3.2.2 マルチチャンネル等による海域地設構造調査
目次(1)　業務の内容・ (a)業務題目(b)担当者(c)業務の目的(d)  ５カ年の年次実施計画1）平成2  0年度2）平成2  1年度3)平成2 2年度4)平成２３年度5）平成2  4年度(e)平成２０年度業務目的(a)業務の要約(b)業務の成果1）データの収集とデータベースの構築2）データベースを用いた反射法地震探査データ解釈作業(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年度集務計画案(2)　平成２０年度の成果
(1)業務の内容
(a)業務題目 マルチチャンネル等による海域地殻構造調査

(c)業務の目的
ストリーマーケーブル、海底地震計（OBS）等を用いた反射法・屈折法による海底地殻構造調査を行う。地殻構造調査は海域と陸域を統合して実施し、ひずみ集中帯の活構造、断層のイメージング、地震波速度の絶対値等を明らかにする。
(d) 5カ年の年次実施計画
1）平成2  0年度:新潟県中越沖地震震源域を中心に、深部構造に着目し既存反射法地震探査データの再処理を行う。 2）平成2  1年度:能登半島沖から佐渡沖の海域で「かいれい」による広域反射法探査を行う。会津-佐渡沖海陸統合測線では海底地震計30台を5km間隔で設置し屈折法地震探査データの取得も行う。 3）平成2 2年度:佐渡沖から新潟沖の海域で「かいれい」による広域反射法探査を行う。新潟地震震源域の測線では海底地震計30台を5km間隔で設置し屈折法地震探査データの取得も行う。 4）平成2 ３年度:津軽沖の海域で「かいれい」による広域反射法探査を行う。日本海中部地震震源域では海底地震計30台を5km間隔で設置し屈折法地震探査データの取得も行う。 5）平成2 4年度:山形県北西部酒田から新庄盆地東緑にいたる区間と、酒田沖区間で海陸統合地殻構造探査を行う。また、秋田県北部能代沖から花輪にいたる区間において、同様の海陸統合地殻構造探査を実施する。それぞれの海域測線では、海底地震計30台を5km間隔で設置し屈折法地震探査データの取得を行う。また、庄内沖から秋田沖の海域で「かいれい」による広域反射法探査を行う。
(e)平成２０年度業務目的
新潟県中越沖地震震源域を中心に、深部構造に着目し既存反射法地震探査データの再処理をおこなう。
(2)　平成２０年度の成果
(a)業務の要約
平成20年度は、新潟県中越沖地震震源域周辺で得られた既存反射法探査データの再解析による深部構造を把握と、平成21年度以降の海域での広域制御露源地震探査の実行計画立案に資するため、独立行政法人海洋研究開発機構と独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（旧石油公団）が過去に取得した反射法探査データを収集し、今後のデータ解析を鑑みて、必要に応じて再解析も実施し、データベースを作成した。作成したデータベースを用いてデータ解釈を実施したが、解釈にあたっては、ODPや基礎試錐による掘削データを参考にしている。新潟県中越沖地震震源域の浅部地殻構造の特徴は、厚い堆積物と短縮された非対称な褶曲構造である。堆積層が顕著に厚く分布する海域は、新潟県中越沖地震震源域を含めた新潟県沖と秋田県沖である。新潟県沖では、断層・褶曲構造の発達が顕著に確認できる。逆断層が発達し、背斜構造が隣の背斜構造に乗りあがるような短縮された稽曲構造の分布が明らかになった。同様な構造の特徴は、厚い堆積物を伴う新潟地農農源域でも確認できているが、基盤深部の構造イメージングが不十分なため、断層下方の構造が把握できず、今後の大規模地震探査で明らかにすべきである。また、日本海中部地震震源域では、むしろ堆積層は薄く、音響基盤を切る逆断層は明瞭であるものの、やはり深部イメージングが十分でない。既存データの記録は全般的に音響基盤以深のイメージングが不十分であるため、大容量チューンドエアガンアレイと長大ストリーマーケーブルによる反射法地震探査断面と海底地震計などを用いた速度構造から、これらの逆断層の深部の構造イメージングが必要である。
(b)業務の成果
1）データの収集とデータベースの構築
