1-7 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明

1-7 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明
山中佳子 （名古屋大学大学院環境学研究科地震火山防災研究センター）

1. 研究の目的
御嶽山は、日本海東縁変動帯－新潟・神戸構造帯へと延びるひずみ集中帯の中に位置する成層火山であり、その周辺域では 1979 年以降微小な群発地震活動が活発化し、1984 年には長野県西部地震（マグニチュード 6.8）が発生しています。これらの地殻活動は、御嶽山周辺域に構造的弱点を形成していると考えられます。本研究では、御嶽山周辺域において機動的地震観測を実施し、詳細な地震活動をとらえて地震波速度構造や応力場を明らかにし、構造的弱点に対するひずみ集中機構の解明をすることを目的とします。
2.

2012 年 1 月〜8 月の御嶽山周辺の地震活動
名古屋大学では、本委託研究により設置した地震観測点（甘多粕 NU.ATK、上垂 NU.KMD、折橋 NU.ORH、
松原スポーツ公園 NU.MTB、木曽福島 NU.KKS、付知NU.TKC）に加 え、名 古 屋 大 学 定 常 観 測 、防 災 科 研
Hi-net、気象庁、長野県、岐阜県の地震観測データをリアルタイムで収録しています。これらのデータのうち、2012 年 1 月～4 月に発生した地震については、気象庁一元化震源リストに基づき、2012 年 5 月以降については、WIN システムの自動トリガー機能により検出した地震の震源再決定を行いました。本研究で得られた震源分布を図 1 に示します。NU.KMD、NU.ORH、NU.KKSと Hi-net 観測点 N.KADH にて取り囲まれた領域と名大高 根 NU.TKN1 観 測 点 付 近 の 地 震 活 動 や 牧 尾
NU.MKO1 観測点直近の浅い地震活動が依然と活発で す 。 ま た 、 2011 年 1 月 ～ 7 月 に お い て 阿 多 粕
NU.ATK 観測点直近で活発化した浅い地震活動は、低調になりつつある様子がうかがえます。

図1

2012 月 4 月～2013 年 2 月に御嶽山周辺に発生した地震の震央分布。丸の色にて震源の深さを表します。

御嶽山南東麓の 5km 以浅に集中していることもわかりました（図 2b）。また、本研究で推定したメカニズム解のうち、精度のよい 1250 個の地震のマグニチュード頻度
分布はマグニチュード 1～3 の範囲でグーテンベルク・リヒター則に従います（図 3）。得られたメカニズム解は，マグニチュード 1 程度の微小地震まで含めて、広域応力場のパターン(Terakawa&Matsu’ura, 2010 2))と概ね整合的でした。
4. 御嶽山周辺の間隙流体圧分布
3.で求めたメカニズム解の示す断層すべりの向きと広域 応 力 場 の 関 係 (Terakawa&Matsu’ura, 2008 3) 、Terakawa et al., 2010 4) )から、御嶽山周辺域の 3 次元間隙流体圧分布（深さ 0-15km）を誤差と共に推定しました（図 4）。この結果、御嶽山東麓の群発地震活動域の深さ 5-10 km のところに静水圧を大きく上回る高圧間隙流体圧域があることがわかりました。間隙流体圧分布と震源分布を比較したところ、地震活動は間隙流体圧分布の勾配が大きいところに集中する傾向があり、比較的規模の大きな地震（M > 3）は間隙流体圧の低いところで発生する傾向があります。また、長野県西部地震の震源断層面上の間隙流体圧を調べたところ、本震で大きく滑った領域ではほぼ静水圧状態であるが、大き3.

御嶽山周辺域の地震のメカニズム解
本研究により実施してきた 3 年間（約 16 ヶ月間）の機動的集中地震観測の地震波データに、本研究で設置した定常観測点と既存の観測網の地震波データ（2012年 5 月～2013 年 1 月）を合わせ、WIN システムによる手動処理（一部自動処理を含む）で地震波形の読み取り作業および震源決定を行いました。また、これらの処理による P 波初動の押し引きデータをメカニズム解の解析プログラム HASH (Hardebeck & Shearer, 2002 1))に適用し、合計 3985 個のメカニズム解を求めました。メカ
ニズム解のタイプは NW-SE に P 軸を持つ横ずれ型が卓越しており、次いで NW-SE に P 軸をもつ逆断層型が多いことがわかります（図 2a）。特に逆断層型の地震は、
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1-7 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明(a)

なすべり域の直下に高圧間隙流体圧域があることがわかりました。これらの結果をクーロンの破壊規準を基に分析すると、摩擦強度の低い高圧間隙流体圧域の変形が周辺域の摩擦強度の高い領域に応力蓄積を引き起こし、これが規模のより大きな地震の発生に向けての準備過程になっているようです。
(a)

(b)

(b)

図 2 御嶽山周辺域で観測された地震のメカニズム解（M1 以上）。(a)メカニズム解のタイプによる分類。背景の黒丸は M1未満の地震を表す。(b)震源深さによる分類。

