[S-SS13] 地震活動

[SSS13-06] 天草－南島原の地震空白域の３次元比抵抗構造

*相澤 広記¹、内田 和也¹、塚島 祐子¹、湯浅 雄平²、村松 弾²、山本 有人²、Triahadini Agnis²、藤田 詩織、橋本 匡²、千葉 慶太¹、安仁屋 智²、塚本 果織³、手操 佳子³、小池 克明⁴、麻植 久史⁴、高倉 伸一⁵、吉村 令慧⁶、山崎 健一⁶、小松 信太郎⁶、小山 崇夫⁷、市原 寛⁸、吉永 徹⁹ (1.九州大学大学院理学研究院附属・地震火山観測研究センター、2.九州大学理学府地球惑星科学専攻、3.気象庁、4.京都大学大学院工学研究科、5.産業技術総合研究所、6.京都大学防災研究所、7.東京大学地震研究所、8.名古屋大学地震火山研究センター、9.熊本大学工学部)

2016年熊本地震震源域を含む九州中央部は、20〜30 kmの帯状の活発な地震活動とそれに囲まれた地震空白域 (南島原－天草) を有している。この地震空白域では中新世中期頃に形成された断層群が存在するものの、地質学的に新しい活構造を示唆する変動地形はみあたらず、近代的な地震観測以前も長期にわたり地震が少ない地域であったたと考えられる (遠田, 2019, JpGU)。最近、測地データと地震データを用いて、この地震空白域の形成理由について議論がなされた (Yuasa at al., 2020, GJI)。応力の連続性から上部地殻から下部地殻まで応力テンソルの形状は大きく変化しないと仮定し、発震機構データから推定した上部地殻の偏差応力を拘束条件として下部地殻の非弾性変形の方向と大きさを推定する手法が開発されこの地域に適用された。その結果によると、南島原―天草の地震空白域の下部地殻は、歪み速度はそれほど顕著ではないものの周囲と同程度に非弾性変形しており、10年の単位では上部地殻に応力を蓄積しつつあることが示唆された。これは地震空白域の原因を、下部地殻の非弾性変形とは別に要請する結果であったため、水をあまり含まず破壊強度が高い、深成岩体のような物質の存在が地震空白域の原因であると推測された (Yuasa at al., 2020, GJI)。深成岩体を示唆する証拠としては、地震波速度が高速度異常を示すこと (Saiga et al., 2010, EPS)、地震空白域が周辺より高重力異常を示すことを挙げている。本発表では南島原―天草の地震空白域が深成岩体によるという仮説を比抵抗構造から検証した結果を示す。著者らによってこれまで地震空白域周辺で得られてきた広帯域MT観測のデータを解析することで、天草―南島原を中心とする地域の3次元比抵抗構造を推定した。解析に使用したのは天草上島・下島、島原半島、熊本西部、鹿児島北部の陸域110点の観測データである。

　3次元インバージョンから、特に上部地殻の深度において、南島原－天草の地震空白域を中心に一つの明瞭な高比抵抗体 (1000Ωm程度) が存在していることが明らかになった。上部地殻の高比抵抗体の形状は地震空白域の形状とよく対応しており、また深成岩体は空隙に乏しく高比抵抗体となることが期待されるためYuasa et al., 2020において示唆された仮説と矛盾しない。地震空白域の周辺で地震が発生している領域は、この巨大な高比抵抗体の端部であり、その近傍には流体と解釈される低比抵抗体が存在する。低比抵抗体の位置は雲仙火山西部の推定マグマだまり領域 (Kohno et al., 2010, JVGR)、鹿児島県北部地震震源域、熊本地震震源域、などと対応しており、高比抵抗である深成岩体の周囲で火成活動や地震活動が生ずるという考え (Aizawa et al., 2014, JGR, Bedrosian et al., 2018, Nature Geoscience) と一致している。



謝辞

MT応答関数推定には気象庁柿岡地磁気観測所の磁場データを参照点として使用しました。広帯域MT観測装置の使用は東京大学地震研究所共同利用の助成を受けました。本研究は文部科学省「災害の軽減に貢献するための地震火山観測研究計画」の資金等の提供を受けたものです。