平成20年度は調査を実施しなかったため、日本海東緑海域において、過去に実施した反射法地震探査データを収集し、デジタル化および再処理して、データベースを構築した。使用したデータは、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（旧石油公団）が公開している国内石油・天然ガス基礎調査・基礎物理探査によって取得されたデータと独立行政法人海洋研究開発機構（旧海洋科学技術センター)が取得したデータである。各々のデータについての詳細は図１の通りである。図1　本業務におけるデータベースに使用した反射法地震探査測線図。黒線: KR07-E01航海（独立行政法人海洋研究開発機構)、灰色線：MCS95航海(旧海洋科学技術センター)、橙色線：基礎物理探査「大和堆」（旧石油公団)、黄色線：基礎物理探査「西津軽沖ー新潟沖」（旧石油公団)、桃色線：基礎物理探査「佐渡沖南西」（旧石油公団)における反射法地震探査データ。赤星印：基礎試錐（旧石油公団）、橙色星印：DSDP・ODPの位置。 ・MCS95航海(旧海洋科学技術センター)における反射法地震探査データ科学技術振興調整費による「日本海東緑部の地震発生ポテンシャル評価に関する総合研究」の一環として、海洋科学技術センターの海洋調査船「かいよう」によって、1995年9月30日～10月11日の期間、酒田沖および北海道南西沖で取得したデータである（松本ほか、1995；仲村ほか、1997） 1) 2)。主なデータ取得仕様は表1のとおりである。表1     MCS95航海(旧海洋科学技術センター)における反射法地震探査の主なデータ取得仕様
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上記の仕様で取得した反射法地震探査のデジタルデータ（SEG-Yデータ）に関して、 Stack , MigrationのPoststackデータは共にあり、F-X decon 、Bandpass filterやAGCなどのS/N比の向上および空間方向の信号のコヒーレンシーを向上させるデータ処理を実施し、その結果をデータベースへ登録した。 ・KR07-E01航海（独立行政法人海洋研究開発機構)における反射法地震探査データ科学技術振興調整費「重要政策課題への機動的対応の推進」課題の「平成19年（2007年）新潟県中越沖地震に関する緊急調査研究」として、独立行政法人海洋研究開発機構の深海調査研究船「かいれい」によって、2007年8月18日～8月28日の期間、能登半島沖～新潟県沖において取得したデータである（野ほか、2008） 3'。主なデータ取得仕様は表2のとおりである。データ取得仕様
標準重合数51上記の仕様で取得した反射法地震探査のデジタルデータ（SEG-Yデータ）に関して、 Stack , MigrationのPoststackデータは共にあり、F-X decon 、Bandpass filterやAGCなどのS/N比の向上および空間方向の信号のコヒーレンシーを向上させるデータ処理を実施し、その結果をデータベースへ登録した。 ・基礎物理探査「大和堆」(石油公団)における反射法地震探査データ独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構で取得されたデータ。石油公団（現独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構）が昭和60年度国内石油・天然ガス基礎調査基礎物理探査「大和堆」として、調査船「開洋丸」によって、1985年5月25日～8月7日の期間、大和堆・大和海盆から金沢沖・西津軽沖にかけて取得されたデータである（石油公団、1986） 4)。主なデータ取得仕様は表3のとおりである。
上記の仕様で取得した反射法地震探査に関して、約半分の測線でStack・Migrationのどちらか片方または両方のデジタルデータがあるが、SEG-Yフォーマットのデータではなかったため、株式会社地球科学総合研究所へSEG-Y形式へのフォーマット変換を発注した。これらのデータを用いて、Trace header edit、 F-X decon 、 Bandpass filter やAGCなどのS/N比の向上および空間方向の信号のコヒーレンシーを向上させるデータ処理を実施し、その結果をデータベースへ登録した。 ・基礎物理探査「西津軽沖～新潟沖」(石油公団)における反射法地震探査データ独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構で取得されたデータ。石油公団が昭和62年度国内石油・天然ガス基礎調査　基礎物理探査「西津軽沖～新潟沖」として、調査船「開洋丸」によって、1987年5月21日～7月14日、10月4日～11月10日の期間、青森県津軽半島沖合から富山湾にかけて取得されたデータである（石油公団、1988）5)。主なデータ取得仕様は表4のとおりである。
