11:00 〜 13:00
[SCG54-P01] 蔵王山における深部低周波地震の初動・後続相の発生プロセスと空間的特徴
★招待講演
キーワード：蔵王山、深部低周波地震、震源プロセス
火山直下で発生する深部低周波地震 (Deep Low-Frequency earthquakes，以降DLFと記す) は最上部マントルから中部・下部地殻における火山性流体の挙動を示すと考えられている．蔵王山では，2011年東北地方太平洋沖地震以後，DLFの活発化が見られており，その震源は浅部クラスター（深さ20–28 km）と深部クラスター（深さ28–38 km）に分かれて分布する．浅部と深部のクラスターは，高Vp/Vs領域の側面付近と下部にそれぞれ位置する (Okada et al., 2015)．Ikegaya and Yamamoto (2021) では，Matched Filter法を用いて検出したDLF 1178個を波形相関によって7グループ (A：深部クラスター，B–G：浅部クラスター) に分類し，各グループのS/Pスペクトル比を用いて，発震機構がdouble-couple (DC)，CLVDを含み，等方成分に卓越することを明らかにした．本発表では，初動から後続相におけるS/P比の時間変化をもとにDLFの発生過程とその空間的特徴を議論する．
解析には，蔵王山周辺に位置する防災科学技術研究所，東北大学の4観測点における1.5–3 Hz帯の波形を用いた．波形相関によって分類した7グループ（グループA–G）のDLFの内，複数観測点でSN比が2より大きいイベントに対して，P・S波初動の読み取りを行い，上下動のP波，水平動２成分のS波の初動読み取り値から３秒間の時間窓を使用した．P，S波それぞれの振幅二乗値について0.5秒時間窓で移動平均をとり，平滑化した振幅二乗値を時間積分することで，S/P積算エネルギー比の時間変化をDLF157個に対して推定した．また，比較のため，蔵王山から緯度・経度±1.5°以内，深さ10 km以浅のM3–4.5の通常の地殻内地震142個に対して，S/P積算エネルギー比を推定した．
DLFのS/P比では，初動に最大値を示した後に低下し，再度上昇または一定となる傾向が明らかになった．一方で，通常の地震では，初動に最大値を示した後に地震波散乱により単調減少した． S/P積算エネルギー比の0–1秒における最大値と最終値（3秒における値）を比較した結果，DLF 86個 (54.8%) が複数観測点において初動付近により高いS/P比をとった．初動読み取り値の不確かさを考慮し，P・S波の読み取り値に標準偏差0.15秒の正規乱数を加え，100通りのS/P積算エネルギー比を各DLFに対して推定した結果，51個 (32.5%) は複数観測点で初動付近に最終値よりも有意に高いS/P比を示した．初動に高S/P比を示すDLF の2–3秒におけるS/P積算エネルギー比の増加率は，通常の地震と比較して少なくとも２観測点で有意に大きかった．
DLFでみられたS/P比の時間変化はtensile-shear型の発生プロセスを示唆することから，波形全体に基づく発震機構解をDC，tensile crack成分に分解し，各成分の割合を変化させることで初動付近のS/P比の値を再現した．その結果，グループAでは20–50%，B–Gでは10–40%程度のDC成分を示し，波形全体に対する発震機構解に含まれるDC成分に比べ，より大きな割合となることが明らかになった．このことはDLFの発生プロセスは初動にDC，後続相でnon-DC成分の卓越するtensile-shear mechanismであることを示唆する．DLFのS/P比が後続相で再度上昇することは，non-DC成分によるP波が散乱によってS波に変換されたことに起因する可能性がある．初動に高S/P比を示すDLFの空間的特徴を明らかにするために，まずMatched Filter法で各テンプレートが検出した全DLFに対する初動に高S/P比を示すDLFの割合を計算した．その結果，テンプレートの階層クラスタリングに基づくサブグループの中に，初動に高S/P比を示すDLFの割合が56–72%と大きい群 (AH, SH)，5–10%と小さい群 (AL, SL) が見られた．さらに，深部クラスターのAH・AL，浅部クラスターのSH・SLの震源は，誤差を考慮しても有意にすみ分けていることを明らかにした．このことは，<10 kmスケールの単一震源クラスター内において，DLFの発生・流体関与プロセスが空間的にすみ分けていることを示唆する．
