３.４.２

海域活構造の地形地質調査

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・265(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ５ヵ年の年次実施計画
1) 平成２０年度
2) 平成２１年度
3) 平成２２年度
4) 平成２３年度
5) 平成２４年度(e) 平成２０年度業務目的(2)

平成２０年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・266(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1) データ取得
2) データ処理
3）海底地質構造(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 学会等発表実績(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定(3)

平成２１年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・277

264

(1) 業務の内容(a) 業務題目海域活構造の地形地質調査(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレスokamura-y@aist.go.jp

独立行政法人産業技術総合研究所
活断層研究センター

副研究センター長

岡村 行信

地質情報研究部門

研究チーム長

池原 研

地質情報研究部門

主任研究員

村上 文敏

地質情報研究部門

研究員

井上 卓彦

活断層研究センター

契約職員

佐々木 智之活断層研究センター

契約職員

木村 治夫

h-kimura@aist.go.jp(c) 業務の目的
ひずみ集中帯の海域において、浅層音波探査やマルチビーム音響測深機による精密海底地形調査等を実施する。その情報を基に詳細な海底地形図を作成し、断層と地形との関係から断層の平面的な分布を明らかにする。
(d) ５ヵ年の年次実施計画
1) 平成２０年度：1964 年新潟地震の際に海底に地殻変動が現れたと報告されている粟島周辺で、極浅層音波探査を実施する。得られた音波断面を基に、活構造や断層分布を明らかにする。
2) 平成２１年度：2008 年に高分解能音波探査を実施した粟島周辺で、ピストンコアを用いて堆積物を採取し、その年代測定から堆積速度を推定し、音波探査断面で観察された断層の変位速度を明らかにする。
3) 平成２２年度：完新世堆積物が厚い新潟沖で、1964 年新潟地震に関連した断層の極浅層音波探査（測線長約 500km、25km×20 本）を実施し、完新世の断層の変位を確認する。
3) 平成２３年度：粟島周辺の約 200 平方キロ程度の範囲で詳細な海底微地形図を作成し、断層と地形との関係を明らかにすることによって、断層の平面的な分布を解明する。
4) 平成２４年度：新潟沖大陸棚の約 200 平方キロ程度の範囲で詳細な海底微地形図を作成し、断層と地形との関係を明らかにすることによって、断層の平面的な分布を解明する。
(e) 平成２０年度業務目的
1964 年新潟地震の際に海底に地殻変動が現れたと報告されている粟島周辺で、極浅層音波探査を実施する。得られた音波断面を基に、活構造や断層分布を明らかにする。

265

(2) 平成２０年度の成果
粟島周辺海域における浅層高分解能音波探査(a) 業務の要約
1964 年新潟地震（Ms=7.5）は、日本海東縁のひずみ集中帯である新潟県粟島周辺海域を震源域として発生した。震源域を含む粟島周辺海域では、旧地質調査所が海洋地質図を作成するための深度 1km 程度までを対象とした数多くのシングルチャネル音波探査を行っているが、粟島周辺海域の海底活断層及びその周辺の海底地質構造のさらに詳細な情報を取得するため、深度 100m 程度までの浅層地下地質構造を詳細にイメージングできるブーマーを音源とする浅層高分解能音波探査を東西 9 測線・南北 2 測線の総測線長 240kmにわたって実施した。得られた音波断面には、東翼が急傾斜で西翼が緩傾斜である非対称な数列の北北東－南南西走向の断面形状を持つ活動的背斜構造が認められ、西傾斜の断層の上盤に形成された断層関連褶曲であると解釈した。

(b) 業務の成果
1) データ取得
探査測線は、粟島南方の本震の震央を中心に、1964 年新潟地震震源域を可能な限りカバーするように配置した（図 1）。本調査地域には北北東－南南西走向の断層及び褶曲が分布している（図 2）。その褶曲構造は，粟島を通過する北北東－南南西走向の背斜の他、数列の同じ走向の小規模な背斜からなり、粟島隆起帯と呼ばれる複背斜構造をなす（岡村・他、1996）。調査地域には上部鮮新統～第四系の両津沖層群が広く分布するが、粟島隆起帯中央部では中部中新統～鮮新統の平瀬層群が分布し、一部では基盤岩類も露出する（図 2）。
本探査の主な測線方向は、地質構造にほぼ直交する西北西－東南東方向で、A1 測線～A9 測線までの 9 測線を設定した。さらに、その交点を検証するために 2 本の北北東－南南西方向の A101 測線及び A102 測線を配置した（図 2）。