上記の仕様で取得した反射法地震探査に関して、約６割の測線でデジタルデータ(SEG-Yデータ）があり、Stack・Migrationのどちらか片方または両方があるが、著しく品質が悪い（多数のトレース抜けがある等）のデータも存在する。ただし、基礎物理探査「西津軽沖～新潟沖」は、青森沖から富山沖までの日本海東緑海域をほぼ同一のデータ取得仕様で万逼なくカバーする非常に重要なデータである。そのため、デジタルデータが存在しない測線やデータの品質が著しく悪い測線については、株式会社地球科学総合研究所へ紙媒体の地震探査断面図をスキャン、イメージエディット及びベクトル化して、SEG-Yフォーマットのデジタルデータへ変換する作業を発注した。これらのデータを、Trace header edit、 F-X decon 、 Bandpass filter 、 Time migrationやAGCなどのS/N比の向上および空間方向の信号のコヒーレンシーを向上させるデータ処理を実施し、その結果をデータベースへ登録した。 ・基礎物理探査「佐渡沖南西」(石油公団)における反射法地震探査データ独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構で取得されたデータ。石油公団が平成13年度国内石油・天然ガス基礎調査　基礎物理探査「佐渡沖南西」として、調査船「Geco Angler」によって、2001年9月15日～10月9日の期間、佐渡島南西沖にて取得されたデータである（石油公団、2003）6)。この調査では、3次元反射法地震探査と2次元反射法地震探査が実施されたが、今回は2次元反射法地震探査を用いた。主なデータ取得仕様は表5のとおりである。
上記の仕様で取得した反射法地震探査のデジタルデータ（SEG-Yデータ）に関して、 Stack , MigrationのPoststackデータは共にあり、Trace header edit、F-X decon 、 Bandpass filter やAGCなどのS/N比の向上および空間方向の信号のコヒーレンシーを向上させるデータ処理を実施し、その結果をデータベースへ登録した。 ・基礎物理探査「新潟～富山浅海」および「富山沖・北陸～隠岐沖・山陰沖」(石油公団)における反射法地震探査データ昭和56年度国内石油・天然ガス基礎調査　基礎物理探査「富山沖・北陸～隐岐沖・山陰沖」や平成2年度～平成4年度国内石油・天然ガス基礎調査　基礎物理探査「新潟～富山浅海」も本業務の対象海域のデータとして含まれるため、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構からお借りした。ただし、データ処理が完了していないため、現時点ではデータベースへの登録から外している。反射法地震探査データ以外に、海底地形データ（財団法人日本水路協会の日本近海30秒グリッド水深データ、日本近海200m間隔等深線データ)、掘削データ（DSDP Site31 Leg299～302、ODP Leg127 Site794～797、ODP Leg128 Site798～799、石油公団国内石油・天然ガス基礎調査　基礎試錐「西津軽沖」・｢最上川沖」・｢柏崎沖｣・｢直江津沖北｣・｢佐渡南西沖」)、海洋地質図（スキャニングしてデジタル化する）を収集し、データベース化データベース作成においては、「GeoFrame」を用いて実施した。「GeoFrame」は、シュルンベルジェ社が提供している地震探査データ・掘削データに関する総合データベース並びに解釈ソフトウェアであり、海洋研究開発機構では伊豆小笠原海域で実施した大陸棚調査や南海トラフでのIODPに関するプロジェクトにおける地震探査データのデータベース構築およびデータ解釈作業に用いている。今回収集したデータをData loadingするにあたり、各反射法地震探査データにおける測位情報の編集作業が非常に重要であるため、測位データの編集作業も実施した。必要な測位情報は、SP No.（あるいはCDP No.）・緯度・経度(あるいはUTM Easting, UTM Northing) ・座標系・UTM Zone Numberである。測位情報のデータとそれに対応する反射法地震探査データがそろい、正常に「GeoFrame」にData loadingができ、他の測線のデータとのLine tieが確認できた測線のみがデータベースへの登録完了となる。登録されたデータベースのイメージは図2のとおりである。
2）データベースを用いた反射法地震探査データ解釈作業
1)で構築したデータベースを用いて、能登半島沖から津軽半島沖までの断層・褶曲構造などの地殻変形構造の特徴を抽出し、Seismic characterの比較やHorizon flatting等を用いたデータ解釈を実施した。測線ほぼ直上や近辺にあるODPや基礎試錐のサイトや基礎試錐の報告書で示されている民間の掘削データを参考にHorizonを設定し、空間的な層厚の把握を実施した。新潟県沖～富山県沖に関しては、基礎試錐「柏崎沖」・「直江津沖北」・ 「佐渡南西沖」の結果をもとに周辺の掘削データを参考にし、山形県～秋田県沖に関しては基礎試錐「最上川沖」の結果をもとに周辺の掘削データを参考にし、秋田県沖～青森県沖に関しては基礎試錐「西津軽沖」の結果をもとに周辺の掘削データを参考にし、より沖のデータに関してはODP Leg125 Site794の結果をもとにしてHorizonを設定した。