３.１.６

東北日本弧におけるひずみ集中帯の地震発生機構の解明

目次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ６ヵ年の年次実施計画
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２０年度業務目的(2)

平成２０年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・103(a) 業務の要約(b) 業務の成果
1)地震観測網の整備
a) 観測点設置に関する基本方針ⅰ) 観測点設置場所選定
ⅱ) 地震計設置方法b) 観測点設置
2) データ処理・解析(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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105

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(1) 業務の内容(a) 業務題目

東北日本弧におけるひずみ集中帯の地震発生機構の解明(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレス

東北大学大学院理学研究科

教授

松澤 暢

matuzawa@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

教授

海野 徳仁

umino@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

准教授

三浦 哲

miura@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

准教授

岡田 知己

okada@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

助教

中島 淳一

nakajima@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

助教

内田 直希

uchida@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

助教

伊藤 喜宏

yito@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

技術職員

立花 憲司

tachi@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

技術職員

中山 貴史

nakayama@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

技術職員

平原 聡

hirahara@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

技術職員

河野 俊夫

kono@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

再雇用職員

堀修 一郎

hori@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

再雇用職員

佐藤 俊也

sato@aob.geophys.tohoku.ac.jp

東北大学大学院理学研究科

技術職員

鈴木 秀市

syu@aob.geophys.tohoku.ac.jp(c) 業務の目的
東北地方の日本海沿岸、脊梁部、宮城県北部の 3 箇所に存在するひずみ集中帯の比較研究に基づくひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うため、東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯を中心とした地域で機動的観測を行い、この地域における地震活動及び上部地殻から最上部マントルまでの構造全体を詳細に推定し、脊梁部や宮城県北部など他のひずみ集中帯と共通する特徴を抽出することにより、ひずみ集中帯と地震発生の関係を推定し、内陸地震の発生モデルを高度化する。
(d) ６ヵ年の年次実施計画）
1) 平成１９年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯を中心とした地域におけるひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うために必要な地震計やデータロガーを整備するとともに、他のひずみ集中帯での調査結果と比較研究を実施する上で最も効果的な観測点配置等について検討を行った。
2) 平成２０年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯を中心としてデータロガーと地震計を展開し、既存の観測網とあわせ、中心部で 5～10km、周辺部で 10～15km 程度となるような観測点間隔で微小地震観測網を構築する。回収データの一部について処理・解析する。
3) 平成２１年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、得られたデータにより高精度の震源決定を行い、地震発生域下限の深さを調べる。
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また上部地殻の構造について解析を行い、宮城県北部地震や中越地震の震源域に見られた、インバージョンテクトニクスを示唆する構造が存在するか否かを検証する。さらに、比較対象である脊梁ひずみ集中帯の北部の状況を高精度で把握するために、岩手山に機動的地震観測点 1 点と GPS 観測点 2 点を設置し、観測を開始する。
4) 平成２２年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、得られたデータにより高精度の震源決定を行い、さらに最上部マントルの構造を推定する。
5) 平成２３年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、得られたデータにより高精度の震源決定を行うとともに下部地殻の構造を推定する。
6) 平成２４年度：東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、得られたデータにより高精度の震源決定を行い、上部地殻から最上部マントルまでの構造全体を詳細に推定し、東北地方脊梁部と宮城県北部の最新の成果との比較研究により、ひずみ集中帯における地震発生のモデルの検証と改良を行う。
(e) 平成２０年度業務目的
東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯を中心としてデータロガーと地震計を展開し、既存の観測網とあわせ、中心部で 5～10km、周辺部で 10～15km 程度となるような観測点間隔で微小地震観測網を構築する。回収データの一部について処理・解析する。
(2) 平成２０年度の成果(a) 業務の要約
東北地方の日本海沿岸、脊梁部、宮城県北部の 3 箇所に存在するひずみ集中帯の比較研究に基づくひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うため、日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯およびその周辺でデータロガーと地震計を展開し、既存の観測網とあわせ、中心部で 5～10km、周辺部で 10～15km 程度となるような観測点間隔で微小地震観測網を構築した。回収データの一部について波形の読み取りを行い、暫定的な震源決定を行った。
(b) 業務の成果
1) 地震観測網の整備
a) 観測点設置に関する基本設計ⅰ) 観測点設置場所選定
地震計の設置場所については、人工的なノイズが低いことが重要である。このため、基本的に下記の手順で観測点設置場所を選定した。
①昨年度検討した配置をもとに、おおよその範囲を決め、ノイズ源となりそうな人工物（住宅、川、排水槽、ポンプ、高圧線、ダム等）の配置を地図で確認して候補をしぼる。
②現地では可能な限り岩が出ているところを探す。
③2Hz 地震計とアンプとオシロスコープで実際にノイズレベルを測定する。
④できればオンライン化したほうが効率的にデータ収集・解析ができるため、近傍で電源や電話線を確保できるかどうか探す。
103

