[S-SS30] 地震発生の物理・震源過程

[SSS30-17] 比抵抗構造と地下水同位体比測定から推測する2011年富士山Mw5.9地震の発生メカニズム

*相澤 広記¹、角野 浩史²、上嶋 誠³、山谷 祐介⁴、長谷 英彰⁵、大野 正夫¹、高橋 正明⁴、風早 康平⁴、Tawat Rung-Arunwan⁶、小川 康雄⁷ (1.九州大学地震火山観測研究センター、2.東京大学地殻化学実験施設、3.東京大学地震研究所、4.産業技術総合研究所、5.地熱技術開発、6.Mahidol大学、7.東京工業大学火山流体研究センター)

東北太平洋沖地震発生の4日後、2011年3月15日に富士山南斜面直下でMw 5.9の地震が発生した(Fujita et al., 2013)。この地震はその発生時期と、それまでの富士山周辺における地震活動が低調であったことを考慮すると、東北太平洋沖地震に誘発された地震と考えられる。大地震が発生するとその周辺では静的応力変化によって地震が起こりやすくなる。しかしながら富士山周辺で計算される⊿ＣＦＦは、地震を誘発する閾値 (Hardebeck et al., 1998)と考えられている0.01MPaと同程度であり(Toda et al., 2011)、静的応力変化が地震発生に本質的に寄与したかどうかは分からない。静的応力変化の他に地震を誘発するメカニズムとして地震の揺れによる動的誘発がある。東北太平洋沖地震では静的応力変化が無視できるほどの遠地でも地震が誘発されており(van der Elst et al., 2013)、より震源に近い富士山でも動的誘発による寄与があるはずである。本発表では震源域周辺の比抵抗構造と同位体比測定の結果を示し誘発地震の発生メカニズムについて考察したい。

データ
同位体比測定は地下水中に含まれるヘリウムガスの同位体比、および地下水を構成する水の水素－酸素同位体比を測定した。富士山周辺では天然の温泉は存在しないが、深度1000~2000ｍの掘削により温泉水の汲み上げが行われている。これらの温泉施設を2010年の2～3月に15か所訪問しサンプリングを行った。また、温泉水だけでなく表層の冷たい湧水も同時期に8か所でサンプリングした。得られた試料を3He/4He比は東京大学地殻化学施設にて、δD /δ18O比は産業技術総合研究所にて分析した。

比抵抗構造はMT法によって推定した。まず2009年に深さ3kmまでの構造を推定する目的でAMT (10000~1Hz)探査、続いてMw5.9地震発生後の2011年6~11月および2012年4~5月に、震源域周辺の深部比抵抗構造を推定する目的で広帯域MT (200～0.001Hz)探査を行った。さらに2002~2003年に富士山を北東－南西方向に横断する測線で実施された広帯域ＭＴ探査のデータ(Aizawa et al., 2004)も解析に利用した。2011年Mw5.9地震前後で同じ場所で測定したMTデータを比較したが、その特徴はほぼ一致し有意な変化は見られなかった。そのため、地震による比抵抗構造の変化は無視できるとして、得られたすべてのデータを用いて2次元、3次元構造解析を行った。

結果
MT法によって推定されたやや深部(深さ3~10km)の低比抵抗体、誘発された地震、深度1000~2000ｍの掘削温泉の同位体比(3He/4He比、マグマ性ヘリウム濃度)に空間的な一致が見られた。このことから地震は地下水のネットワークが発達した低比抵抗体中で誘発され、それにはマグマ性のガスが重要な役割を果たしていることが示唆された。