[SEM21-P03] 中国・四国地方の基盤的比抵抗構造調査（2019年度）
キーワード：電気比抵抗、基盤的構造調査、中国・四国地方
【背景・目的】本研究では、地震・火山噴火による災害の軽減に貢献するために、中国・四国地方において基盤的な比抵抗構造調査を行い、地殻・マントル上部の空間・構造的不均質性を明らかにすることを目的とする。山陰地域では、地震発生と比較的長い期間に噴火記録のない火山と地殻流体との関連を解明すること、内陸地震発生域と内陸地震空白域および深部低周波地震域の構造的不均質性、また、四国地方では、地殻地震およびスロー地震の発生様式と構造的地域性等について、沈み込む海洋プレートから供給が想定される流体と関連づけることが重要である。
これまでに京都大学防災研究所並びに鳥取大学大学院工学研究科を中心とする研究グループは、山陰地方や四国地方外帯において電気比抵抗構造と地震活動の間に密接な関連がみられることを示してきた。例えば、山陰地方東部では、鳥取地震（1943年、M=7.2）の地震断層である吉岡・鹿野断層をはじめとして、顕著な地震の震源域およびそれらを含み日本海沿岸部に沿う帯状の地震活動域を横切る測線でMT調査を実施し、ほぼ東西方向に伸びる地震活動帯に沿って、高比抵抗領域である地震発生層の下、地殻深部に低比抵抗領域の存在を明らかにした。これと調和的な研究成果が測地学研究から示された。国土地理院GPS電子基準点データ解析により、鳥取・島根北部が南部に対して相対的に東に５mm／年で変位しており、歪みが集中しつつあることが判明し、この「ひずみ集中帯」と1943年鳥取地震、1983年鳥取県中部の地震、2000年鳥取県西部地震との関連が示唆された（西村(2015)）。
しかしながら、先述の山陰地方の比抵抗研究グループが提唱してきたモデルと調和しない比抵抗研究の成果（例えば、塩崎他(2015)）も示された。もし、内陸地震が地震活動帯直下の不均質構造に起因する局所的な応力集中により発生する（飯尾、2009）ならば、この不均質構造について、今後はさらなる面的な構造データの充実を図ることが必要である。
一方、四国地方においては、主に外帯での調査結果から上部地殻内に顕著な低比抵抗領域が存在し、それと中央部・西部では無地震域との明瞭な関連が示唆された。地震現象の統一的理解のためには、スロー地震の活動様式だけでなく発生環境や発生原理の解明が重要（小原(2017)）であるため、大局的な比抵抗構造の地域特性を解明するための基盤的比抵抗構造調査が求められる。
【実施内容】このような背景のもと、2019年10月下旬から12月下旬にかけて、中国地方東部において自然電磁場変動を入力信号とする広帯域MT法観測を実施した。今回の研究対象域は、鹿野・吉岡断層の東方延長域（現在地震活動が比較的低調）であり、かつ、雨滝・釜戸断層や山崎断層帯が近傍に位置するサイトもある。観測には、フェニックス社製測定器MTU-５及びMTU-５Aを使用し、原則として、地磁気3成分と電場2成分を合計11地点で測定した。南部地域では、1秒付近から長周期帯側で探査曲線を推定できていない地点もあるが、見かけ比抵抗などの探査曲線から読み取れる特徴としては、今回の観測地域を大局的にみれば、曲線の形状は似ており、いずれの曲線も深部に高比抵抗領域（少なくともkΩmオーダー）の存在を示唆する。また、位相差のYX成分値が数百秒あたりから高くなる傾向も共通してみられた。試みとして東西走向に２次元構造が存在すると仮定して、Ogawa and Uchida (1996)のコードを用いて構造解析を行った。その予察的な結果として得られた構造断面では、全般的に地殻は高比抵抗領域として推定された。これまで山陰地方で指摘された10Ωm以下の深部低比抵抗領域は浅部以外にはみられない。ただし、南側観測地域のデータの質を考慮すると断定はできないものの、やはり、周囲の比抵抗値と比べるとより高い比抵抗領域において地震が発生しているようにみえる。
四国地方では既存データを活用・統合して大局的な3次元比抵抗構造の解明を目指し構造解析を進めている。特に、四国地方の東西地域において、比抵抗構造とスロー地震の活動様式や発生環境の関連を明らかにすることは重要であると考えている。