266

図1

探査測線と 1964 年新潟地震余震分布との位置関係。

草野・浜田(1991)に加筆。中央の点線枠は図 2 の範囲を示す。

図2

調査地域の地質。岡村・他(1996)に加筆。

267

音波探査は、表 1 に示す仕様で、2008 年 8 月 20 日～31 日に実施した。震源（図 3）はブーマー1 台 （電磁誘導振動素子 1 個、送信電圧 3.55kV、発震エネルギー約 200J）、発震点間隔は 1.25m。受信系は受振点間隔が 2.5m でチャネル数は 12ch からなるストリーマーケー
ブルで 1ch あたり 5 つの圧電型振動素子をグループ化しているものを使用した。また、データ記録は、受振信号をデジタル変換器により増幅・エリアスフィルタ・A/D 変換等の処理を施した後、SEG-Y フォーマットで保存した。データレコーディングにおけるサンプリン
グ間隔は 0.0833msec（サンプリング周波数 12kHz）、記録長は 0.5sec である。

表1

主な探査仕様

発震系

受振系

記録系

震源

ブーマー

発震エネルギー約 200J

震源深度0.3m

発震間隔1.25m

受振器

圧電型振動素子 5 素子/ch

チャンネル数12ch

チャンネル間隔2.5m

受振器深度0.5m

記録時間

0.5sec（375m）

サンプリング周波数

12,000Hz（0.0833 ミリ秒）

図3

調査で用いた震源

268

2) データ処理
音波探査データ処理については通常の共通反射点重合法によって行った。すべての取得
音波探査データは Parallel Geoscience 社の反射法地震探査処理ソフト SPW を用いて重合処理までを行った。これらの音波探査断面により活断層がとくに明瞭にみとめられた部分で、その変形構造をさらに詳細にイメージングするため、A4 及び A7 測線の一部の区間を、(株)地球科学総合研究所にマイグレーション処理までを含めた再処理を依頼した。その音波探査データ処理プロセスを図 4 に示す。

269

取得データフォーマット変換
波浪影響補正CDP 編集
ローカット・フィルター(140Hz)

フィルター・テスト

振幅調整（Spherical Divergence+AGC）
デコンボリューション

デコンボリューション・テス

(Gap:0.2ms,Op:24ms)

トNMO 補正

重合速度解析

初動部ミュート
残差静補正
震源・ストリーマ深度補正
重合
重合後デコンボリューション

デコンボリューション・テス

振幅調整
重合後マイグレーション（※）

マイグレーション・テスト※マイグレーション処理のみ

F-X 予測フィルター
バンドパス・フィルター

フィルター・テスト

最終断面図
図4処理プロセス270

3) 海底地質構造
処理の結果得られた断面を代表する例として、A4 測線及び A7 測線の重合断面及びその解釈を、それぞれ図 5 及び図 6 に示す。これらの断面には、褶曲した中部中新統～鮮新統の平瀬層群及び先新第三系に対比される地層と、それらを不整合に覆う第四系が観察できる。A4 測線では断面の中央から西側に最終氷期の浸食面が広がり、平瀬層群及び先新第三系が海底に広く露出する。浸食面は粟島を通過する背斜軸で盛り上がるが、顕著な断層や褶曲は認められない。一方、断面東部では平瀬層群及び先新第三系の浸食面が、2 条の西傾斜の逆断層によって切られ、東側に向かって深度を増して第四系に覆われる。西傾斜の逆断層の上盤には東翼が急傾斜し、西翼が緩傾斜する非対称構造が形成され、そのような変形は第四系全体に及び海底に達している。A7 測線では、西部に緩やかな褶曲が発達し、東部には海底にまで変形を与える 1 本の西傾斜の逆断層が認められる。
上記以外の測線でも、調査域の西部では広く隆起して新第三系の浸食が発達し、東部に海底にまで変形を与える西傾斜の逆断層が観察できる。そのようなすべての測線での解釈を基に、構造図を作成した（図 7）。粟島を軸とする北北東－南南西方向の背斜構造は調査域全体に連続し、最も規模が大きい。その背斜構造とそれより西側に発達する北北東－南南西方向の褶曲構造は最終氷期の浸食面に顕著な変形を与えていない。一方、粟島を軸とする背斜構造より東側に分布する断層と褶曲は、最終氷期の浸食面と海底にまで変形を与えている。
以上のことから、粟島周辺には北北東－南南西方向の断層と褶曲が発達し、全体として隆起するが、その東縁を活断層によって切られている。粟島を軸とする背斜構造とその西側に分布する褶曲構造は全体として隆起しているが、それぞれが活構造とは言えない。それに対して、粟島より東側に分布する西傾斜の逆断層は明らかに活断層である。このような地質構造の特徴から、粟島の東側に分布する逆断層が粟島の地下まで連続し、粟島とその西側の広域的な隆起を起こしていると考えられる。
粟島の東側に分布する逆断層は約 18,000 年前の最終氷期浸食面と考えられる反射面に変形を与えている（図 8）。その反射面の A4 及び A7 測線上での上下変位量はそれぞれ、往復走時で 13msec 及び 19msec である。地層の音速を 1500m/sec と仮定すると、上下変位量は約 10m 及び 14m となり、それが約 18,000 年間の変形量だとすると、平均上下変位速度はそれぞれ約 0.54mm/yr 及び 0.79mm/yr となる。

