地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第3章

地震予知連絡会構成機関等の活動（この 10 年を振り返って）（７） 東京工業大学理学院
2.2 プレート境界の流体分布とプレート間カップリング

１．はじめに
東京工業大学理学院（2016 年度の学内組織改革によNew Zealand 北島北東部のヒクランギ沈み込み帯で，り火山流体研究センターは理学院の組織となった）では，

稠密な MT 観測を行い，プレート上面の比抵抗分布と電磁気探査と地震波解析により，内陸地殻および沈み込

GNSS 観測から求められる面積ひずみとの対応が見出し

む海洋プレートの不均質構造，地震活動の理解に向けたた（図 2）14,15）．さらにプレートのカップリング強度が南研究を行ってきた．ここでは，この 10 年間の主な成果

から北に向かって徐々に弱まる北島東中央部で稠密な観を報告する．

測を行い，プレート上面の比抵抗が面積ひずみ速度と同じく，北に向かって小さくなることを明らかにした 16）．

２．電磁気観測による三次元比抵抗構造
地震発生場の流体分布を明らかにすることは重要である．このためには，流体の存在とその繋がりに敏感な物理量である比抵抗分布を解明することが有利であり，電磁気観測による比抵抗構造探査が有用である．これまでの電磁気観測では，測線状に観測点を配置して 2 次元断面解析を行うことがなされてきたが，ここ 10 年間で，観測点を面的に配置して 3 次元比抵抗構造解析を行うことができるようになった．東京工業大学では，地形を含めた 3 次元比抵抗構造解析プログラムを開発した 1–3）．
図2 ニ ュージーランドヒクランギ沈み込み帯のプレート面上の2.1 地殻・最上部マントルの比抵抗構造
火山体深部から浅部に至る流体分布が 3 次元的に解明された（例えば図 1）4–9）．火山体深部から内陸地震震源への流体の移送経路も明らかになった

4,10）

．

流体分布とプレートカップリング 15）．

３．地震時の電磁気現象
北アナトリア断層で 1999 年に発生した Izmit 地震に東北地方の広域的な 3 次元比抵抗構造モデリングからついて，偶然にもアレイ状の観測点で電磁場観測データ

脊梁山地に沿ったモホ面から下部地殻に至る低比抵抗分が取得されていた．そのデータを解析した結果，地震発布 11）やマントルウェッジ内の比抵抗分布が 3 次元的に明生前後で比抵抗変動が見出された 17）．

らかになった 12）．

また地震時には，地球磁場中で地殻が運動するために起電力が生じることを地震ダイナモ効果として提唱し，観測データを説明できるモデルを提案した 18,19）．
４．地震波観測による地殻・上部マントルの不均質構造
4.1 新潟 - 神戸ひずみ集中帯に沿う減衰構造
日本列島の顕著なひずみ集中帯である新潟 - 神戸ひずみ集中帯を含む中部日本の地殻・最上部マントルの 3 次
元 P 波減衰構造を推定した 20）．その結果，新潟 - 神戸
ひずみ集中帯に沿った下部地殻は高減衰を示し，その広図1 鳴 子火山（N）を横切る地殻比抵抗断面 4）．比抵抗スケー
ルは対数（ohmm）．

がりは地震波低速度異常域の広がりとほぼ一致することが明らかになった．また，沈み込むフィリピン海スラブは低減衰域として明瞭にイメージングされた．ひずみ集

北アナトリア断層についてはこれまで Izmit 地震震源

中帯下の下部地殻で減衰が大きいという観測事実は，地域で比抵抗構造探査を実施してきたが，さらにその西方表のひずみ集中は下部地殻における弾性・非弾性不均質の延長であるマルマラ海で海底電磁気観測を実施した．

構造と密接に関係していることを強く示唆している．

マルマラ海東部の海域での 2 次元断面解析から，断層4.2 深部低周波地震発生モデルの提案

直下の深部延長に流体たまりと思われる低比抵抗異常体を特定した 13）．

西南日本の深部低周波発生域に沿う約 1000 km にわたる領域において地震波速度・減衰・異方性構造を推定

49

50

地震予知連絡会 50 年のあゆみ

第1部

地震予知連絡会の活動した結果，低周波地震発生域と非発生域（関東・伊豆・５．まとめ

紀伊水道・九州）ではプレート境界直上の構造が大きく

最近 10 年間の研究により，内陸地震，地殻変形，プレー異なることが明らかになった 21）．低周波地震発生域の上ト境界カップリングへの水の寄与やスロースリップに伴

