３．１．４

活断層集中域および火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニズ

ムの解明
目次

(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・99(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６ヵ年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成１９年度
2) 平成２０年度
3) 平成２１年度
4) 平成２２年度
5) 平成２３年度
6) 平成２４年度(e) 平成２２年度業務目的(2)

平成２２年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・101(a) 業務の要約(b) 業務の実施方法及び成果(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 成果の論文発表・口頭発表等(f) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定(3)

平成２３年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105

98

(1)

業務の内容

(a) 業務題目

活断層集中域および火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニ

ズムの解明(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレス

国立大学法人京都大学防災研究所

教授

飯尾 能久

iio@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同教授

西上 欽也

nishigami@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

准教授

片尾 浩

katao@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同准教授

澁谷 拓郎

shibutan@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

准教授

大見 士朗

ohmi@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同准教授

竹内 文朗

takeuchi@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同助教

加納 靖之

kano@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

中尾 節郎

nakao@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

藤田 安良

fujita@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

三浦 勉

tsumiura@t01.mbox.media.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

西村 和浩

kazu1974@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

澤田 麻沙代msawada@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

米田 格

yoneda.itaru@ks7.ecs.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

多田 光宏

tada@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

非常勤職員

平野 憲雄

hirano@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同准教授

井口 正人

iguchi@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同助教

山本 圭吾

yamamoto@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

助教

為栗 健

tamekuri@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

非常勤職員

福井 美佳

fukui@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

研究員

相澤 広記

aizawa@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

近藤 和男

kondo@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

冨阪 和秀

tomisaka@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

山崎 友也

yamazaki@adm99.dpri.kyoto-u.ac.jp

同教授

大志万 直人osman@eqh.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

髙山 鐵朗

takayama@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同

非常勤職員

市川 信夫

ichikawa@sds.dpri.kyoto-u.ac.jp

同技術職員

園田 忠臣

tsonoda@svo.dpri.kyoto-u.ac.jp

同教授

鍵山 恒臣

kagiyama@aso.vgs.kyoto-u.ac.jp

同准教授

大倉 敬宏

bonkura@aso.vgs.kyoto-u.ac.jp

同助教

宇津木 充

utsugi@aso.vgs.kyoto-u.ac.jp

同

技術職員

吉川 慎

shin@aso.vgs.kyoto-u.ac.jp

99

同

技術職員

井上 寛之

hiroyuki@aso.vgs.kyoto-u.ac.jp(c) 業務の目的
ひずみ集中帯では地殻や上部マントル中の顕著な不均質構造や流体の蓄積に起因してひずみ集中が発生し、地震活動を引き起こすと考えられるため、活断層集中域や火山等のひずみ速度の速い地域における地殻活動の調査観測研究は、ひずみ集中帯の機構解明にとって非常に重要である。そのため、日本列島で最も活断層が集中している地域のひとつである琵
琶湖西岸の活断層集中域及び火山の中でも特にひずみ速度の大きな桜島・姶良カルデラにおいて稠密地震観測、地震・地盤変動の高品位観測を行い、ひずみ蓄積に影響を及ぼす不均質構造を検出し、ひずみ蓄積と地震発生メカニズムとの関連を明らかにする。
