３．１．７ 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明

目 次(1) 業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・190(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６か年の年次実施計画（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２４年度業務目的(2) 平成２４年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・191(a) 業務の要約(b) 業務の実施方法及び成果
1) 御嶽山周辺域の地震活動
2) 御嶽山周辺の地震のメカニズム解3) 御嶽山周辺の間隙流体圧分布
4) 御嶽山周辺の群発地震域の VP/VS 推定(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

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(1) 業務の内容(a) 業務題目 構造的弱点におけるひずみ集中機構の解明(b) 担当者
所属機関

役職

国立大学法人名古屋大学大学院 准教授

氏名

メールアドレス

山中 佳子

sanchu@seis.nagoya-u.ac.jp

環境学研究科同助教

中道 治久

nakamiti@seis.nagoya-u.ac.jp

同准教授

渡辺 俊樹

watanabe@seis.nagoya-u.ac.jp

同

助教

寺川 寿子

terakawa@seis.nagoya-u.ac.jp

同

技術職員

奥田 隆

同技術職員

堀川 信一郎

同非常勤職員黒田 育実(c) 業務の目的
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）が発生している。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る。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、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を解明をすることを目指す。

(d) ６か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成１９年度：ひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うため、地震計やデータ収録装置を整備したとともに、効果的な地震観測点配置等の検討を行なった。
2) 平成２０年度：構造的弱点における地震活動把握のため、長野県西部及び御嶽山周辺域に新たに短周期地震観測点 5 点と広帯域地震観測点 2 点を機動的に設置し、これらのデータに既存の観測網データを加えて、この付近で発生した地震の震源決定解析を行った。
3) 平成２１年度：前年度に設置した 6 観測点のデータに既存の観測網データを加えて、この付近で発生した地震の震源決定解析を行った。その成果として、2009 年 10～11 月に長野県西部地域で発生した群発地震活動と 2010 年 2 月に発生した地殻下部でのバースト的な地震活動を詳細にとらえることに成功した。また、2009 年 8～11 月に御嶽山周辺域において機動的集中地震観測（11 観測点を配置）を実施した。
4) 平成２２年度：前年度までに設置した地震観測点を維持すると共に、前年度に続き、2010 年 6190

月～11 月に機動的集中地震観測（11 観測点を配置）を行った。これらの観測点で得られたデータにHi-net と F-net の観測点データを加えて、この付近で発生した地震の震源決定解析を行った。その結果、御嶽山山頂直下で 8 月に微小地震活動がやや活発化したことがわかった。また、平成 21～22
年度の集中観測のデータを用いて御嶽山周辺域の地震波の減衰構造を推定し、山頂直下 1 km 以浅と御嶽山山頂から東側の観測点との波線に沿った場所に何らか地震波減衰域が存在することを明らかにした。
5) 平成２３年度：平成 20 年度に設置した地震観測点（濁河 NU.NGR は前年度を持って終了）を維持すると共に、前年度に続き、2011 年 6～11 月に機動的集中地震観測（11 観測点を配置）を 実施 した 。これらの観測点で得られたデータに Hi-net と F-net の観測点データを加えて、この付近で発生した地震の震源決定解析を行った。
また、
平成 21～23 年度の集中観測データ初動の読み取り値（自動処理）を用いて、地震のメカニズム解を合計約 3002 個推定した。さらに、2011 年 3 月に発生した東北地方太平洋沖地震後の御嶽山周辺域の地震活動度の変化について調べた。
6) 平成２４年度：平成 23 年度に求めた地震のメカニズム解と、CMT データインバージョン法 1)による広域テクトニック応力場から、地震メカニズムトモグラフィー法 2)により御嶽山周辺域の三次元間隙流体圧場の推定をする。また、平成 21～23 年度の集中観測データを用いて、この地域の地震波速度構造を調べる。

(e) 平成２４年度業務目的
構 造 的 弱 点に お け る地震 活 動 把 握の た め 、平成 20 年 度 に 長野 県 西 部域 に 設 置 し た 6
観 測 点 の 地震 デ ー タに既 存 の 名 古屋 大 学 微小地 震 観 測 網 と Hi-net で 得 ら れ た 地震 デ ー
タ を 加 え て 、こ の 付 近で の 地 震 活動 の 解 析を引 き 続 き 行う 。ま た 平成 20～ 23 年 度 ま で 夏期 に 行 っ てき た 御 嶽山周 辺 に お ける 機 動 的地震 観 測 で 得ら れ た データ を 用 い て御 嶽 山 周
辺 で 発 生 して い る 地震の メ カ ニ ズム 解 を 求め、 こ れ ら の地 震 デ ータと CMT データインバー
ジョン法による広域テクトニック応力場のパターンから、地震メカニズムトモグラフィー法により御嶽山周辺域の三次元間隙流体圧場の推定を行う。また、御嶽山周辺域の VP/VS を推定する。