【謝辞】本観測研究では主に文部科学省による災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画および東京大学地震研究所共同利用(2019-A-03(B0102))の支援を受けた。観測では京都大学防災研究所の共同研究機器ならびに東京工業大学が保有する機材を使用した。参照磁場記録は日鉄鉱コンサルタント株式会社の無償提供データである。ここに謝意を表す。
これまでに京都大学防災研究所並びに鳥取大学大学院工学研究科を中心とする研究グループは、山陰地方や四国地方外帯において電気比抵抗構造と地震活動の間に密接な関連がみられることを示してきた。例えば、山陰地方東部では、鳥取地震（1943年、M=7.2）の地震断層である吉岡・鹿野断層をはじめとして、顕著な地震の震源域およびそれらを含み日本海沿岸部に沿う帯状の地震活動域を横切る測線でMT調査を実施し、ほぼ東西方向に伸びる地震活動帯に沿って、高比抵抗領域である地震発生層の下、地殻深部に低比抵抗領域の存在を明らかにした。これと調和的な研究成果が測地学研究から示された。国土地理院GPS電子基準点データ解析により、鳥取・島根北部が南部に対して相対的に東に５mm／年で変位しており、歪みが集中しつつあることが判明し、この「ひずみ集中帯」と1943年鳥取地震、1983年鳥取県中部の地震、2000年鳥取県西部地震との関連が示唆された（西村(2015)）。
しかしながら、先述の山陰地方の比抵抗研究グループが提唱してきたモデルと調和しない比抵抗研究の成果（例えば、塩崎他(2015)）も示された。もし、内陸地震が地震活動帯直下の不均質構造に起因する局所的な応力集中により発生する（飯尾、2009）ならば、この不均質構造について、今後はさらなる面的な構造データの充実を図ることが必要である。
一方、四国地方においては、主に外帯での調査結果から上部地殻内に顕著な低比抵抗領域が存在し、それと中央部・西部では無地震域との明瞭な関連が示唆された。地震現象の統一的理解のためには、スロー地震の活動様式だけでなく発生環境や発生原理の解明が重要（小原(2017)）であるため、大局的な比抵抗構造の地域特性を解明するための基盤的比抵抗構造調査が求められる。
【実施内容】このような背景のもと、2019年10月下旬から12月下旬にかけて、中国地方東部において自然電磁場変動を入力信号とする広帯域MT法観測を実施した。今回の研究対象域は、鹿野・吉岡断層の東方延長域（現在地震活動が比較的低調）であり、かつ、雨滝・釜戸断層や山崎断層帯が近傍に位置するサイトもある。観測には、フェニックス社製測定器MTU-５及びMTU-５Aを使用し、原則として、地磁気3成分と電場2成分を合計11地点で測定した。南部地域では、1秒付近から長周期帯側で探査曲線を推定できていない地点もあるが、見かけ比抵抗などの探査曲線から読み取れる特徴としては、今回の観測地域を大局的にみれば、曲線の形状は似ており、いずれの曲線も深部に高比抵抗領域（少なくともkΩmオーダー）の存在を示唆する。また、位相差のYX成分値が数百秒あたりから高くなる傾向も共通してみられた。試みとして東西走向に２次元構造が存在すると仮定して、Ogawa and Uchida (1996)のコードを用いて構造解析を行った。その予察的な結果として得られた構造断面では、全般的に地殻は高比抵抗領域として推定された。これまで山陰地方で指摘された10Ωm以下の深部低比抵抗領域は浅部以外にはみられない。ただし、南側観測地域のデータの質を考慮すると断定はできないものの、やはり、周囲の比抵抗値と比べるとより高い比抵抗領域において地震が発生しているようにみえる。
四国地方では既存データを活用・統合して大局的な3次元比抵抗構造の解明を目指し構造解析を進めている。特に、四国地方の東西地域において、比抵抗構造とスロー地震の活動様式や発生環境の関連を明らかにすることは重要であると考えている。
【謝辞】本観測研究では主に文部科学省による災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画および東京大学地震研究所共同利用(2019-A-03(B0102))の支援を受けた。観測では京都大学防災研究所の共同研究機器ならびに東京工業大学が保有する機材を使用した。参照磁場記録は日鉄鉱コンサルタント株式会社の無償提供データである。ここに謝意を表す。