(d) ６ヵ年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成１９年度：琵琶湖西岸の活断層集中域や桜島火山等のひずみ速度の速い地域における稠密地震観測、地震・地盤変動の高品位観測を行うための活断層集中域稠密地震観測装
置及び活火山地域高品位データ観測装置を整備するとともに、不均質構造やマグマ蓄積に起因するひずみ集中帯の機構解明のための観測点配置等の検討を行った。
2) 平成２０年度：地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、琵琶湖西岸活断層集中域に稠密地震観測点を設置し、定期的にデータの回収と電池の交換を行った。桜島・姶良
カルデラ周辺の既設の観測坑道を利用して機動的に観測機器を設置しモニタリングを開始した。
3) 平成２１年度：稠密地震観測を継続するとともに観測データを解析し、高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求め、これらの精細な空間変化等から活断層の深部構造を推定した。桜島・姶良カルデラ周辺においても震源分布とメカニズム解を求め、マグマ蓄積と周辺応力場との関係を考察した。阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、またマグマ 蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため阿蘇カルデラ内外にも地震観測点と GPS 観測点を設置した。
4) 平成２２年度：琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し、観測データを解析して、高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求め、これらの精細な空間変化等による活断層の深部構造を推定するとともに、精細なレシーバー関数解析を行い、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる。桜島・姶良カルデラ周辺においても、マグマ蓄積による不均質構造を推定するとともに、GPS 観測により精密なひずみ速度を求め、その関係を考察する。阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、またマグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするため、阿蘇カルデラ内外において機動的地震観測及び GPS 観測を実施する。
5) 平成２３年度：琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し、高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに、詳細なレシーバー関数解析および自然地震を用いた反射法解析などにより、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる。桜島・姶良カルデラ周辺においては、地震波トモグラフィーなどにより不均質構造を推定し、不均質構造が応力分布に与える影響を考察する。
阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、阿蘇カルデラ 内外におけ100る機動的地震観測を継続する。得られた地震波形データに対し、精細なレシーバー関数解析を行い、阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行 う。また、マグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測 を継続する。そして、不均質構造が応力分布に与える影響を考察する。
6) 平成２４年度：得られたデータを総合して、琵琶湖西岸の活断層集中域および桜島・姶良カルデラ周辺の歪速度の速い地域における歪蓄積と地震発生メカニズムの解明を目指す。
研究成果をまとめ、公表する。ひずみ集中帯の陸域の観測で用いる機動的地震観測装置を整備するとともに、新潟県を中心とするひずみ集中帯の活断層及び活褶曲等の活構造の全体像を明らかにするための効果的な地震観測点配置等の検討を行う。
(e) 平成２２年度業務目的
琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し、観測データを解析して、高精 度 の 震 源 分 布 と 地 震 メ カ ニ ズ ム 解 等 を 求 め 、こ れ ら の 精 細 な 空 間 変 化 等 に よ る
活 断 層 の 深 部 構 造 を 推 定 す る と と も に 、 精細なレシーバー関数解析を行い、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる。 桜 島 ・ 姶 良 カ ル デ ラ 周 辺 に お い ても 、マ グ マ 蓄 積 に よ る 不 均 質 構 造 を 推 定 す る と と も に 、G P S 観 測 に よ り 精 密 な ひず み 速 度 を 求 め 、そ の 関 係 を 考 察 す る 。阿 蘇 火 山 周 辺 の 地 殻 や 上 部 マ ン ト ル の 不
均 質 構 造 を 捉 え る た め 、ま た マ グ マ 蓄 積 と 周 辺 応 力 場 と の 関 係 を 明 ら か に す る ため 、 阿 蘇 カ ル デ ラ 内 外 に お い て 機 動 的 地 震 観 測 及 び GPS 観 測 を 実 施 す る 。
(2)

平成２２年度の成果(a) 業務の要約
琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し、観測データを解析して、高精度の震源分布と地震メカニズム解等を求め、これらの精細な空間変化等により活断層の深部構造を推定するとともに、精細なレシーバー関数解析を行い、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造を推定した。桜島・姶良カルデラ周辺を含む南九州地域において地震観測を継続することにより三次元 P 波速度構造を求めるとともに精細なレシーバー関数解析を行い、桜島・姶良カルデラ周辺において設置した GPS 観測から求められるひずみ速度と力源との関係について考察した。レシーバー関数解析により阿蘇火山周辺の地殻および上部マントルの不均質構造をとらえるため、阿蘇カルデラ内外において機動的地震観測を継続した。また、マグマの蓄積や散逸が周辺の応力場に与える影響を調べるために、同地域での GPS 観測を継続した。
(b) 業務の実施方法及び成果
1) 高精度の震源分布と地震メカニズム解の決定，およびレシーバー関数解析
近畿地方中北部、琵琶湖西岸地域における、45 点からなる活断層集中域稠密地震観測網、および定常観測網のデータを用いて決定した震源分布を図 1 に、メカニズム解を図 2 に示す。2008/12/20 から 2009/2/6 までの期間に発生した 300 個の地震の手動読み取りデータを用いて決定された。マグニチュード 0.5 程度という小さな地震まで、メカニズム解が精101