図 4 (a)地震メカニズムトモグラフィーから推定された間隙流体圧分布。(b)その推定誤差。

5. 御嶽山周辺の群発地震域の VP/VS 推定近接する地震ペアの P 波走時差と S 波走時差を複数 用 い て 微 小 領 域 内 の VP/VS を 推 定 す る Lin &Shearer (2007) 5)の方法を用いました。微小領域の大き

図 3 メカニズム解が得られた地震のマグニチュード頻度分布。
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さは 0.01°×0.01°×1.5 km とし、図 5 に示す領域を微小領域に分割しました。気象庁一元化カタログから 1997
年 10 月〜2011 年 12 月までに発生した地震データを抽出して解析に用いました。用いた地震数は 14,084 個で、得られた走時差は 4,681,347 個でした。各微小領域について走時差数が 500 以上の場合についてのみVP/VS を推定しました。図 6 にある微小領域についてのP 波と S 波の走時差分布を示します。分布に最もフィットする直線の傾きを該当微小領域の VP/VS とします。
図 7 に深さ 7.5−9.0 km における群発地震域におけるVP/VS の 分 布 を 示 し ま す 。 こ の 深 さ で は 北 東 に 高VP/VS 域が見られました。
図 7 深さ 7.5−9.0 km における VP/VS 分布。

構の解明のための基礎データを得ることができました。
さらにこれまでに蓄積されたデータを用いて、御嶽山周辺域の地震・火山活動を支配するテクトニック応力場、間隙流体圧場、地震波速度構造の推定をすることができました。その結果、群発地震の発生域付近には地震メカニズムトモグラフィー法による間隙流体圧の高まりがあることがわかり、P 波、S 波走時差から高 VP/VS 域が推定されました。この地域ではこれまでも広域 MT 探査による低比抵抗の分布(Kasaya et al., 2002 6), Kasayaet al, 2004 7))やリチウム同位体分析による深部起源の流体が観測(Nishio et al., 2010 8))されており、本研究の結果はこれらの先行研究の結果と調和的です。このことから御嶽山周辺域の群発地震活動域の深部に安定した流体源があることが予想されます。この群発地震活動は 1984 年に南麓にて長野県西部地震(M6.8)が発生した後、御嶽山南東麓に拡大し、最近 5 年間は御嶽山東麓から北東麓に群発地震活動域を移しています（図 5）。今回はデータ蓄積年数が短いためデータ数が十分でなく限られた領域についてしか結果が得られませんでしたが、もう少し長期間データを蓄積すれば、群発地震の時空間発展と間隙流体の挙動との関係も明らかにすることができるでしょう。

図 5 御嶽山周辺の震央分布(1997 年 10 月〜2011 年 12 月)。
発生年毎に配色しています。

参考文献
1) Hardebeck, J. L. and P. M. Shearer, A new method fordetermining first-motion focal mechanisms, BSSA, 92,2264-2276, 2002.

図 6 1 つの微小領域に対する複数地震の P 波走時差と S

2) Terakawa, T. and M. Matsu'ura, 3-D tectonic stress fields

波走時差の分布。

in and around Japan inverted from CMT data of seismic
events, Tectonics, 29, doi:10.1029/2009TC002626, 2010.

6. 結論ならびに今後の課題
本研究で実施した定常観測および集中観測の成果により、御嶽山周辺域の詳細な 3 次元震源分布や地震のメカニズム解が得られ、構造的弱点とひずみ集中機

3) Terakawa, T. and M. Matsu’ura, CMT data inversion usinga Bayesian information criterion to estimate seismogenic
stress fields, GJI, 172, 674-685, 2008.
4) Terakawa, T., A. Zoporowski, B. Galvan and S. A. Miller,471-7 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明
High-pressure fluid at hypocentral depths in the L'Aquila
region inferred from earthquake focal mechanisms,Geology, v. 38, no. 11, 2010.
5) Lin G. and P. Shearer, Estimating local Vp/Vs ratios withinsimilar earthquake clusters, BSSA, 97, 379-388, 2007.
6) Kasaya, T., N. Oshiman, N. Sumitomo, M. Uyeshima, Y.
Iio and D. Uehara, Resistivity structure around thehypocentral area of the 1984 Western Nagano Prefectureearthquake in central Japan, EPS, 54, 107-118, 2002.
7) Kasaya, T. and N. Oshiman, Lateral inhomogeneity
deduced from 3-D magnetotelluric modeling around thehypocentral area of the 1984 Western Nagano Prefectureearthquake, central Japan, EPS, 56, 547-552, 2004.
8) Nishio, Y., K. Okamura, M. Tanimizu, T. Ishikawa and Y.
Sano, Lithium and strontium isotopic systematics of waters
aroundOntake

volcano,Japan:

Implicationsfordeep-seated fluids and earthquake swarms, EPSL, 297,567-576, 2010.

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