3．1．8　伸張場におけるひずみ集中メカニズムに関する研究
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(1)　業務の内容(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(過去年度は、実施業務の要約) 1）平成1  9年度2)平成2 0年度3)平成2 1年度4)平成2  2年度5)平成2  3年度6)平成2  4年度(e)平成２２年度業務目的(2)　平成２２年度の成果(a)業務の要約(b)業務の実施方法及び成果1）地殻変動観測a）観測点設置に関する基本設計i ）土地選定ï ）設置b）観測データ2）地震観測a）ボアホール地震観測点選定および設置b）機動地震観測装置3）九州中部における応力場の推定(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(3)　平成２３年度業務計画案
(1)　業務の内容
(a)業務題目 伸張場におけるひずみ集中メカニズムに関する研究

(c)業務の目的
日本海拡大による伸張とその後の圧縮によって形成されたひずみ集中帯の機構を解明するためには、圧縮場のみならず伸張場における応力の境界条件とこれに対する地殻の応答を比較することが重要であるため、現在日本列島の中でも顕著な伸張場を形成している別府島原地溝帯を含む九州地域において地殻の挙動を正確に把握する検知システム、及び局所的な構造を調べるための観測システムを整備し、詳細な地殻変動観測及び地震観測を行うことで、地殻活動の物理的メカニズムを考察し、ひずみ集中機構の解明を図る。
(d)  6ヵ年の年次実施計画(過去年度は、実施業務の要約)
1）平成１９年度:現在日本列島の中でも顕著な伸張場を形成している別府島原地溝帯を含む九州地域においてひずみ集中帯の機構解明に資する調査研究を実施するための伸張場地殻活動検出装置、伸張場地震活動観測装置、伸張場機動地震観測装置を整備するとともに、伸張場における詳細な地表変形、地震活動、地震波速度構造を推定し、ひずみ集中機構の解明を図るために最も効果的な調査観測点配置等の検討を行った。 2)平成２０年度：伸張場における地殻の活動を把握するため、19年度経費によって整備したGPS受信機（伸張場地殻変動検出装置）をひずみ集中の起こっている別府島原地溝帯へ展開する計画を決定すると共に一部展開した。また、地震発生後のひずみ変化に伴う地震活動変化を正確に把握するため、福岡県西方沖地震および警固断層地域に伸張場地震観測装置を設置する具体的な計画を策定し、一部設置した。既存の地震観測網を補完して分解能を向上させるための、機動的地震観測装置を設置できる状態に点検、処理プロセスを整備した。一方、ひずみ蓄積メカニズムを知る上で重要な応力場の情報を得るための予備的解析として、現有の地震観測網でのデータを用いたストレステンソルインバージョンを行った。 3）平成2  1年度：展開したGPS観測データを解析し、地表変形の状態（地殻変動）を把握をすすめた。九州地域の歪変化は別府湾から阿蘇カルデラにかけて最大せん断歪が大きい領域が求められた。また、南北ひずみを見ても別府島原地溝帯地域では南北伸長帯が存在することが分かった。また地震観測を継続し、詳細な地震活動データを得た。その結果、別府島原地溝帯、特に九重などの火山周辺での震源がより精度よく決定された。 4）平成2  2年度:地殻活動検出装置、地震活動観測装置による活動把握を継続する。また、速度等の物理定数把握を行うとともに、分解能向上のため、機動地震観測の移動、再展開を行う。 5）平成2  3年度:上記測線の観測データを解析し、地殻変動を把握する。また地震観測を継続し、詳細な地震活動データを得る。また、地表変形のデータから変形モデルの考察を行う。また、分解能向上のため、機動地震観測の移動、再展開を行う。 6）平成2  4年度：地表変形、地震活動、地震波速度構造等の解析結果を総合し、伸張場におけるひずみ集中機構の解明を目指す。
(e)平成2 2年度業務目的