度良く決定されている。図 3 には、P 軸の方位と断層の型を示す。近畿地方中北部の微小地震活動が活発な地域では、西部では横ずれ型、東部の琵琶湖西岸地域では逆断層型のメカニズム解が卓越することが知られているが(藤野・片尾,2009)、精度の良いメカニズム解を多数決定したことにより、その境界の位置が図中の点線の位置付近に推定された。
東部の琵琶湖西岸地域では、地表の活断層のタイプを見ても、琵琶湖西岸断層帯、奈良盆地東縁断層帯など、逆断層が多いが、これらの逆断層深部の変形により、直上の上部地殻で、逆断層的な応力場となっている可能性がある。
一方、深部構造を推定するために、レシーバー関数解析を行った。図 4 に解析を行った測線を示す。106 個の遠地地震を用いて推定されたレシーバー関数イメージングの結果を
図 5 と 6 に示す。深さ 30km と 40km の間に赤の線が連なって見えるが、これは高速度層の上面であるため、モホ面であると考えられる。図 4 に示した各測線における解析結果から代表的な 2 例を図に示した。図 5 の G-G'測線は、丹波山地の中部に位置するが、モホ面は比較的平らな形状を示している。一方、図 6 に示した I-I'測線では、赤の線はギクシャクしており、モホ面がでこぼこしている可能性が示唆される。
全ての測線の解析結果からモホ面の深さを読み取り、コンター図に示したものが、図 7である。点線の北東側(丹波山地側)ではモホ面の形状は比較的単純だが、南東側では複雑となっていることがよく分かる。点線の東側には花折断層帯や琵琶湖西岸断層帯、南側には、有馬-高槻断層帯が存在するが、この結果は、平均変位速度の大きな断層付近では、モホ面がでこぼこしていると解釈可能である。
2) 桜島・姶良カルデラ周辺における不均質構造と圧力源
図 8 に示す地震観測点を姶良カルデラ周辺に平成 21 年度に設置し、観測を継続している。これらの観測点において得られた地震の P 波初動の着信時刻からトモグラフィー解析を行った。図 9 に姶良カルデラとその周辺の深さ 1，4，8km における P 波速度の分布を示す。いずれの深さにおいても姶良カルデラ内が低速度となっており、大隅半島側が高速度となっている。また、カルデラの南縁に位置する桜島の南部も高速度である。この高速度領域深度が増すにつれ、姶良カルデラの中央部に入りこんでおり、深さ 8km では P 波
速度が 4~5km/s となる低速度部分は姶良カルデラの中央部から北西側の狭い領域に分布することが分かる。
図 10 に桜島および姶良カルデラ周辺における地震の震源分布を示す。姶良カルデラ北東部の若尊火山（海底火山）周辺から桜島に向けて北東から南東方向に分布している。桜島の南岳直下では A 型地震が多数分布する。2003 年から 2006 年にかけて桜島の南東部および若尊火山周辺において地震活動が活発化したが、2006 年以降の地震活動度は低い。
2010 年は南西部の深さ 3km 付近において微小な A 型地震が 6 月中旬から 8 月初めにかけて多発した。この火山性地震の活発化に先行して、2009 年 10 月頃から姶良カルデラおよび桜島の地盤は膨張し、それに伴って桜島の昭和火口における爆発的な噴火活動が活発化した（図 11）。姶良カルデラおよび桜島の地盤の膨張は、既設および本プロジェクトで設置した GPS と既設の伸縮計によりにより検出されたものである。一連の事象の推移から、
姶良カルデラへおよび桜島北部へのマグマの供給に伴う昭和火口下へのマグマの移動（桜島山体におけるひずみの蓄積）と噴火活動の活発化、さらに 6 月中旬以降における南西部
102

