３．４．２

海域活構造の地形地質調査

目

次

(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・297(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（過去年度は、実施業務の要約）
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２２年度業務目的(2)

平成２２年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・298(a) 業務の要約(b) 業務の実施方法(c) 業務の成果(d) 結論ならびに今後の課題(e) 引用文献(f) 成果の論文発表・口頭発表等(g) 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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・304

296

(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

活断層・地震研究センター

研究センター長

岡村 行信

okamura-y@aist.go.jp

地質情報研究部門

副研究部門長池原 研

活断層・地震研究センター

研究チーム長堀川 晴央

活断層・地震研究センター

契約職員

木村 治夫

地質情報研究部門

研究員

井上 卓彦

独立行政法人産業技術総合研究所(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微地形図を作成し、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（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成２０年度：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 1 km 程度までを対象とした数多くのシングルチャン
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更に詳細な情報を取得するため、深度 100 m 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 240 km 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は医者構造が認められ、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。
2) 平成２１年度：粟島南方沖陸棚上から 3 本の長さ 4.5〜6m のピストンコア試料を採取し、試料中に含まれる貝殻片による年代測定を実施した。得られた試料はすべて完新世の堆積物で、均質な泥層からなる上部層と生物擾乱の著しい砂質シルト層からなる下部層に区分できる。年代測定結果は 3 本のコアとも、上部層／下部層の境界がおよそ 1 万年前であることを示した。昨年度得た音波探査断面上に認められる顕著な不整合面は厚さ15-20m の地層に覆われているが、その上部が約 1 万年間の堆積物であることが明らかになったことから、不整合の年代は約 18,000 年前の最終氷期極大期に対比できると考えた。
活断層は不整合面に約 10m の変位量を与えていることから、活断層の垂直変位速度は千年で 0.5-0.6 m と推定した。
3) 平成２２年度：2 0 0 8 及 び 2 0 0 9 年 に 確 認 し た 粟 島 周 辺 の 活 断 層 の 北 方 延 長 に 形
成 さ れ て い る 酒 田 沖 隆 起 帯 周 辺 で 、浅 海 音 波 探 査 を 実 施 し 、活 断 層 の 分 布 と 変 位
297

速度を明らかにする。
4) 平成２３年度：平成 22 年度に高分解能音波探査によって存在を確認した酒田沖の活断層の周辺海域で、海底堆積物試料を採取し、その年代を決定することによって、同活断層の変位速度及び活動履歴の解明を試みる。
5）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２２年度業務目的
日本海東縁には 100 万年間の時間スケールで歪みが集中してきたゾーンがいくつか存在する。粟島−男鹿断層帯はその一つで、南部の粟島周辺では 1964 年に新潟地震が発生している。その北方延長部に相当する酒田沖隆起帯では、最近の活動はなく、また活断層の変位速度や活動間隔などについては全く知られていない。昨年度まで、粟島周辺域で調査・研究を実施し、活断層の分布やその変位速度及び活動間隔の推定を行った。本年度から、その北方に位置する酒田沖隆起帯においても、その活動性を解明することを目的として、調査研究を実施する。
(2)

平成２２年度の成果(a) 業務の要約
日本海東縁に分布する断層帯である粟島−男鹿断層帯 1) の一部をなす酒田沖隆起帯を横切る複数の測線を設け、浅層 (海底下 100m 以浅) を対象とした音波探査を実施した。その結果、隆起帯の東縁に沿って活断層が存在すること、隆起帯南部において断層活動がより活発であることが明らかになった。海底下にはいくつかの浸食面が認められ、その中の伏在する起伏に富んだ明瞭な面の比高は 30m 程度である。この面を最終氷期の浸食面と仮定し、その年代を 1.8 万年とすると、1.7m/千年という変位速度が見積もられるが、この推定が正しいかどうかは、今後堆積物の採取と年代測定によって確認する必要がある。現在海底下に見られる地質構造では、酒田沖隆起帯の北部でより古い年代の地層が海底に露出している 2) ことと突き合わせると、本隆起帯を形成する断層の活動的な部分は時代によって異なっていると考えられる。
(b) 業務の実施方法
山形県酒田市沖に北北東−南南西走向で位置する酒田沖隆起帯は、日本海東縁に分布する断層帯である粟島−男鹿断層帯 1) の一部をなす。この隆起帯は、粟島隆起帯と同様に西傾斜の逆断層の上盤に形成された背斜構造であり、完新統を変位させていることから活断層と考えられる 1) が、活動度に関する情報は乏しい。そこで、この課題を解決し、日本海東縁の近い将来の地震活動を予測するため、酒田沖隆起帯を横切る測線を設けて浅層を対象とした音波探査を実施した。
地震波探査測線の位置を図 1 に示す。酒田沖隆起帯を横切るよう西北西−東南東の 5 測線を設定し、隆起帯の走向方向の活動度の違いを明らかにすることを目指した。最も北側に位置する測線を S1 と命名し、以下、南に向かって S2...S5 としている。各測線の長さは29816km 程度、総計 80km 超であり、測線どうしの間隔は約 6km である。

