラスターを形成しつつ比較的広範囲に面的知られていた丹波山地直下の反射面をより詳細に調に広がっているのが特徴である。また，有馬高槻構べることを計画した。

造線を境にして南北で地震活動は対照的で，北側の本論文では2006年の人工地震データのpreliminary

北摂・丹波山地の活発な活動に対して，南側の大阪な解析結果に 加えて，同じ く大大特の一 環として平野での活動は極めて低調である。

2005年春より約２年間，新宮—舞鶴測線北部沿いにこのうち大阪府高槻市から京都府亀岡市にまたがおいて行われた臨時自然地震観測（西村ほか，2006）

る地域でおきる微小地震には、初動の 9ޯ12 秒後にの結果も合わせて報告する。

顕著な後続波をともなうものが多くみられ，下部地ᴾ殻に顕著な S 波反射面が存在することが推定されて2.

いる（片尾，1994）。

ᴾ丹波山地直下の反射面

2004 年に行われた大大特（大都市大震災軽減化特京都大学阿武山系微小地震観測網による丹波山地別プロジェクト）の近畿圏大深度弾性波探査（新宮̅のにおける自然地震の波形例を Fig. 1 に示す。一見舞鶴測線）では，丹波山地の地殻下部に多くの顕著してわかるように初動の約 10 秒後に極めて顕著なな反射体が存在することが示され（伊藤ほか，2005），後続波(X 相)があり，直達 S 波に匹敵する振幅をこれらのうち最も上に位置するものが，自然地震観測で求められた反射面と一致する可能性が示唆され－ 297 －傾斜もゆるやかである。Fig. 2 に反射点と微小地震分布の南北断面を示す。これらの反射面が北下がりに傾斜していることは、幾何学的に大阪平野部の地震に X 相が現れないことや、有馬高槻構造線の直上にあたる ABU で X 相がほとんど観測されない事実をうまく説明する。
X 相の振幅は直達 S 波の 10ޯ40%に達する。反射面への入射角が小さいことを考えると、コンラッド面のような小さな速度コントラストでこの振幅を説明することは難しい。中村(1997)は，1995ޯ96 年に兵庫県猪名川町付近で行われた大学合同観測データを基に，反射波と直達波のスペクトル比解析から，反Fig. 1 Evident later phases in seismograms observed in

射体の厚さは約 50m，反射体内部の S 波速度は平均

the Tamba region.

1.8km/s と見積もり，反射面は液体を含んだ薄い層であるとしている。第四紀において火山活動のまっ有している。この X 相は、八木(YGI)、妙見(MYO)、たくみられないこの地域は，ヒートフローも高くな

京北(KHK)、丹南(TNJ)の 4 つの観測点で最も顕著にく，反射面が他の火山地域と同様のマグマ溶融体に現れる。ところがこの地域に隣接する阿武山観測所よるものであるとは考えにくく，反射面を構成する(ABU)では X 相がほとんどみられないという特徴が液体は水であると考えるのが妥当であろう。形状的ある(片尾，1994)にみて有馬高槻構造線断層の深部延長に沿って水が。

ほぼ同じ深さの地震を選んで比較すると、X 相の存在している可能性もある。

走時は観測点を中心とした同心円分布にはならない

火山地域で発見されている反射面は地下の温度構こと，また Fig. 1 において，初動は YGI の方が早い造を反映するかのように微小地震発生層の下限とほにもかかわらず，X 相は MYO の方が早く到達していぼ平行となる傾向がある。これに対し、丹波山地のることなどから，X 相がなんらかの面からの反射波

地震の下限の深さは約15kmでほぼ水平であり、反射であるとした場合、その面は大きな傾斜をもってい面はこれに斜交する位置関係になり、火山地域で報ることが推定される。水平動成分に卓越すること、告されている例とは異なっている。また、反射面の地域的にごく限られた範囲に出現すること等から、X深さも、火山地域での報告例が深さ10‑15kmのものが相は地殻内で反射してきた S 波(SxS)であると考え多いのに対し、約20‑25kmと深いという特徴をもってて，地殻内の S 波速度を 3.5km/s で一様と仮定し，いる。これらの特徴は非火山地域における反射体の反射面の位置および傾斜を鏡像観測点法（Matsumoto

成因を考える上で重要であるかもしれない。

and Hasegawa，1996）によって求めると，YGI、MYO、

平成１７年には，大都市大震災軽減化特別プロジ

TNJ の 3 点に関してはおおむね同一の平面が求まり、ェクトの一環として近畿地方を南北に縦断する制御

MYO の直下で深さ約 20km、20 度弱の傾きで北に傾斜

震源広角反射／屈折法構造探査が行われた（伊藤ほしている反射面と考えてよいことがわかる。一方，か，2005）。Fig. 3 はこの観測で得られた和歌山県

KHK に関して求められた反射面はやや北方に位置し新宮市から京都府舞鶴市に至る反射断面である。図の右方から沈み込むフィリピン海プレートが鮮明にイメージングされている。丹波山地の下では，下部地殻から上部マントルにかけて強い反射層がみられる。このうち最上部のものは，上述の自然地震の後続波によって観測された反射面と一致するものと考えられる。このような傾斜した深部反射面（層）は，中央構造線（MTL）付近や，紀伊半島の下部地殻にもみられる。また，各々の反射体内には何枚かの反射面が平行するように存在しているように見える。Fig.