における応力開放という一連の過程が推測できる。
これらの一連の過程の発端となっている姶良カルデラ下へのマグマ供給と地震発生との空間的関係について調べてみた。図 12 に桜島および姶良カルデラ周辺の深さ 8km における地震波 P 波速度分布と地盤変動を引き起こした圧力源の位置及び地震の震央分布を示す。火山性地震をふくめて地震は北東部から南西部にかけて分布する地震波の高速度となる領域で発生していることが分かる。一方、マグマ供給によって生じる地盤変動の圧力源の位置は低速度領域にあり、この領域では地震が発生していない。このことから、ductileな領域であるマグマ溜まりの膨張によりその周辺の brittle な領域である構想度領域において破壊が生じていることが推定される。
一方、姶良カルデラの地下構造を明らかにし、カルデラ直下に蓄積されているマグマ溜まりの大きさを見積もることを目的として、レシーバー関数による地震波速度構造解析を行った。既設観測点（他大学、Hi-net 含む）における 1996 年 11 月～2010 年 5 月、M5. 5以上)の遠地地震記録を用いて、レシーバー関数(RF)が作成されている。図 13 は RF をJMA2001 の速度構造から求められる波線に沿って並べ、矩形の領域の地下を通る波線を垂直断面に投影したものである。姶良カルデラ直下のみに深さ 20km 付近、40km 付近の正のピークが現れるという特徴が見てとれる。これは、阿蘇カルデラにおける RF 断面の特徴（Abe et al., 2010）と同様で、姶良カルデラの地殻内（深さ 20km 前後）にも低速度層が存在する可能性が高い。また、桜島直下などを通過する波線の RF は方位や震央距離によりその形状が大きく異なり、ばらつきが大きいことも図 13 に示されている。このば
らつきは桜島直下に存在するマグマ溜まりの影響であると考えられる。また、RF の遺伝的アルゴリズムインバージョンの結果、Hi-net 姶良観測点下、15-20km の深さに低速度層が存在することが明らかになった（図 14）。
3) 阿蘇カルデラ
阿 蘇 カ ル デ ラ 内 外 の 既 設 地 震 観 測 点 の 波 形 デ ー タ か ら 遠 地 地 震 の レ シ ー バ ー 関 数 (RF)を作成し、それを遺伝的アルゴリズムによりインバージョンすることにより、阿蘇カルデラ周辺の上部マントルから地殻までの S 波速度構造を求めた。その結果、阿蘇カルデラ西部の地殻深部（深さ 15.5〜21.5km）に S 波の低速度層 (Vs=2.3km/s)があること、カルデ
ラ南部には低速度層が存在しないことが明らかになった（図 15）。またこの速度低下は、低速度領域に最大で 15%（体積比）のメルトあるいは、30%の水が含まれていることで、説明できることが分かった。しかし、深部変動源や深部低周波地震が位置するカルデラ東部の構造は、地震観測点の不足により明らかにはされなかった。そこで、2009 年 7 月より開始された、阿蘇カルデラの東部 5 カ所における地震観測を 2010 年度も継続した。図16 に示されているように、2009 年 7 月から 2010 年 11 月までに 163 個の遠地地震の記録が得られている。これらの地震からの波線の大半はカルデラ東部を通過することから、今後も観測が継続され大量の波形データが蓄積されれば、阿蘇カルデラ東部の構造が明らかにされるものと考えられる。
(c) 結論ならびに今後の課題
琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続するとともに、観測データを解析し、高103

精度の震源分布とメカニズム解を求めた。その結果、マグニチュード 0.5 程度の小さな地震まで高精度のメカニズム解を決定することにより、花折断層帯のやや西、東経 135 度 45分付近を境に逆断層型から横ずれ型に応力場が変化することが推定された。レシーバー関
数解析により、モホ面の詳細な深さ分布を推定した。花折断層帯や琵琶湖西岸断層帯、有馬-高槻断層帯付近では、モホ面がでこぼこしている可能性が示唆された。レシーバー関数
解析等によりさらに詳細な不均質構造の推定を行い、応力場の形成に関係する不均質構造の実体を明らかにすることが今後の課題である。
一方、桜島および姶良カルデラ周辺では地震波の低速度領域がマグマ溜まりに相当し、その圧力変化によりその周辺にひずみが蓄積した結果、地震が発生することが推定されたが、今後観測を継続することで空間分解能を高めることにより、ひずみ蓄積とその波及課程を明らかにする。また、広帯域地震計による観測を行うことにより、姶良カルデラ下のより深部の不均質構造を検出する。
レシーバー関数の GA インバージョンにより、阿蘇カルデラの地殻構造を推定した。その結果、阿蘇カルデラの西部・北西部の約 15 km ~ 21 km の深さに S 波速度が約 2.3 km/sの低速度層が存在することが明らかになった。しかし、既存観測点のデータのみでは阿蘇カルデラ東部の地殻構造解析は不可能であった。そこで、この地域をカバーするように新規観測点を展開し、機動的地震観測を継続した。この地域には低周波地震の震源や深部変動源が存在している。今後は、GPS 観測や水準測量により、カルデラ内外の地殻変動を詳細にとらえるとともに、地震観測を継続してデータを蓄積し、東部の地殻構造解析を行い、カルデラの不均質構造が応力分布に与える影響を明らかにしていく。
(d) 引用文献
1) 藤野宏興，片尾浩：琵琶湖西岸断層帯周辺の微小地震のメカニズムと応力場，地球惑星関連学会 2009 年度合同大会予稿集，T224-P004, 2009.
2) Abe, Y., T. Ohkura, T. Shibutani, K. Hirahara and M. Kato, Crustal structure
beneath Aso Caldera, Southwest Japan, as derived from receiver function analysis, J.
Volcanol. Geotherm. Res., 195, 1-12, doi:10.1016/j.jvolgeores.2010.05.011, 2010.
(e) 成果の論文発表・口頭発表等
著者題名

