[SSS16-11] 阿蘇カルデラ西部における稠密重力探査 ―2016年熊本地震の地表地震断層東端部の基盤構造―
キーワード：阿蘇カルデラ、重力探査、活断層、熊本地震、地表地震断層、基盤構造
１．背景・目的
2016年熊本地震の地表地震断層は，従来認識されていた布田川断層帯の範囲を越えて，その北東延長部の阿蘇カルデラ内にも約4km連続して現れた。地表地震断層はカルデラ内では東～北東方向に向かって数本に分岐し，その一部は地震後に活断層と認定されている1)。また，これらの地震断層を対象に行われたトレンチ調査では，いずれにも後期更新世以降の累積的な変位が認められ，平均活動間隔2000～3000年程度で地震を発生させてきたと評価されている2),3),4),5)。したがって，阿蘇カルデラ内に生じた地表地震断層の大半は，活断層と考えられる。ただし，地表地震断層の出現域はAso-4以降の中央火口丘からの火山噴出物に覆われている。地表地震断層が認められた地域の溶岩の噴出年代は51～27ka，その北東部の噴出年代はより若い4.9～3kaである6)。こうした地域では，活断層の分布を地形的に特定することが困難であると思われる。そこで，基盤構造から活断層の分布を評価できるかを明らかにするために，地表地震断層の東端部周辺で稠密重力探査を行った。
２．調査と解析
重力探査の対象範囲は，東海大学阿蘇キャンパス～阿蘇ファームランドを通過する地表地震断層の東端をほぼ中心にして，地表地震断層に平行な長軸をもつ2.8km×2.6kmの矩形領域である。この範囲でほぼ200m間隔に計測点を設け（総数203点），SCINTREX社製CG-6(相対重力計)を用いて重力測定を行った。測定期間は2019年2月25日～3月13日である。各測定点では，GPS測量及びトラバース法による測量から位置座標と標高値を計測した。また，測定点近傍の地形特徴(0～20m程度)の記載を実施した。
取得したデータをもとに，機械高補正，閉合ドリフト補正，地形補正，緯度補正，フリーエア補正，ブーゲー補正を行い，ブーゲー異常を求めた。地形補正では近傍補正（20～500m）と遠地補正（500m～60km）にそれぞれ，分解能30mと90mのSRTMによるDEMデータを用いた。阿蘇火山の表層密度は2.2～2.3g/cm3であることが示されているため7)，ブーゲー補正の仮定密度は2.3g/cm3に設定した。また，比較的浅部の構造を抽出するため，傾向面除去や鉛直一次微分など，いくつかのフィルター処理を行った。
３．結果と解釈
対象地域のブーゲー異常は大局的に西高東低で，対象域東端の最低部をとりまくように緩やかな環状を呈する。これは，Komazawa(1995) 7)が阿蘇カルデラ内に少なくとも５つあると指摘した多重陥没カルデラのうち，２番目に広い，中央火口丘北側の低重力異常域の西縁に相当する。三次傾向面を差し引いた残差重力異常図から，(1)低重力異常域西縁の正負境界が地表地震断層の位置で右ずれしていること，(2)それより東方では低重力異常域の拡がりが地表地震断層の位置を挟んで南北で異なること，が明らかになった。同様の傾向は，鉛直一次微分などでも確認できるため，布田川断層の累積変位によって生じた基盤構造を反映していると考えられる。仮にAso-4の際に生じた陥没カルデラの西縁を見ているとすると，9万年前以降の累積変位ということになる。一方，地表地震断層端部より東方では，蛇の尾付近に南北に近い低重力異常域が拡がっており，上記のような明瞭な構造境界は認められない。これらの結果は，若い噴出物に覆われた火山地域でも，重力探査からその基盤構造に着目することによって，活断層の分布を評価できる可能性を示唆している。
参考文献
1) 鈴木康弘ほか（2017）：1：25,000活断層図「阿蘇」，国土地理院.
2) 熊原康博ほか（2017）：日本活断層学会2017年秋季学術大会予稿集．
3) 白濱吉起ほか（2018)：日本活断層学会2018年秋季学術大会講演予稿集．
4) 遠田晋次ほか（2019）：活断層研究，51，p.13-25.