具体的な作業事例を図3に記す。設定したHorizonのうち、多くの測線で設定することができたものの事例は図４のとおりである。上図をもとに、主なHorizon間の層厚を計算し、その計算結果をもととして、グリッドデータを作成し、コンター図を作成した（図5)。この図により、日本海東縁における空間的な層厚の分布を把握した。上図より新潟県沖や秋田県沖において、音響基盤が深く、堆積層の層厚が厚いことがわかる。新潟県沖において、堆積層の層厚が厚い部分においては、気象庁の震源データで比較すると相対的に地震活動の活動度が高い領域に位置するが、秋田県沖に関してはここ約70年間の地震活動は相対的に活動度が低い領域である。しかし、秋田県沖の基礎物理探査「西津軽一新潟沖」測線N87-9の結果をみると、堆積層中の非常に明瞭な逆断層・褶曲構造の発達が確認できる（図6)。測線の西側では、Okamura, et al.(1995)9)などで議論されている反転テクトニクスによるものと思われる背斜と逆断層の形成が確認できる。それに対して、東端の厚い堆積盆においては逆断層の発達による変形構造が確認できるが、すべての断層が反転テクトニクスによるものかは不明である。なお、堆積層の層厚が厚く、現在地震活動度が高い新潟県沖の反射法地震探査の結果をみると、断層・稽曲構造の発達が非常に顕著に確認できる(図7)。また、日本海東緑において、大きな被害を及ぼした1983年日本海中部地震や1964年新潟地震の余震域付近で取得した反射法地震探査データを図８と図９に示す。1983年日本海中部地震余震域付近である図8については、堆積層が比較的薄いこともあり、堆積層中の断層や稽曲構造および基盤構造が明瞭に確認できるが、基盤下の地殻内には明瞭な反射面が確認されない。また、1964年新潟地震余震域付近である図9においては、厚い堆積層がイメージングされているが、堆積構造および基盤構造が不明瞭である。図8や図9において、深部構造のイメージングが明瞭でない原因の１つとして、データ取得仕様上の限界も考えられる。地震発生は基盤下の地殻内の断層が作用しているケースがほとんどであると考えられるため、堆積構造のみならず、基盤構造や基盤下の地殻内のイメージングは地震発生と地殻構造の関係を探る上でも重要であると考えられる。例えば、図10は2007年新潟県中越沖地震後に取得した反射法地震探査データと余震分布との比較の結果であるが、地震が発生しているのは音響基盤より下部であり、音響基盤の上位にある堆積構造を高精度にイメージングすることはもちろんのこと、音響基盤やそれより下位のイメージングや速度構造の把握が、地震発生と地殻構造の関係を探る上で重基盤下に決まっており、基盤の反射面の振幅が相対的に弱くなって来ている部分と震源分布が対応している可能性が示唆される。さらに、2007年新潟県中越沖地震後に「かいれい」が取得した反射法地震探査データは、日本海東縁全体を覆っている反射法地震探査データである基礎物理探査「西津軽一新潟沖」のデータや2003年に海外の物理探査船によって実施された基礎物理探査「佐渡沖南西」のデータの比較も可能である（図11)。この比較の結果、基礎物理探査「西津軽一新潟沖」のデータは、日本海東緑全体を同じデータ取得仕様で探査しているため、概略的な堆積構造を把握するに適しているが、展源波形の透過性や周波数帯、受振ケープルの長さや受振点間隔の影響により、詳細な堆積構造や基盤構造を把握することができない。基礎物理探査「佐渡沖南西」のデータは、非常に高精度な反射法地震探査が実施されているため、100Hzくらいまでの非常に詳細な堆積構造を把握することができ、基盤構造を明瞭である。震源波形の透過性や受振ケーブルの長さの問題をより改善させることによりにより、音響基盤より下位の構造をイメージングさせることができる可能性が期待できる。2007年に実施した「かいれい」による反射法地震探査の結果では、音響基盤付近まで明瞭にイメージングされているが、Tuned arrayのエアガンシステムではないため、堆積層中のイメージング平成21年度以降に用いる深海調査研究船「かいれい」のマルチチャンネル反射法地震探査システムは、平成20年にエアガンシステムおよびストリーマーケープルを中心に改良を実施した。新「かいれい」のマルチチャンネル反射法地震探査システムを用いた平成20年度の反射法地震探査においては、平成19年度まで使用していた旧「かいれい」マルチチャンネル反射法地震探査反射法地震探査システムより高精度化されたことが確認されている（海洋研究開発機構、2008） 11) (図12)。
(c)結論ならびに今後の課題