発表先

発表年月日

佐々木裕樹，飯尾能久，片稠密地震観測網による琵広島市（日本地震

平 成 22 年

尾浩，三浦勉，米田格，澤琶湖西岸地域の地殻内反学会秋期大会)

10 月

田麻沙代，中尾節郎，藤田射構造の評価（口頭）広島市（日本地震

平 成 22 年

学会秋期大会)10 月

安良
青木裕晃，片尾能久，三浦
米田浩，飯尾稠密地震観測による近畿

勉，中尾愛子， 地 方 北 部 に お け る メ カ ニ格，澤田麻沙代，中ズム解と応力場（口頭）

尾節郎

104

為栗健，井口正人，寺石眞

マグマ溜り周辺における千葉市（日本地球弘，大倉敬宏，八木原 寛， 歪集中の解明（ポスター） 科学連合大会）

平成 22 年 5月

宮町宏樹
大倉敬宏，安部祐希，吉川

阿蘇カルデラにおける地千葉市（日本地球平成 22 年 5慎，井上寛之震観測（ポスター）

科学連合大会）月

大倉敬宏，安部祐希，渋谷レシーバー関数による姶

京都市（日本火山平 成 22 年

学会秋季大会）10 月

京都市（日本火山平 成 22 年

学会秋季大会）

10 月

宇治市（京都大学

平成 23 年 2忠臣，寺石眞弘，大倉敬宏， 波速度構造（口頭）

防災研究所研究月小松信太郎，山崎健一

発表講演会）

拓郎，井口正人，平原和郎， 良 カ ル デ ラ の 地 殻 構 造 解為栗健，園田忠臣

析(口頭)井口正人，太田雄策，植木

桜 島 火 山 の 2009 年 昭 和貞人，園田忠臣，高山鉄朗， 火 口 爆 発 頻 発 期 に お け る市川信夫

地盤変動（口頭）為栗姶良カルデラ周辺の地震

健，井口正人，園田2010 年 桜 島 火 山 の 活 動

宇治市（京都大学

平成 23 年 2健，植木貞人，園田忠臣， を考える（口頭）

防災研究所研究月高山鉄朗，市川信夫

発表講演会）

井口正人，太田雄策，為栗Abe, Y., T. Ohkura, T.

CrustalShibutani, K. Hirahara

beneathand M. KatoSouthwest
derived

AsostructureJ.

Caldera,Geotherm. Res.,

Japan,

fromasreceiverfunction analysis,

195,

Volcanol.

平成 22 年 5月 11 日1-12,

doi:10.1016/j.jvo
lgeores(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定
1) 特許出願
なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定なし(3)

平成２３年度業務計画案

活断層集中域および火山等ひずみ速度の速い地域における地震発生メカニズムの解明
琵琶湖西岸活断層集中域の稠密地震観測を継続し、高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに、詳細なレシーバー関数解析および自然地震を用いた反射法解析などにより、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みる。桜島・姶良カルデラ周辺においては、地震波トモグラフィーなどにより不均質構造を推定し、不均質構造が応力分布に与える影響を考察する。阿蘇火山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、阿蘇カルデラ 内外における機動的地震観
105測を継続する。得られた地震波形データに対し、精細なレシーバー関数解析を行い、阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行う。また、マグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための GPS 観測を継続する。そして、不均質構造が応力分布に与える影響を考察する。