Fig. 2 Hypocenters and the reflection points along N-S

3 の下の図には気象庁による微小地震，深部低周波

section of the Tamba region.

地震の震源もプロットしてある。

－ 298 －Fig.3 The depth section of wide-angle reflection surveys(Middle) and schematic section (Below) obtained by theDAIDAITOKU 2004 survey along the Shingu-Maizuruline. (After Ito et al., 2005) Hypocenters are taken fromthe JMA unified hypocenter catalog.

3.

Fig. 4 Locations of the shot points (red square) andobservation lines.

人工地震観測受信側としては，京都府亀岡市から大阪府箕面市に至る地域に，いくつかの小測線をつなげる形で，ソースとなる発破は 2006 年 10 月 19 日未明に近江

全長約 30km の測線を設け，それに沿って１００点の測線沿いの６カ所で行われた。このうち丹波山地周臨時観測点を展開した。
（Fig.4）測線は概ね北北東̅

辺のものは，南丹市日吉町，右京区京北町，左京区南南西方向とし，新宮̅舞鶴測線と斜交させ，両測線花折峠付近の３カ所である。各々の発破時刻，位置，の結果を統合することにより，反射面の立体的な形

薬量は以下のとおり，（時刻は JST，座標は世界測地状を把握できるように配慮した。

系による）使用したデータロガーは，白山工業製 LS8200SD（ 蔵下ほか，2006）７０台と。同じく LS8000SH３０台で，SP‑1D（薬量 200kg,深度 45m）
発破時刻
発破点位置

地震計は固有周期 4.5Hz（LS8200SD 用）および 2Hz

19 日 0 時 02 分 10.43 秒の（LS8000SH 用）のものを各点上下動１成分のみを

北緯 35 度 11 分 20.0 秒用いた。両機種ともデータロガー内蔵の GPS 時計が東経 135 度 34 分 49.5 秒

時刻精度を保証している。これら受信点の設置は 10SP‑2D（薬量 100kg,深度 35m）
発破時刻
発破点位置

月 16ޯ18 日に行い，撤収は同 19ޯ20 日に行った。

19 日 3 時 02 分 10.63 秒

Fig. 5 は観測波形の一例である。発破 SP‑1D の記

北緯 35 度 10 分 26.1 秒

録例で，全観測点の約１分間の波形を単純に北から

東経 135 度 42 分 17.6 秒順に並べたものである。２ޯ３点の例外を除きデー

SP‑3D（薬量 100kg,深度 35m）
発破時刻
発破点位置

タは良好に記録されており，初動の約 10 秒後に顕著

19 日 1 時 02 分 10.94 秒

な後続波が連なっているのがよくわかる。この後続

北緯 35 度 09 分 42.6 秒

波は図の上部、すなわち震央距離の短い範囲で顕著

東経 135 度 49 分 12.1 秒に見られるが，南方に向かって図の中央付近まで追うことができる。またこれとは別に初動から数秒他３発の発破は琵琶湖の東側で行われたため，今回の解析には用いない。

－ 299 －

べて見た。Fig. 7 は，これまで自然地震の解析から推定されてきた丹波山地直下の反射面をモデル化し，今回の発破観測の発信点・受信測線間での理論走時を示したものである。Fig. 6 と同様 6km/s でリデュースして，震央距離 10km‑20km 近辺を示した。理論走時は直達 P 波，震源を P で発し反射後も P で帰ってくる PxP，震源を P で出て反射時に S に変換する
PxS，自然地震の観測例で見られた SxS の４種類である。このうち最も観測された後続波に近い走時を示すのは PxP であることがわかった。
従来の自然地震観測では，SxS よりも前に位置する PxP は，大振幅の S 波コーダに隠されてしまってまったく検知することができなかった。しかしながら，本来 S 波を放射することのない発破を震源に用いた今回の観測によって，P 波も S 波で見られたものと同一の下部地殻反射面で反射していることが確かめられた。今後は P と S の反射係数の比較などから，反射面の速度構造や物性などを推定していく予定である。

Fig. 5 Seismic records of the shot SP-1D of 200 kg
dynamite. Length of horizontal axis is about 1 minute.

ᴾFig. 6 Record section of distance range 10 – 20km for theshot SP-1D. Reduce velocity is 6.0 km/s. ᴾのところにも，いくつかの後続波が連なっているのが見られる。
初動の約 10 秒後に見られる顕著な後続波が何者であるかを 確 かめるため に 簡単な解析 を 行った。
Fig.6 は，SPг１D の記録を震央距離 10km‑20km の範囲で震央距離に応じて並べたレコードセクションである。6km/s でリデュースしてあるが，空間的にはFig. 5 の最上部に対応する。Fig. 6 上でも初動の８秒後あたりに後続波が認められるが，この時空間スケールに拡大すると，これらの後続波の立ち上がりは必ずしも奇麗に並んでいないことがわかる。これᴾ
Fig. 7 Theoretical travel time of phases P, PxP, PxS andらの波群の由来を簡単なレイトレーシング解析で調SxS calculated by simple ray tracing.