盤側では地震波速度・減衰は標準的であり異方性は弱い

う流体の移動，断層や火山体下の地殻・マントルウエッのに対し，低周波地震非発生域では上盤側の地震波速ジにおける流体分布をなどに関して新しい知見を得るこ

度は遅く，減衰・異方性が大きい．この特徴は低周波地とができた．今後も地震発生モデルの高度化に資する研

震発生域直上のマントルウエッジは低速度・高減衰を示究を進めていく予定である．
（小川 康雄・中島 淳一）

すとした従来の研究とは逆のセンスである．得られた結果にもとづき，水が上盤側にほとんど放出されず，プレート境界の間隙水圧上昇に寄与する領域で低周波地震が参考文献多く発生するというモデルを提案した（図 3）．

1）Usui, Y., 2015. 3-D inversion of magnetotelluric datausing unstructured tetrahedral elements: applicability
to data affected by topography, Geophys. J. Int., 202,
828–849.
2）Usui, Y., Y. Ogawa, K. Aizawa, W. Kanda, T.
Hashimoto, T. Koyama, Y. Yamaya, T. Kagiyama,2017. Three-dimensional resistivity structure

図 3 （a）低周波地震発生域と（b）非発生域における水移動の
模式図．

o f A s a m a Vo l c a n o r e v e a l e d b y d a t a - s p a c emagnetotelluric inversion using unstructured
tetrahedral elements, Geophys. J. Int., 208, 1359–1372.

4.3 スロースリップに伴う水の放出
茨城県南西部のフィリピン海プレート上部境界面およ3）Usui, Y., T. Kasaya, Y. Ogawa, H. Iwamoto,

びその直上で発生している地震の解析から，プレート境

2018. Marine magnetotelluric inversion with an

界では繰り返し地震の活動が約 1 年周期で活発化するこ

unstructured tetrahedral mesh, Geophys. J. Int., 214,と，その活動と同期してプレート境界直上の地震波の減

952–974.

衰特性が大きくなること，さらにそれから数ヶ月遅れて

4）Ogawa, Y., M. Ichiki, W. Kanda, M. Mishina, K.

．繰Asamori, 2014. Three-dimensional magnetotelluric

り返し地震の活発化は，約 1 年周期で発生するプレー

imaging of crustal fluids and seismicity aroundト境界でのゆっくりすべりが原因であり，ゆっくりすべ

Naruko volcano, NE Japan, Earth Planets, Space,

りに伴ってプレート境界の水が上盤に排出されることで66:158.

浅い地震活動が活発化することが明らかになった22）

地震波の減衰が大きくなり，また数ヶ月かけて浅部に上5）Hill, G.J., H.M. Bibby, Y. Ogawa, E.L. Wallin, S.L.

昇した水が上盤プレート内で地震を誘発すると考える

Bennie, T.G. Caldwell, H. Keys, E.A. Bertrand, W.と，地震活動および減衰構造の時空間変化を説明できる

Heise, 2015. Structure of the Tongariro Volcanic

（図 4）
．

system: Insights from magnetotelluric imaging, Earth
Planet. Sci. Lett., 432, 115–125.
6）Seki, K., W. Kanda, Y. Ogawa, T. Tanbo, T.
Kobayashi, Y. Hino, H. Hase, 2015. Imaging thehydrothermal system beneath the Jigokudani valley,Tateyama volcano, Japan: implications for structurescontrolling repeated phreatic eruptions from anaudio-frequency magnetotelluric survey, Earth Planets
Space, 67:6.
7）Seki, K., W. Kanda, T. Tanbo, T. Ohba, Y. Ogawa,

図 4 （a）ゆっくりすべり発生時と（b）ゆっくりすべり終了後
の解釈図．

S. Takakura, K. Nogami, M. Ushioda, A. Suzuki, Z.
Saito, Y. Matsunaga, 2016. Resistivity structure andgeochemistry of the Jigokudani Valley hydrothermal
system, Mt Tateyama, Japan, J. Volcanol. Geotherm.

地震予知連絡会 50 年のあゆみ

Res., 325, 15–26.
8）Aizawa, K., H. Sumino, M. Uyeshima, Y. Yamaya, H.

第3章

地震予知連絡会構成機関等の活動（この 10 年を振り返って）resistivity track changes in tectonic plate coupling,Geophys. Res. Lett., 40, 5029–5033.