271

図5(a) 重合断面

A4 測線重合断面及び解釈(b)解釈断面272(c)断層周辺部分の拡大図図6(a) 重合断面

A7 測線重合断面及び解釈(b)解釈断面

273(c)断層周辺部分の拡大図

図7活構造・断層の分布274図8

重合後マイグレーション処理を施した時間断面の断層周辺部分の拡大図(a) A4 測線(b)A7 測線(c) 結論ならびに今後の課題
日本海東縁のひずみ集中帯で発生した 1964 年新潟地震（Ms=7.5）の震源域である粟島周辺海域において、西北西－東南東方向の 9 測線及び北北東－南南西方向の 2 測線、総測線長約 240km で浅層高分解能音波探査を実施した。これらの音波探査データについて共通反射点重合法によるデータ処理を行い、往復走時 500msec（深度約 375m）程度までの音波探査断面を得た。これらの断面には、数列の北北東－南南西方向の褶曲と断層が認められた。中でも粟島を軸とする背斜構造は最も規模が大きく、調査範囲の全域に連続する。
この背斜構造とその西側は全体として隆起し、最終氷期に形成された新第三系の浸食面が275

広く発達するが、浸食面に変形を与えるような活断層は認められない。一方、粟島の東側には東翼が急傾斜で西翼が緩傾斜する非対称な背斜構造を伴う活断層が発達し、新第三系の浸食面を第四系が不整合で覆う。活断層は最終氷期浸食面と考えられる反射面にも変形を与え、その年代を約 18,000 年と仮定すると、平均上下変位速度は 0.54〜0.79mm/yr となる。このような背斜構造および活断層の分布から、粟島を含む隆起帯は西傾斜の逆断層の上盤に形成された断層関連褶曲であると解釈した。
本探査で得た平均上下変位速度の精度を高めるためには、変位した地層及び浸食面の正確な年代を求める必要がある。また、ここでは上下変位速度を推定したが、地下深部の断層変位速度或いは水平短縮速度を推定することも重要である。そのような定量的な歪み速度を推定することによって、日本海東縁のひずみ集中帯の他の地域のデータとの比較が可能になり、地震発生ポテンシャルの推定にもつながると期待される。

(d) 引用文献1) 草野富二雄・浜田信生：1964 年新潟地震の余震分布再調査結果について, 地震第 2 輯,44, 305-313, 1991.
2) 岡村行信・森尻理恵・土谷信之・佐藤幹夫：粟島周辺海底地質図及び同説明書, 海洋地質図, no. 48, 地質調査所, 34pp，1996.

(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表
発表成果(発表題目、口頭・ポスター発表の別)

発表者氏名

発表場所
(学会等名)

発表時期

粟島周辺海域の断層関連褶曲

木村治夫・岡東 京 (日 本 活 断 層

2008 年

構造から推定した断層モデル

村行信

学会)

11 月

反射法地震探査からみた粟島

木村治夫・岡千 葉 (日 本 地 球 惑2009 年 5

周辺地域の活構造(ポスター)

村行信

星科学連合大会)

月

国際・国内の別
国内と1964年新潟地震の震源断層との関係について(口頭)

学会誌・雑誌等における論文掲載なし
マスコミ等における報道・掲載
なし(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
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国内

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２１年度業務計画案
2008 年に高分解能音波探査を実施した粟島周辺で、ピストンコアを用いて堆積物を採取し、その年代測定から堆積速度を推定し、音波探査断面で観察された断層の変位速度を明らかにする。

277