5) 上田圭一ほか（2018)：日本地球惑星科学連合2018年大会，講演要旨．
6) 宮縁育夫ほか（2004)：火山，49，p.267-282．
7) Komazawa M.（1995)：測地学会誌，41(1), p.17-45.
2016年熊本地震の地表地震断層は，従来認識されていた布田川断層帯の範囲を越えて，その北東延長部の阿蘇カルデラ内にも約4km連続して現れた。地表地震断層はカルデラ内では東～北東方向に向かって数本に分岐し，その一部は地震後に活断層と認定されている1)。また，これらの地震断層を対象に行われたトレンチ調査では，いずれにも後期更新世以降の累積的な変位が認められ，平均活動間隔2000～3000年程度で地震を発生させてきたと評価されている2),3),4),5)。したがって，阿蘇カルデラ内に生じた地表地震断層の大半は，活断層と考えられる。ただし，地表地震断層の出現域はAso-4以降の中央火口丘からの火山噴出物に覆われている。地表地震断層が認められた地域の溶岩の噴出年代は51～27ka，その北東部の噴出年代はより若い4.9～3kaである6)。こうした地域では，活断層の分布を地形的に特定することが困難であると思われる。そこで，基盤構造から活断層の分布を評価できるかを明らかにするために，地表地震断層の東端部周辺で稠密重力探査を行った。
２．調査と解析
重力探査の対象範囲は，東海大学阿蘇キャンパス～阿蘇ファームランドを通過する地表地震断層の東端をほぼ中心にして，地表地震断層に平行な長軸をもつ2.8km×2.6kmの矩形領域である。この範囲でほぼ200m間隔に計測点を設け（総数203点），SCINTREX社製CG-6(相対重力計)を用いて重力測定を行った。測定期間は2019年2月25日～3月13日である。各測定点では，GPS測量及びトラバース法による測量から位置座標と標高値を計測した。また，測定点近傍の地形特徴(0～20m程度)の記載を実施した。
取得したデータをもとに，機械高補正，閉合ドリフト補正，地形補正，緯度補正，フリーエア補正，ブーゲー補正を行い，ブーゲー異常を求めた。地形補正では近傍補正（20～500m）と遠地補正（500m～60km）にそれぞれ，分解能30mと90mのSRTMによるDEMデータを用いた。阿蘇火山の表層密度は2.2～2.3g/cm3であることが示されているため7)，ブーゲー補正の仮定密度は2.3g/cm3に設定した。また，比較的浅部の構造を抽出するため，傾向面除去や鉛直一次微分など，いくつかのフィルター処理を行った。
３．結果と解釈
対象地域のブーゲー異常は大局的に西高東低で，対象域東端の最低部をとりまくように緩やかな環状を呈する。これは，Komazawa(1995) 7)が阿蘇カルデラ内に少なくとも５つあると指摘した多重陥没カルデラのうち，２番目に広い，中央火口丘北側の低重力異常域の西縁に相当する。三次傾向面を差し引いた残差重力異常図から，(1)低重力異常域西縁の正負境界が地表地震断層の位置で右ずれしていること，(2)それより東方では低重力異常域の拡がりが地表地震断層の位置を挟んで南北で異なること，が明らかになった。同様の傾向は，鉛直一次微分などでも確認できるため，布田川断層の累積変位によって生じた基盤構造を反映していると考えられる。仮にAso-4の際に生じた陥没カルデラの西縁を見ているとすると，9万年前以降の累積変位ということになる。一方，地表地震断層端部より東方では，蛇の尾付近に南北に近い低重力異常域が拡がっており，上記のような明瞭な構造境界は認められない。これらの結果は，若い噴出物に覆われた火山地域でも，重力探査からその基盤構造に着目することによって，活断層の分布を評価できる可能性を示唆している。
参考文献
1) 鈴木康弘ほか（2017）：1：25,000活断層図「阿蘇」，国土地理院.
2) 熊原康博ほか（2017）：日本活断層学会2017年秋季学術大会予稿集．
3) 白濱吉起ほか（2018)：日本活断層学会2018年秋季学術大会講演予稿集．
4) 遠田晋次ほか（2019）：活断層研究，51，p.13-25.
5) 上田圭一ほか（2018)：日本地球惑星科学連合2018年大会，講演要旨．
6) 宮縁育夫ほか（2004)：火山，49，p.267-282．
7) Komazawa M.（1995)：測地学会誌，41(1), p.17-45.