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
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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）庄内平野東緑断層帯近傍の地震波速度構造推定2）地震発生域下限の深さと応力場の推定3）岩手山における地震観測点とGPS観測点の整備(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

(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緑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(過去年度は、実施業務の要約)
1）平成１９年度:東北地方日本海沿岸の庄内平野東緑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緑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した。回収データの一部について処理・解析を行った。 3)平成２１年度:東北地方日本海沿岸の庄内平野東緑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た。また上部地殻の構造について解析を行い、断層帯に沿って東に傾き下がる低速度帯を発見した。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、観測を開始した。 4）平成2  2年度:東北地方日本海沿岸の庄内平野東緑断層帯とその周辺地域での観測を継続し、最上部マントルから上部地殻にかけての構造推定を行うことにより、断層帯に沿った低速度帯の成因について検討を行う。高精度の露源決定も継続して行い、地震発生域下限の深さをより詳細に調べるとともに、応力場の情報を抽出する。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、岩手山における地震観測とGPS観測を継続するとともに、新た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。 5)平成２３年度:東北地方日本海沿岸の庄内平野東緑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緑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2 2年度業務目的
東北地方日本海沿岸の庄内平野東緑断層帯とその周辺地域での観測を継続し、平成21年度に発見された、断層帯に沿う地震波低速度帯の特徴について、さらに詳細に調べるとともに、最上部マントルから上部地殻にかけての構造推定を行うことにより、この低速度帯の成因について検討を行う。高精度の震源決定も継続して行い、地震発生域下限の深さをより詳細に調べるとともに、発震機構解等のデータから応力場の情報を抽出する。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、岩手山における地震観測とGPS観測を継続するとともに、新た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。
(2)　平成２２年度の成果
(a)業務の要約
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、断層帯に沿う地震波低速度帯浅部のVp/Vsが大きいことを明らかにし、この低速度帯主要部の成因としては1894年庄内地震による破砕帯の可能性が高いことを示した。高精度の震源決定も継続して行い、地震発生域下限の深さが15～20km程度であること、発震機構解等のデータから東西圧縮の応力場が卓越している可能性が高いことを示した。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、岩手山における地震観測とGPS観測を継続するとともに、新たに機動的地震観測点1点とGPS観測点2点を設置し、観測を開始した。
(b)業務の実施方法及び成果
1）庄内平野東緑断層帯近傍の地震波速度構造推定庄内平野東緑断層帯近傍の三次元不均質構造を推定するために、ここではZhao et al. (1992)リの三次元トモグラフィーの手法を用いた。解析に使用した地震の震源と観測点の分布を図1（P141）に示す。臨時観測が始まってからのデータのみでは、構造を推定するのには十分ではないため、定常観測網のデータや東北大の他の臨時観測点のデータも含めて、2006年以降のデータを用いている。グリッド間隔は東西：0.05° 、南北：0.05° 、深さ：6kmである。得られたS波速度構造の東西鉛直断面図を図2（P142）に示す。昨年得られていた、庄内平野東緑断層帯から東に傾き下がる低速度帯が一層明瞭となっている。図3（P143）に示したチェッカーボードテストとの比較から考えて、この低速度帯は見かけのものではなく、実際に存在しているものと考えられる。この低速度帯は、庄内平野東緑断層帯に沿って一様に存在しているわけではなく、北部において顕著である。地震調査委員会(2009)29による1894年庄内地震（M7.0）の断層モデルとの比較を図4（P144）に示す。この図から、1894年の地震によって破砕されたと考えられる、断層帯北部だけに低速度帯が広がっていることがわかる。この付近のS波速度（Vs）偏差、P波速度（Vp）偏差、およびVp/Vsの東西鉛直断面図を図5（P145）に示す。この図を見ると、低速度帯の上部10km程度のVp/Vsが大きくなっており、これは、1894年の地震によって破砕された部分を示している可能性が高いと考えられる。深部については、Vp/Vsの異常が認められず、このことは、傾き下がる低速度帯の浅部と深部で成因が異なっている可能性を示しているが、深部についてはP波速度とS波速度の両方を安定して求めることが難しいため、この点について今後も詳細な検討が必要である。