Hase, H.A. Takahashi, M. Takahashi, K. Kazahaya,15）Heise, W., T. G. Caldwell, S. Bannister, E.A.

M. Ohno, T. Rung-Arunwan, Y. Ogawa, 2016.

Bertrand, Y. Ogawa, S.L. Bennie, H. Ichihara,Gas pathways and remotely triggered earthquakes

2017. Mapping subduction interface coupling using

beneath Mt. Fuji, Japan, Geology, 44, 127–130.

magnetotellurics: Hikurangi margin, New Zealand,9）Yoshimura, R., Y. Ogawa, Y. Yukutake, W. Kanda, S.

Geophys. Res. Lett., 44, 9261–9266.

Komori, H. Hase, T. Goto, R. Honda, M. Harada,16）Heise, W., Y. Ogawa, E.A. Bertrand, T.G. Caldwell, R.

T. Yamazaki, M. Kakmo, S. Kawasaki, T. Higa, T.

Yoshimura, H. Ichihara, S.L. Bennie, K. Seki, Z. Saito,Suzuki, Y. Yasuda, M. Tani, Y. Usui, 2018. Resistivity

Y. Matsunaga, A. Suzuki, T. Kishita, Y. Kinoshita,characterization of Hakone volcano, Central Japan,

2019. Electrical resistivity imaging of the inter-plateby three-dimensional magnetotelluric inversion, Earthcoupling transition at the Hikurangi subduction

Planets Space, 70:668.

margin, New Zealand, Earth Planet. Sci. Lett., 524,

10）Ichihara, H., S. Sakanaka, M. Mishina, M. Uyeshima,115710.

T. Nishitani, Y. Ogawa, Y. Yamaya, T. Mogi, K.

17）Honkura, Y., Oshiman, N., Matsushima, M., Baris,Amita, T. Miura, 2014. A 3-D electrical resistivity

S., Tunçer, M. K., Tank, S. B., Çelik, C., Çiftgi, E.

model beneath the focal zone of the 2008 Iwate-T.,b 2013. Rapid changes in the electrical state ofMiyagi Nairiku earthquake（M 7.2）
, Earth Planets,

the 1999 Izmit earthquake rupture zone, NatureSpace, 66:50.

Communications, 4, 3116.

11）Kanda, W., Ogawa, Y., 2014. Three-dimensional18）Honkura, Y., Y. Ogawa, M. Matsushima, S. Nagaoka,

electromagnetic imaging of fluids and melts beneathN. Ujihara, and T. Yamawaki, 2009. A model forthe NE Japan arc revisited by using geomagnetic

observed circular polarized electric fields coincident

transfer function data, Earth Planets, Space, 66:39.

with the passage of large seismic waves, J. Geophys.

12）Ichiki, M., Y. Ogawa, T. Kaida, T. Koyama, M.

Res., 114, B10103.

Uyeshima, T. Demachi, S. Hirahara, Y. Honkura, W.

19）Matsushima, M., Y. Honkura, M. Kuriki, Y. Ogawa,Kanda, T. Kono, M. Matsushima, T. Nakayama, S.

2013. Circularly polarized electric fields associatedSuzuki, H. Toh, 2015. Electrical image of subduction

with seismic waves generated by blasting, Geophys. J.

zone beneath northeastern Japan, J. Geophys. Res.,

Int., 194, 200–211.

120, 7937–7965.
13）Kaya, T., T. Kasaya, S. B. Tank, Y. Ogawa, M. K.
Tuncer, N. Oshiman, Y. Honkura, M. Matsushima,20）Nakajima, J., and T. Matsuzawa, 2017. Anelastic
properties beneath the Niigata-Kobe Tectonic Zone,
Japan, Earth Planets Space, 69:33.

2013. Electrical characterization of the North21）Nakajima, J., and A. Hasegawa, 2016. Tremor

Anatolian Fault zone in the Marmara Sea, Turkey byactivity inhibited by well-drained conditions above aocean Bottom electromagnetic method, Geophys. J.

megathrust, Nature Communications, 7, 13863.

Int., 193, 664–677.
14）Heise, W., Caldwell, T. G., Bertrand, E. A., Hill, G. J.,
Bennie, S. L., Ogawa, Y., 2013. Changes in electrical22）Nakajima, J., and N. Uchida, 2018. Repeated drainage
from megathrusts during episodic slow slip, NatureGeoscience, 11, 351–356.

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