どうしてもオンライン化できない場合には、オフラインの観測点として設置することとした。
ⅱ) 地震計設置方法
地震計観測装置を設置するに当たっては、昨年度検討したとおり、岩が出ていれば岩を整形し、岩が無ければ斜面に穴を掘り、セメントで底面を整え、そこに地震計を設置した
のち、コンパネを使った木箱で蓋をすることにした（写真 1、P107）。データロガーは、オンラインに出来る場合には近傍に電柱を立てて、そこに収納庫を取り付けてその中に設置する（写真 2(P107)、3(P108)）。もし、民家の一画を借りられる場合はそこに収納庫を設置させてもらい、その中に設置する。地震計から収納庫までの間にプラフレキ管を設置して信号ケーブルを通すようにする。オフラインの場合には、地震計近傍にプラケースを置き、その中にデータロガーとバッテリを設置する（写真 4、P108）。
b) 観測点設置
2008 年の夏から秋にかけて現地調査を繰り返し行い、最終的に 20 点の観測点を 11 月から 12 月にかけて設置した。設置した臨時観測点と定常観測点の配置を図 1(P109)に示す。
臨時観測点のうち 4 点がオフラインの観測点であり、残りの 16 点についてはオンライン化することができた。
2) データ処理・解析
収集したデータは随時、統合し、初動の読み取りと暫定震源再決定を行った。2008 年
12 月 20 日から 2009 年 2 月 28 日までにこの周辺（北緯 38.0～39.7 度、東経 139.5～140.5度、深さ 0～200km）で発生した地震の、気象庁一元化震源の位置を図 2(P110)に示す。
詳細な構造を推定するためには、深い地震を用いることも必要なため、稍深発地震の読み取りも行った。この地震の再決定には Hasegawa et al. (1978) 1) が東北地方の震源決定に用いた速度構造を用いた。ただし、Vp/Vs は 1.73 とした。震源再決定に用いた構造と気象庁が震源決定に用いている構造の比較を図 3(P110)に示す。
臨時観測点のデータも加えて再決定した後の震源と気象庁一元化震源の比較を図4(P111)に示す。ここでは深さ 30km 以浅の震源のみ示している。シンボルの棒の先端が一元化震源の位置で、丸印の中心が再決定後の震源位置である。海域の地震が再決定後に浅くなっているのは、用いた速度構造の違いに起因していると考えられる。一方、観測網の中の鳥海山のすぐ西側で発生した地震も浅くなっているが、これは臨時観測点の効果であると考えられる。この観測網の中で発生した二つの地震（図 5、P111）の波形を図 6(P112)と図 7(P113)に示す。図 6(P112)に示したように、鳥海山のすぐ西側の地震 1 の近傍の観測点での S-P は 1.5 秒程度であり、かなり浅いことがわかる。もう一つの地震 2 は、再決定後も震源の深さがそれほど変化していないが、これは図 1(P109)や図 5(P111)に示したように、近傍に定常観測点が存在していたためと考えられる。
今後、データが蓄積されてトモグラフィを行うことにより、詳細な速度構造と震源分布が得られると期待される。

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(c) 結論ならびに今後の課題
東北地方の日本海沿岸、脊梁部、宮城県北部の 3 箇所に存在するひずみ集中帯の比較研究に基づくひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を行うため、日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯およびその周辺でデータロガーと地震計を展開し、既存の観測網とあわせ、中心部で 5～10km、周辺部で 10～15km 程度となるような観測点間隔で微小地震観測網を構築することができた。回収データの一部について波形の読み取りを行い、暫定的な震源決定を行った。その結果、観測網の中に位置していて既設の観測点から離れている地震については震源再決定の結果、震源が浅くなった。S-P から見ても再決定後の震源のほうが正しいと考えられる。今後は、さらにデータを蓄積し、歪集中帯と地震発生の関係のモデル化を進める必要がある。また、観測点についても、オンライン化できなかった観測点については、データ蓄積速度を加速し、処理を効率化するためにも、今後、オンライン化を検討する必要がある。
(d) 引用文献
1) Hasegawa, A., N. Umino, and A. Takagi, 1978, Double-planed structure of the deep
seismic zone in the northeastern Japan arc, Tectonophysics, 47, 43-58.
(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表なし
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
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
東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、得られたデータにより高精度の震源決定を行い、地震発生域下限の深さを調べる。また上部地殻の105

構造について解析を行い、宮城県北部地震や中越地震の震源域に見られた、インバージョンテクトニクスを示唆する構造が存在するか否かを検証する。さらに、比較対象である脊梁ひずみ集中帯の北部の状況を高精度で把握するために、岩手山に機動的地震観測点 1 点と GPS 観測点 2 点を設置し、観測を開始する。

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写真 1

写真 2

地震計の設置例

地震計とデータロガーを入れた収納庫の例

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写真 3

写真 4

収納庫の中の設置状況例

オフライン観測の例
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図1

観測点配置

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図2

図3

読み取りを行った地震の分布

震源再決定に使用した一次元速度構造（緑線）

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図4

図5

再決定後の震源分布

波形例を示した地震の震源位置

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図62009 年 2 月 28 日に発生した M1.8 の地震（図 5 の地震 1）の波形例（上図：上下動成分、下図：南北動成分）112

図72009 年 2 月 13 日に発生した M0.6 の地震（図 5 の地震 2）の波形例（上図：上下動成分、下図：南北動成分）

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