2）地震発生域下限の深さと応力場の推定
トモグラフィ一解析によって得られた三次元構造を用いて再決定された地震の震源と気象庁一元化震源との比較を図6（P146）に示す。再決定を行ったのは2008年12月から2010年4月までの660個の地震である。一元化震源では東側で浅く、西側で深くなっている傾向が見て取れるが、再決定された震源では東西の深さの差は縮小している。海底下の地震の深さについては、三次元構造を考慮しても不確定性が大きいことを考慮して、陸の下の震源だけに注目すると、地震発生域の下限の深さは、場所によらず概ね15～20km程度であることがわかる。臨時地震観測網の中心では地震活動が低調なため、メカニズム解が決定できるほど大きな地震は少なく、図7（P147）に示したように、かろうじて2個の地震のメカニズム解が決定されているのみであるが、どちらも東西圧縮の逆断層型ないし横ずれ断層型となっている。同図の右上と右下に気象庁によるメカニズム解とF-netによるモーメントテンソル解の分布も示した。どちらも、今回の臨時地震観測網の内部では解が求められていないが、その周囲では、やはり東西圧縮の逆断層型ないし横ずれ断層型の地震が発生しており、限られたデータからの推定ではあるが、今のところ、今回の臨時観測を設置した付近では、周囲とそれほど応力場に違いは無いものと考えられる。
3）岩手山における地震観測点とGPS観測点の整備
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、岩手山周辺において、機動的地震観測点としてIWT観測点で、またGPS連続観測点として、YKBC観測点とIKG観測点で、新規に導入した装置で観測を開始した。これまでに設置された観測点の分布を図8（P148）に示す。
(c)結論ならびに今後の課題
日本海東緑の庄内平野東緑断層帯付近に臨時地震観測網を展開して、得られたデータから三次元地震波速度構造と震源を詳細に推定した。断層帯に沿って東に傾き下がる低速度帯が断層帯北部に存在しており、この浅部でVp/Vsが大きいこと、また、1894年の庄内地震（M7.0）で破砕された領域で特に速度低下が顕著であることから、少なくともこの低速度帯の主要部は破砕帯に存在する流体を見ている可能性が高いと考えられる。地震発生域の下限は、一元化震源データでは東側が浅く、西側が系統的に深くなっているが、再決定の結果、東西の深さの差は小さくなり、概ね深さ15～20km程度が下限と考えられる。地震のメカニズム解としては周囲と同様に東西圧縮の逆断層型または横ずれ断層型の地震が見つかっており、東西圧縮が卓越する応力場にあると考えられる。観測網内での地震活動が低調であるため、低速度帯の詳細な特徴抽出や、地震の応力場を議論するためには、もうしばらくデータの蓄積が必要である。日本海東緑と脊梁のひずみ集中帯の比較を行うことを目的として、岩手山周辺に機動的地震観測点1点とGPS連続観測点2点を整備した。平成21年度に設置された観測点のデータとあわせて解析することにより、今後、脊梁の岩手山周辺のひずみ集中帯の特徴も抽出できるものと期待される。
(d)引用文献
1) Zhao, D., Hasegawa, A., and Horiuchi, S.: Tomographic imaging of P and S wave velocity structure beneath northeastern Japan, J. Geophys. Res., 97, B13, pp.19909-19928, 1992. 2)地震調査委員会, 庄内平野東縁断層帯の長期評価の一部改訂について, http://www.jishin.go.jp/main/chousa/09oct_shonai/index.htm, 2009.
(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
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する。地震波減衰構造を推定し、特に前年度までに確認された断層帯に沿う低速度域に関して、低速度域と減衰構造との関係からこの低速度帯の成因について検討を行う。あわせて低速度域の分布や詳細な構造を確認するため後続波なども用いて構造推定を行う。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、岩手山における地震観測とGPSを継続するとともに、平成21年度にGPS観測装置を設置した相ノ沢観測点で新たに機動的地震観測を開始し、新たにテレメータ装置を設置して地震と GPS の観測データを伝送する。さらにGPS観測点1点を設置し、観測を開始する。
赤三角は第四紀の火山、赤四角は活断層の位置、点線は仮定したモホ面の位置を示す。
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-20-10 0  10 20 30 40 50 60 （下図）の東西鉛直断面図。