今後，ダイクと断層の動的な相互作用に関する数値シミュレーションを行い，DLFの発震機構を検討することによって，その発生・流体関与プロセスの理解が深まると考えられる．
解析には，蔵王山周辺に位置する防災科学技術研究所，東北大学の4観測点における1.5–3 Hz帯の波形を用いた．波形相関によって分類した7グループ（グループA–G）のDLFの内，複数観測点でSN比が2より大きいイベントに対して，P・S波初動の読み取りを行い，上下動のP波，水平動２成分のS波の初動読み取り値から３秒間の時間窓を使用した．P，S波それぞれの振幅二乗値について0.5秒時間窓で移動平均をとり，平滑化した振幅二乗値を時間積分することで，S/P積算エネルギー比の時間変化をDLF157個に対して推定した．また，比較のため，蔵王山から緯度・経度±1.5°以内，深さ10 km以浅のM3–4.5の通常の地殻内地震142個に対して，S/P積算エネルギー比を推定した．
DLFのS/P比では，初動に最大値を示した後に低下し，再度上昇または一定となる傾向が明らかになった．一方で，通常の地震では，初動に最大値を示した後に地震波散乱により単調減少した． S/P積算エネルギー比の0–1秒における最大値と最終値（3秒における値）を比較した結果，DLF 86個 (54.8%) が複数観測点において初動付近により高いS/P比をとった．初動読み取り値の不確かさを考慮し，P・S波の読み取り値に標準偏差0.15秒の正規乱数を加え，100通りのS/P積算エネルギー比を各DLFに対して推定した結果，51個 (32.5%) は複数観測点で初動付近に最終値よりも有意に高いS/P比を示した．初動に高S/P比を示すDLF の2–3秒におけるS/P積算エネルギー比の増加率は，通常の地震と比較して少なくとも２観測点で有意に大きかった．
DLFでみられたS/P比の時間変化はtensile-shear型の発生プロセスを示唆することから，波形全体に基づく発震機構解をDC，tensile crack成分に分解し，各成分の割合を変化させることで初動付近のS/P比の値を再現した．その結果，グループAでは20–50%，B–Gでは10–40%程度のDC成分を示し，波形全体に対する発震機構解に含まれるDC成分に比べ，より大きな割合となることが明らかになった．このことはDLFの発生プロセスは初動にDC，後続相でnon-DC成分の卓越するtensile-shear mechanismであることを示唆する．DLFのS/P比が後続相で再度上昇することは，non-DC成分によるP波が散乱によってS波に変換されたことに起因する可能性がある．初動に高S/P比を示すDLFの空間的特徴を明らかにするために，まずMatched Filter法で各テンプレートが検出した全DLFに対する初動に高S/P比を示すDLFの割合を計算した．その結果，テンプレートの階層クラスタリングに基づくサブグループの中に，初動に高S/P比を示すDLFの割合が56–72%と大きい群 (AH, SH)，5–10%と小さい群 (AL, SL) が見られた．さらに，深部クラスターのAH・AL，浅部クラスターのSH・SLの震源は，誤差を考慮しても有意にすみ分けていることを明らかにした．このことは，<10 kmスケールの単一震源クラスター内において，DLFの発生・流体関与プロセスが空間的にすみ分けていることを示唆する．
今後，ダイクと断層の動的な相互作用に関する数値シミュレーションを行い，DLFの発震機構を検討することによって，その発生・流体関与プロセスの理解が深まると考えられる．