[S-EM16] 電気伝導度・地殻活動電磁気学

[SEM16-02] 東北地方中央部の広帯域MTデータコンパイル

*増田 章吾¹、小川 康雄²、市來 雅啓³ (1.東京工業大学、2.東京工業大学理学院火山流体研究センター、3.東北大学大学院理学研究科)

東北地方中央部は1990年以降多くの東北地方中央部ではマントルを対象とした長周期MT観測では、東北地方中央部全体にわたる20km格子で観測がなされている(Ichiki et. al., 2015 )。一方、広帯域MT法による地殻構造研究は、1990年以降精力的に行われてきたが、火山や内陸地震を対象として、20km×20km程度広がりの地域に限定されている（例えば Ogawa et al., 2014）。これは、インバージョンに必要な計算機のメモリーの制限によるところも大きい。本研究では過去に行われた広帯域MT観測で得られた590観測点のデータをコンパイルし、マントルから地殻に至る詳細な比抵抗構造を解明することを目標としつつ、その前段階として、既存の広帯域MTデータをコンパイルし、その性状を広域的に把握することとした。

本研究では、典型的な4周期（0.4, 4, 40, 400秒）について、電場、磁場のレスポンスを種々のパラメータでマッピングすることによって、地下比抵抗構造の分布に関する定性的な考察を加えた。
まず、電離層電流を北向き、西向きにそれぞれpolarizeさせた仮想イベントを想定し、それに対応する電場の分布を、インピーダンスから計算してマッピングした。その結果、短周期では、電離層電流の向きに沿った電流が期待できるが、長周期（400秒）では、電離層電流の向きによらずに、特定の方向にのみ電場が存在する観測点が広域的に分布することがわかった。特に電離層電流が西向きの場合、海岸線および高比抵抗を示す北上山地が電流の通過を妨げ、電流が北上川に沿った堆積層（浅い低比抵抗層）のチャネルを北上すること、鳴子火山の南方の堆積層のチャネルを西進することが判明した。このことは、長周期（400秒）のインダクションベクトルの分布とも調和的で、電流が集中するチャネルでは、長周期でありながら、その探査深度（~100km）に比べてはるかに浅い構造(~3km)に電流が集中していることがわかった。
この電流集中は、インピーダンスの３次元性を表す指標であるphase tensorのβが５度をこえる分布に対応し、長周期になるほど、この電流集中域の周辺のβが大きい観測点の領域が広がってくることがわかった。
phase tensor解析による位相（Phi_2）の分布からは、短周期（0.4秒）で堆積層の分布に対応した位相の大きい領域がわかる。周期4秒では、鳴子カルデラ・三途川カルデラの地殻流体・メルト分布に対応した位相の大きい領域が顕著である。さらに南部北上山地にも高位相領域がある。さらに長周期になると、火山フロントを境にして、前弧側の低位相と、背弧側の高位相のコントラストが見える。
また、周期4〜40秒のphase tensorの分布からは、宮城県北部の南南東から北北東方向に至る内陸地震の分布が、比抵抗構造境界の縁部にあることがわかる。