－ 300 －

4.

自然地震観測謝辞ᴾ
大大特プロジェクトでは人工地震構造探査と並行

本研究に関わる防災研究所内外の大大特観測関係して，2004年から約３年間，新宮—舞鶴測線に沿っ者，地震予知研究センター微小地震観測網関係者のて自然地震観測が行われた。近畿地方北部では，2005

方々に感謝する。また，観測にご協力いただいた各年から多くの臨時観測点を設置して，テレメータも観測点周辺の自治体，自治会，地主の皆様に感謝す

しくはオフラ イン連続収録 方式で観測が 行われたる。人工地震観測機器の設置回収には（株）ホクト（西村ほか，2006）。これらの地震波形データは従電機制御の助力を得た。

来からの定常観測網（大学，気象庁，防災科学技術研究所等）のデータと逐次マージされ，震源決定な参考文献どの処理が行われた。丹波山地周辺では，定常観測点の間を埋めるように，SK14(高槻市神峰山寺)，SK15（高槻市出灰），SK16（亀岡市東別院神原），SK17

伊藤（亀岡市七谷川）などの臨時観測点が設置された。

拓郎・廣瀬一聖・上野友武・森下可奈子・伊藤谷生・

これらのデータは，地殻下部反射面解析の高精度化

平田に貢献するものと期待される。

幸・斎藤秀雄・井川

本観測で得られた下部地殻反射面から反射波の波

潔・佐藤比呂志・梅田康弘・松村一男・澁谷
直・川中卓・黒田徹・阿部進・須田茂

猛（2005）：近畿圏における大大特プロジェクトIの地下構造調査, 京都大学防形例をFig. 8に示す。いずれも初動の約10秒後に顕著

災研究所年報, 第48号B, pp. 243-258.ᴾ

な相がみられ，これまで定常観測点で観測されてい片尾た反射波が，臨時観測点でも明瞭に捉えられている存在する顕著な地殻内反射面，地球惑星科学関連学ことが確認できた。

会1994年合同大会予稿集，E12-05.
片尾浩（1994）: 近畿地方微小地震活動域直下に浩（2002）： 丹波山地の地震活動, 月刊地球,

号外No.38, pp. 42-49,.
片尾浩（2005）：陸の上の水っぽい話, 月刊地球, 号

外No.51, pp. 286-292.
蔵下英司・平田直・森田裕一・結城昇（2006）：

高機能小型オフラインデ＝タロガーを用いた高密度地震観測システム，地震，2，59，107-116.
中村衛（1997）: 北摂̅丹波地域における下部地殻内反射体の S 波速度構造，日本地震学会講演予稿集，No.2、A48.
西村和浩・中尾節郎・三浦勉, 辰己賢一・平野憲

雄・山崎友也・加茂正人・冨阪和秀・吉田義則・松浦秀起・澁谷拓郎・伊藤ᴾ

潔・片尾浩・廣瀬一聖・

森下可奈子（2006）：大大特：近畿地方縦断自然地

Fig. 8 Example of the evident SxS phases in the震 観 測 , 京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 , 第 49号 B, pp.

seismogram of the natural earthquakes.

297-306.
文部科学省研究開発局・東京大学地震研究所・京都大学防災研究所・独立行政法人防災科学技術研究所

5.

おわりに（2007）：大都市大震災軽減化特別プロジェクトI
地震動（強い揺れ）の予測「大都市圏地殻構造調査

大大特プロジェクトの一環として，丹波山地にお研究」（平成１８年度）成果報告書.

いて人工地震および自然地震の観測を行い，地殻深Matsumoto S., and A. Hasegawa (1996):

Distinct S部に存在する反射面からの反射波PxPとSxSの双方をwave reflector in the midcrust beneath Nikko-Shirane

捉えた。今後は，これらのデータを既往の自然地震

volcano in the northern Japan arc, J. Geophys. Res., 101,

観測結果や構造探査結果と統合して解析し，反射面

B2, 3067-3083.の形状，構造および物性などを，より詳細に解析していく予定である。

－ 301 －Seismic survey on the deep reflector beneath the Tamba Plateau

Hiroshi KATAO, Kiyoshi ITO Setsuro NAKAO, *Issei HIROSE, Kazuhiro NISHIMURA,
and Masayo FUKUSHIMA* *HOKUYO General Constructoin Co. Ltd.
SynopsisSeveral dynamite explosions were performed along the E-W survey line from Kyoto to Gifu
under the “DAIDAITOKU project” on OCT 16, 2006. We observed these explosions along another
NNE-SSW trending survey line from Kameoka to Minoo to investigate the deep seismic reflector
beneath the Tamba Plateau. Total 100 temporal stations were installed along the 30km long survey
line. We can see evident later phases in the seismic records. These later phases are PxP reflection
from the deep crustal reflector.
.
Keywords: DAIDAITOKU, Tamba Plateau, reflector, seismic structure survey－ 302 －