図1

浅層音波探査の測線位置。基図は岡村・他 1) および岡村・他 2) による 。

観測は 2010 年 9 月に実施した。ブーマーを音源とし、12 チャンネル (チャンネル間隔2.5m) の受波器を備えたストリーマケーブルで受振した。これらの送受振機を同一の船で曳航して調査を進めた。発振間隔は約 1.25m である。現場では次の発振までデータを取り続けたが、A/D 変換後の最終的な記録は、水深により適宜切り出し開始時刻を変えつつ長さは 0.6s で揃えた。船の位置は、海上保安庁酒田支部を基地局としたキネマティック GPSにより決定した。また、音響測深機を用いた水深測量も同時に行っている。
得られた記録に対して、重合処理など、マルチチャンネルによる音波探査の通常の処理を行って時間断面を得た。また、S4 測線で得られたデータに対しては、ケーブル深度の補正等を加えた再解析を実施した。
(c) 業務の成果得られた断面を図 2 に示す。矢印で示した位置を活断層による変形と判断した。また、海底地質図 1), 2) で記された隆起帯の主部の北西側に波長が 1km あるいはそれよりも短い褶
曲構造が見られる測線が多い。この褶曲構造は北西側に背斜軸、南東側に向斜軸を持ち、背斜軸を挟んで南西側の翼が急傾斜、北東側が緩傾斜である。S1 測線では断層の南西側にも背斜構造が認められるが、他の測線では認められない。
いずれの測線においても、断層による変形が認められ、その位置は既往の調査 1), 2) と調和的である。S1 測線では断層に伴う海底面の変形は不明瞭であるが、背斜をなす形での地層の変形はとらえられており、断層は伏在していると考えられる。しかし、撓曲の基部は多重反射と重なることもあって不明瞭で、断層の位置ははっきりしない。S2 測線では隆起帯の主部の南西側に撓曲の基部が明瞭にイメージングされている形で 2 条の断層が存在すると解釈されるが、S1 測線と同様に、海底面での変形は不明瞭である。S3 測線も同様に、海底面での変形は不明瞭であるが、矢印の位置から西側では地層の逆傾斜が認められ、こ299

の位置を撓曲構造の基部と考えた。一方、南側の 2 測線である S4 および S5 では、堆積層内だけでなく海底面にも断層に伴う変形が認められる。また、S4 測線で認められた断層の北西側 (隆起帯の主要部側) 1 km ほどの位置に向斜軸があり、最近の堆積物が不整合にこれを覆っているように見える。以上から、海底面の変形を基準として最近の断層活動を評価すると、本隆起帯の南部が活動的であると考えられる。
S4 測線の再解析結果の時間断面を図 3 に示す。但し、断層に伴う変形が認められた部分を拡大して表示している。測線の南東側では、往復走時 40ms の位置に起伏に富んだ反射面が認められる。この面を北西方向に追跡すると、段々と深度が浅くなり、やがて ringingに隠れる、あるいは海底面に達しているように見える。したがって、この面の上下変位量は最低でも 30m 程度と考えられる。もしこの面が最終氷期の浸食面であれば、その年代を1.8 万年とすると、変位速度は 1.7m/千年以上と見積もられる。また、海底面で認められた比高 (約 5ms，3-4m) が 1 回の活動を示している可能性がある。今後、堆積物を採取して、年代を測定することができれば、平均変位速度や繰り返し間隔が明らかに出来ると期待される。
図 1 に示す海底地質図によると、酒田沖隆起帯の北側では、背斜軸に沿う形で調査対象地域においてより古い地層が海底下に露出している。これは、この背斜の活動、すなわち、断層活動に伴うものと考えられ、酒田沖隆起帯が活動を開始してからの累積変位量は北側で大きいことが示唆される。一方、浅層音波探査からは南側で最近の断層活動が活発であることが示唆されることは上述のとおりである。すなわち、酒田沖隆起帯において活動が活発なところは時間変化していると考えられる。

300

図2

S1〜S3 測線の時間断面。断層の位置を矢印で示す。測線の位置は図 1 を参照。
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図 2（続き）

S4、S5 測線の時間断面。
302

図3

S4 測線で取得したデータに対して再解析を施した時間断面。最終氷期浸食面は可能性を示すもので、今後年代を検証する必要がある。断層に伴う変形が認められた箇所を拡大表示している点に注意。
(d) 結論ならびに今後の課題
活動度に関する情報が乏しい酒田沖隆起帯を対象にして浅層音波探査を実施した。その結果、隆起帯の東縁に沿って活断層が認められた。反射断面上にはいくつかの不整合が認められるが、そのうち起伏に富んだ不整合面を最終氷期の浸食面と仮定して変位速度を見積もると 1.7m/千年程度という値が得られた。
今年度の調査結果からは早い変位速度を持つ可能性が示唆されたが、結果の妥当性は、不整合面の年代に関する仮定の妥当性に支配されており、この点を検証する必要がある。
そこで、次年度は本海域においてボーリング調査により堆積層の年代および堆積速度を明らかにし、活動度の再評価を行う予定である。
(e) 引用文献
1) 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. 47, 地質調査所, 34pp, 1996.
2) 岡村行信・森尻理恵・佐藤幹夫：秋田西方海底地質図及び同説明書、海洋地質図、no. 48,地質調査所, 36pp, 1996.
(f) 成果の論文発表・口頭発表等
著者

題名

池原研，井上卓彦， 新 潟 沖 陸 棚 の 後 期 第 四 紀 層

発表先

発表年月日

日本地球惑星科学連合

平成 20 年 5天野敦子

序と堆積作用

2010 年大会

月 28 日

井上卓彦，木村治

新潟沿岸域 20 万分の 1 海底

海陸シームレス地質情

平成 23 年 3

夫，岡村行信地質図及び説明書

報集「新潟沿岸域」

月 28 日303

(g) 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

平成 22 年度に高分解能音波探査によって存在を確認した酒田沖隆起帯に沿った活断層の周辺海域で、ピストンコアを用いて海底堆積物を採取し、その年代を決定することによって、同活断層の変位速度及び活動履歴の解明を試みる。

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