平成20年度に別府島原地溝帯地域に設置した伸張場地殻活動検出装置から地表変形の状態（地殻変動）を把握するデータの蓄積を行うとともにこれらのデータ解析に基づき、解析精度向上のためのGPS観測点の再配置等を検討する。伸張場地震観測装置による2観測点での観測を継続し、詳細な地震活動データを得る。また、別府・阿蘇・雲仙などの火山を含む別府島原地溝帯の構造解明のため、15台程度の地震観測装置を機動的に展開し、応力不均質推定にとって重要な震源深さ推定精度向上を進める。
(2)　平成２２年度の成果
(a)業務の要約
伸張場における地殻の活動を把握するため、20年度に決定した展開案を基にしてGPS受信機（伸張場地殻変動検出装置）をひずみ集中の起こっている別府島原地溝帯へ展開した。また、地震発生後のひずみ変化に伴う地震活動変化を正確に把握するため、福岡県西方沖地震および警固断層地域に伸張場地震観測装置を設置完了し、データの蓄積をしている。また、機動的地震観測装置を別府島原地溝帯に直交するようにこれらを配置し、観測を開始した。さらに臨時観測点を増強し、詳細な構造推定のデータ取得を開始した。これらのデータより、今年度は福岡県西方沖の地震観測データの解析により、警固断層地域においては断層セグメント境界において強い不均質が存在し、応力場がゆがめられていることが明らかになった。また、別府島原地溝帯では、ひずみ蓄積メカニズムを知る上で重要な応力場の情報を得るために現有の地震観測網でのデータを用いた微小地震の再読み取り、発震機構の再決定を行った。これらの処理により、別府島原地溝帯、特に九重などの火山周辺での震源がより精度よく決定された。そのうえでストレステンソルインバージョンを行った。これらにより、別府島原地溝帯では間隙水圧が高いなどのために強度が小さい可能性が見出された。 (b)業務の実施方法及び成果1）地殻変動観測a）観測点設置に関する基本設計i ）土地選定20年度に伸張場地殻変動検出装置（GPS受信機）を設置するための計画を詳細に検討し、設置位置を決定した。これらはひずみ集中を１）大局的に把握する、２）変動が大きな位置において把握する方針であり、これに従い、別府島原地溝帯を横切る測線とひずみ速度が大きいと予想される位置を選定した。国土地理院が展開するGEONET観測点を補完し、別府島原地溝帯の地殻変動をより詳細に明らかにするため、21点の連続観測点とキャンペーン観測点を増設し、観測を継続した。 ü ）設置GPS受信機を設置するに当たっては、設置場所は堅牢な建物の屋上等とし、公共の建築物を重点的に選定した。設置地点を図１に示す。設置位置と関連するGPS観測地点も図中に示した。図１　九州におけるGPS観測点。●：GEONET観測点，赤丸：伸張場地殻活動観測装置設置点。 b）観測データ設置した観測点においては、連続データ収録を開始し、現在システムを運用開始・調整中である。図2に観測されたGPSデータを示す。図2    BGRL観測点（左図中の矢印で示す点）における観測記録解析はBernese GPS Software Ver. 5.0を用い、IGS精密暦、IGSの地球回転パラメタを使用した。大気伝搬遅延量はGMFマッピング関数をBerneseに組み込み、1時間毎に、また大気伝搬遅延勾配は6時間毎に推定した。 2010年1月～5月まで1週間毎の各観測点の短期再現性を調べたところ、南北成分で1 ～4 mm、東西成分で1～8 mm、上下成分で3～13 mmであった。また、1年以上の観測期間がある観測点の観測点速度は周辺のGEONET観測点の速度と調和的であることが確認された。国東半島から西都市に至る測線と久留米市から延岡市に至る測線において、測線に沿う方向と直交する方向の観測点速度を調べたところ、測線に直交する方向の観測点速度は断層を挟んで変化していることがわかった。国土地理院が展開するGEONET観測点のF3座標解を使って九州地域の歪変化を求めた。別府湾から阿蘇カルデラにかけて最大せん断歪が大きい領域が求められた。また、南北ひずみを見ても別府島原地溝帯地域では南北伸長帯が存在することが分かった。しかし、九州中部の広い範囲が南北伸長であることもわかった。
2）地震観測