(2) 平成２４年度の成果(a) 業務の要約
構 造 的 弱 点に お け る地震 活 動 把 握の た め 、平成 20 年度に御嶽山周辺に設置した 5 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）の高感度地震計データ及び広帯域地震計データ（付知 NU.TKC）に名古屋大学定常観測点データ、Hi-net データを全て加えて、御嶽山周辺で発生した地震の震源決定解析を実施した。ま た、こ れ ら の デー タ に 平
成 20～ 23 年 度 夏 期 に 行っ た 集 中 観測 デ ー タを加 え 、これらの観測で記録された地震波初動の押し引きデータから御嶽山周辺で発生した地震のメカニズム解を決定した。その結果この地域では191

NW-SE 方向に P 軸を持つ横ずれ断層型と逆断層型の地震メカニズム解が卓越していることがわかった。これ ら の デー タ を用い て CMT データインバージョン法及び地震メカニズムトモグラフィーを行い、御嶽山周辺域の三次元応力場及び間隙流体圧場の推定を行ったところ、御嶽山東麓の群発地震発生域付近に高圧間隙流体域が存在することもわかった。また、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 を推定したところ、御嶽山東麓の群発地震発生域付近では高 VP/VS 域であることがわかった。

(b) 業務の実施方法及び成果
1) 御嶽山周辺域の地震活動
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る。これらのデータのうち、2012 年 1～4 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震源の再決定を行った。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った。本研究で得られた震源分布を図 1(P195)に示す。上垂 NU.KMD、折橋 NU.ORH、木曽福島
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ある。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。
2) 御嶽山周辺域の地震のメカニズム解
本研究により 3 年間実施してきた夏期（約 16 か月間）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～8 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及び震源決定を行った。
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 HASH4)に適用し、合計 3002 個のメカニズム解を求めた（図 2、P195）。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（図 2a、P195）。とくに、逆断層型の地震は、御嶽山南東麓の 5km 以浅に集中していることがわかった図 2b、P195）。
また、本研究で推定したメカニズム解のうち、精度のよい 993 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・リヒター則に従う（図 3、P196）。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 2)と概ね整合的であった。
3) 御嶽山周辺の間隙流体圧分布
上記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た（図 4、P196）。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った。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192

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る。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った。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ある。
4) 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)の方法 5)を用いた。微小領域の大きさは 0.01°×0.01°×1.5 km とし、図 5(P197)に示す領域を微小領域に分割した。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 個であった。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 を推定した。図 6(P197)は、ある微小領域についての P 波と S 波の走時差分布を示す。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 とする。図 7(P198)に深さ 7.5−9.0 km における群発地震域における VP/VS の分布を示す。この深さでは北東に高 VP/VS 域が見られた。

(c) 結論ならびに今後の課題
本受託研究で実施した定常観測及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構の解明のための基礎データを得ることができた。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 6) 7)やリチウム同位体分析による深部起源の流体 8)が観測されており、本研究の結果はこれらの先行研究の結果と調和的である。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る。
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る（図 5、P197）。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なかったが、もう少し長期間データを蓄積し、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あろう。

(d) 引用文献
1) Terakawa, T. and M. Matsu’ura, CMT data inversion using a Bayesian information criterion
to estimate seismogenic stress fields, GJI, 172, 674-685, 2008.
2) Terakawa, T. and M. Matsu'ura, 3-D tectonic stress fields in and around Japan inverted
193

from CMT data of seismic events, Tectonics, 29, doi:10.1029/2009TC002626, 2010.
3) Terakawa, T., A. Zoporowski, B. Galvan and S. A. Miller, High-pressure fluid at hypocentral
depths in the L'Aquila region inferred from earthquake focal mechanisms, Geology, v. 38, no.
11, 2010.
4) Hardebeck, J. L. and P. M. Shearer, A new method for determining first-motion focal
mechanisms, BSSA, 92, 2264-2276, 2002.
5) Lin & Shearer , 2007.
6) Kasaya, T., N. Oshiman, N. Sumitomo, M. Uyeshima, Y. Iio and D. Uehara, Resistivity
structure around the hypocentral area of the 1984 Western Nagano Prefecture earthquake incentral Japan, EPS, 54, 107-118, 2002.
7) Kasaya, T. and N. Oshiman, Lateral inhomogeneity deduced from 3-D magnetotelluric modelingaround the hypocentral area of the 1984 Western Nagano Prefecture earthquake, 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 around Ontake volcano, Japan: Implications for deep-seated fluids andearthquake swarms, EPSL, 297, 567-576, 2010.

(e) 成果の論文発表・口頭発表等
著者

題名

寺川寿子，中道治久， 地震メカニズムトモグラ

発表先

発表年月日

日本地震学会 2012 年秋季大会

平成 24 年 10山中佳子，渡辺俊樹， フィー法による御嶽山周月 17 日

奥田隆，堀川信一郎， 辺域の 3D 間隙流体圧分布
山崎文人
寺川寿子

地震メカニズムトモグラ（公財）地震予知総合研究振興

平成 24 年 12

フィー法による御嶽山周会・東濃地震科学研究所・平成月 25 日辺域の 3D 間隙流体圧分布 24 年度第 2 回地殻活動委員会(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

194（招待講演）

図 1 2012 年 1 月〜8 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す。

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。

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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。

図 4 左：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。右：その推定誤差。

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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ある。

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 波走時差の分布。

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図 7 深さ 7.5−9.0 km における VP/VS 分布。

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