・能登半島沖から津軽半島沖までの地殻変形構造の特徴を抽出するために、既存反射法地農探査データを収集し、再処理して、ソフトウェア（GeoFrame）を用いてデータベース化した。 ・堆積構造から推定される構造発達と断層・褶曲の形成について検討するために、褶曲構造・断層分布の把握や掘削データから代表的なhorizonを解釈し、変形構造の特徴の概略を把握した。 ・平成21年度は、能登半島沖～新潟県沖のMCS・OBSによる地殻構造探査を実施し、より高精度なイメージングを行い、ひずみ集中帯における変形構造の研究を進捗させる。
(d)引用文献
1)松本剛,笠原敬司,平田賢治,一北岳夫,フィリップ・ジャービス,西澤あずさ,倉本真一，仲村明子，伊藤弘志，二宮悟，伊藤敬夫，青木美澄，片山鍵，内田真人，仁平孝夫，池田十四生，石川浩司，浦木重伸，木村大輔，澤田次郎，寺山文男，村田義彦，小林和男，堀田宏，木下鞏：プレート収束域における海底下深部構造-MCS95調査航海成果速報，JAMSTEC深海研究，12，pp.45-64，1995. 2)仲村明子,倉本真一,松本剛,木村政昭:日本海盆の音響的堆積構造と地質構造, JAMSTEC深海研究,  13,  pp. 615-658,   1997. 3)野徹雄、高橋成実、小平秀一、尾鼻浩一郎、瀧澤薫、金田義行：反射法地震探査データから見る新潟県中越沖における変形構造,日本地球惑星科学連合大会,T229-P002,2008. 4) 石油公団:昭和60年度国内石油天然ガス基礎調査基礎物理探査｢大和堆｣調査報告書, 46p, 1986. 5）石油公団:昭和62年度国内石油天然ガス基礎調査海上基礎物理探査「西津軽～新潟沖」調査報告書, 44p, 1988. 6) 石油公団：平成13年度国内石油・天然ガス基礎調査基礎物理探査「佐渡沖南西」調査報告書，48p, 2003. 7) Tamaki, K., Pisciotto, K., Allan, J., et al.: Proc. ODP, Init. Repts., 127: College, 844p, 1990. 8) 気象庁：地震年報DVD-ROM版,  19,  2008. 9)  Okamura, Y., M. Watanabe, R. Morijiri, and M. Satoh : Rifting and basin inversion in the eastern margin of the Japan Sea, The Island Arc, 4, 166-181, 1995. 10) Shinohara, M., Kanazawa, T., Yamada, T., Nakahigashi, K., Sakai, S., Hino, R., Murai, Y., Yamazaki, A., Obana, K., Ito, Y., Iwakiri, K., Miura, R., Machida, Y., Mochizuki, K., Uehira, K., Tahara, M., Kuwano, A., Amamiya, S., Kodaira, S., Takanami, T., Kaneda, Y., and Iwasaki, T. : Precise aftershock distribution of the 2007 Chuetsu-oki Earthquake obtained by using an ocean bottom seismometer network, Earth, Planets and Space, Volume 60, pp. 1121-1126, 2008. 11)海洋研究開発機構：海底下の未知の構造を探る新しい構造探査システムを開発, Blue Earth, 93, pp.28-29, 2008.
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、ソフトウェア開発、仕様・標準等の策定1）特許出願なし2）ソフトウェア開発なし3）仕様・標準等の策定なし
(3)平成２１年度業務計画案
平成21年度は、7月～ 8月に能登半島沖から佐渡沖の海域で深海調査研究船「かいれい」による計12測線で反射法地震探査を行い、そのうちの1測線では東京大学地震研究所が実施する会津-佐渡沖測線から延長する形で海陸統合測線として実施し、8月に海洋調査船「かいよう」によって海底地震計30台を5km間隔で設置し屈折法地震探査データの取得も行う（図13）。平成20年度に高精度化された「かいれい」のマルチチャンネル反射法地震探査のデータと「かいよう」で実施する海底地震計による屈折法地震探査データを用いて、データ処理・解析作業を実施し、能登半島沖から佐渡沖の海域における反射法イメージングと速度構造を把握する。それらのデータを用いて、大和海盆から日本海東緑ひずみ集中帯にかけての地殻構造・断層のイメージングについての検討を実施し、変形構造の発達に関する研究を実施する。