106

図1

図2

高精度の震源分布。期間 : 2008/12/20〜2009/2/6，イベント数 : 300。

高精度のメカニズム解。期間 : 2008/12/20〜2009/2/6，イベント数 : 300。
107

● 逆断層T軸のplunge ≧ 60°● 横ずれ断層
Null軸のplunge ≧ 45°● 正断層
P軸のplunge ≧ 60°
○ 中間型

図3

P 軸の方位と断層の型。ピンク点線の東側は逆断層型、西側は横ずれ型が卓越。

図 4

レシーバー関数解析の測線と用いた観測点。赤：稠密地震観測点、他の色：定常観測点(防災科学研究所の Hi-net，気象庁，産業技術総合研究所，京都大学防災研究所)。図
1～3 のメカニズム解の解析にも同様の観測点を用いている。

108

図5

レシーバ関数イメージングの例。測線 G-G’の断面。赤が高速度層の上面。

図6

レシーバ関数イメージングの例。測線 I-I’の断面。赤が高速度層の上面。

109

図 7

レシーバー関数解析から推定されたモホ面の深さ分布。点線の北東側(丹波山地側)

ではモホ面の形状は単純だが、南東側では複雑となっている。

110

図8

桜島および姶良カルデラ周辺の地震観測点の配置。赤：本プロジェクトにより設置。

丸は 2Hz、四角は 1Hz 地震計。白丸：防災研究所火山活動研究センターの桜島島内における常設観測点。黄丸：火山活動研究センターの桜島周辺における常設観測点。◎：Hinet観測点。

図9

桜島および姶良カルデラ周辺の地震波 P 波三次元速度構造。A：姶良カルデラ，S：桜島，O：大隅半島。

111

図 10

桜島および姶良カルデラ周辺における地震の震源分布。灰色：1997 年～2009 年。

黄色：2010 年。

112体積増加量（×106m3)

月別爆発回数

A型地震回数

403020100160140120100806040200120100806040200

図 111995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 年

1995 年以降の月別の火山性地震発生回数、爆発回数、姶良カルデラ下の圧力源における体積増加量。2008 年以降の爆発はほぼ昭和火口において発生したものである。姶良
カルデラ下の圧力源における体積増加量は GPS 観測に基づく基線長の変化から、姶良カルデラ中央部の深さ 10km の圧力源を仮定して求めた。

図 12

桜島および姶良カルデラ周辺の深さ 8km における P 波速度構造と地震の震源分布と膨張圧力源の空間的関係。黒丸：2001 年～2010 年に深さ 6～10km で発生した地震の震央。赤丸：GPS 連続観測から求めた水平変動の膨張圧力源の水平位置（深さ 10km）。
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図 13

上段；レシーバー関数解析に用いた観測点、測線。中段；上段の長方形領域のレシーバー関数イメージングの例。下段；全レシーバー関数のうち、振幅のばらつきが小さい（標準偏差0.3 以下の）セルのみを表示した物。不均質性の少ない領域のみが表示されている。姶良カルデラや桜島直下の RF ばらつきが大きく、表示されていない。これらの領域の構造不均質性を示唆している。

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図 14

左；観測点と深部低周波地震の分布図。四角（赤、青）が観測点、白丸が深部低周波地震の震央。赤丸で囲まれた姶良観測点の全 RF をスタックして GA インバージョンにより構造を求めた。右；GA インバージョンの結果から求められた S 波速度構造。観測波形を説明できるベスト 5000 のモデルが全てプロットされている。色の濃いところが確度の高い構造をあらわし、実線がベストフィットモデルをあらわしている。

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図 15

阿蘇カルデラにおける既設観測点のレシーバー関数解析の結果。カルデラ西部の地殻深部に低速度領域が見出された。その低速度領域はカルデラの南東部分まで広がっていないが、カルデラの東部の広い領域には観測点がないため、深部低周波地震の震源域や深部変動源の存在するカルデラ東部の地殻構造が推定できていない（Abe et al. 2010）。

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図 16

左図；2009 年 7 月から 2010 年 11 月までに発生した、阿蘇カルデラからの震央距離 30 度から 90 度、M>5.5 の震央分布図。163 個の地震波形を記録カルデラ内に 5 カ所(1Hz地震計)に設置した地震計で記録している。右図；星印は 2009 年 7 月から観測を継続している地震観測点。黒丸は左図の地震からの波線が 20km の深さとなる地点。Abe et al 2010
ではカバーできていないカルデラ東部の構造が今後明らかになると予想される。

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