a）ボアホール地震観測点選定および設置19年度に整備した装置は、ひずみ集中メカニズムを解明する上で重要な要素である、地震活動を高い精度で観測する装置である。特に、地震後のひずみ集中を検出するために福岡県西方沖地震震源域南東部、警固断層周辺に設置することが適切であると判断した。これらは地震断層と警固断層の境界近傍に位置する西戸崎および警固断層沿いの高宮地域・高宮浄水場内にある、既設の地震観測地点に導入した。これらの地震計および本学独自の計画により導入された地震観測点を合わせて解析した。その結果、この地域の微小地震活動把握能力が向上した。図3に最近のこの地域周辺の地震活動状況を示す。
b）機動地震観測装置
福岡県西方沖地震の被害が大きかった玄界島において、21年度は地震計アレイ観測を行い、良好な自然地震の記録が取得できた。解析を進めた結果、玄界島および警固断層南東端に強い散乱体がイメージできた。この後、別府島原地溝帯を横断するように機動観測装置15点の臨時地震観測を開始した。このうち1点は機器不良のため撤収したが，22年度は10月からさらに増強し、現在35点の臨時観測点の展開を行っている。これらの分布を図4に示す。図4 九州内陸に展開されている地震観測点（九州大，京都大，鹿児島大，防災科研，気これらの観測により、蓄積され始めたデータによって、より精度の高い震源およびメカニズム解が得られることになった。図５に最近までの震源分布と主なメカニズム解を示す。農源はばらつきが少なくなり、メカニズム解も推定精度が高いものが得られた。
3）九州中部における応力場の推定
今までに地震波速度トモグラフィーによって得られている別府島原地溝帯の大規模な構造は、別府島原地溝帯の浅部および深部では相対的に低速度になっており、ひずみが集中しやすい構造であることが示されている。そこで、現在得られている九州内の浅発地震の再験測を行い、ストレステンソルインバージョンを行った。これらの結果を図6に示す。別府島原地溝帯内部においては他の地域に比べて正断層成分が卓越した応力が得られている。これは、別府島原地溝帯ではσ」σがほかの地域より近い、すなわち水平最大圧縮応力が相対的に小さいことが示している。この結果は水平最大圧縮応力が他に比べて小さいことを示している。これはせん断応力が小さいにもかかわらず、歴史地震や嶺小地震活動が活発であるということであり、別府島原地溝帯の地震活動状況、速度構造も不均質が強いことを鑑みると、この地域は強度が小さいか間隙水圧が大きく、破壊が起こりやすいと考えられる。
(c)結論ならびに今後の課題
19年度に整備された装置を現在までに設置すると共にデータの蓄積を開始した。GPS観測点は現在オンラインおよびオフライン収録をしており、オンライン収録システムの運用・調整をしつつある。また、ボアホール地震観測点2点は収録が開始され、地動ノイズが地表に比べて軽減されていることが確認できた。これらによりひずみ集中メカニズムの解明がより詳細に行えると考えられる。機動型地震観測装置は玄界島におけるアレイ観測と別府島原地溝帯を横断するように展開して、データを菩積している。また、さらに臨時観測点を増強し、精度の高いデータが得られるようになった。一方、従来得られた結果およびデータの解析によって、別府島原地溝帯においては応力に空間的不均質があることを見出し、速度トモグラフィの結果と合わせた考察から、地殻がこの地域において強度が小さいか間隙水圧が大きいために地震発生可能性が高いことが明らかになった。今後の観測データの蓄積によって、さらに詳細な構造推定が期待できる。しかしながら、臨時観測点の展開によって震源や構造推定が高精度で得られることから、発震機構解の高精度化、応力の詳細な空間変化から従来、別府島原地溝帯全体で考えられてきた上記の特徴をさらに詳細に把握し、検証する必要がある。一方では、観測データが増加することによってその処理を迅速に行うべく、効率的な処理プロセスの設計と処理のマンパワーの充実することが極めて重要である。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２３年度業務計画案
平成23年度は上記の問題点を考慮しながら、機動型地震観測装置の効率的再配置を検討するとともに、現在展開している観測点の維持・データ処理を進める。また、GPSに関しても安定したデータを長期間取ることがひずみ場推定の重要な点であるから、観測・処理解析を継続して行う。