[S-SS12] 海域地震津波地殻変動観測の最前線

[SSS12-03] 浅部ゆっくり滑りや超低周波地震等の断層滑り解析を目指した南海トラフ海底光ファイバー歪計アレイ構築

*荒木 英一郎¹、横引 貴史¹、馬場 慧¹、山本 揚二朗¹、Zumberge Mark²、辻 修平¹、西田 周平¹、町田 祐弥¹、松本 浩幸¹ (1.海洋研究開発機構、2.スクリプス海洋研究所)

キーワード：南海トラフ、ゆっくり滑り、超低周波地震、光ファイバー、歪、アレイ

南海トラフでのプレート沈み込み境界域の浅部では、繰り返しゆっくり滑りが発生することが掘削孔内の観測で明らかにされている(Araki et al., 2017). これらゆっくり滑りの南海トラフ広域での発生状況を明らかにするためには、掘削孔内観測のような地殻変動に十分な感度がある観測網の広域展開が必要である。海底に展張した光ファイバーの歪計測は、そのような観測手段の有力な候補であると考え、海底ケーブル観測網（DONET）に接続することで長期間連続観測が行える200m長の海底光ファイバー歪計(Zumberge et al.,2018)を開発し、2019年には最初の観測点（2F-S2）を設置し観測を行ってきた。2022年1月～2月にかけては、浅部ゆっくり滑りに伴う、0.7μ歪程度のゆっくりとした伸長や、この期間近傍で発生していた超低周波地震(VLFE)の断層運動に伴う海底面歪変化を観測した。これらの断層運動に伴う海底面歪変動の観測は、ゆっくり滑りやVLFEのメカニズム・滑り断層モデルの拘束に大きな力を持つと言える。
2019年から開始した観測では、海底でのゆっくり滑りの検出を目指しフィリピン海プレートの沈み込み方向に光ファイバー歪計を展開しているが、1点1方向のみの歪観測で、ゆっくり滑り断層モデルを拘束することが困難であることは言うまでもない。そこで、2022年11月には、2F-S2点で既設の歪計の方向の反対側の延長に200m 歪計を1点、また、60度西向きの方向に200m歪計を1点増設し、3成分のアレイ海底光ファイバー歪計を構成し、DONETに接続して観測を開始した。これら新設の光ファイバー歪計では、光ファイバーケーブルを約30cm海底下に埋設した。海底面に設置した既設の歪計で影響の大きい、海底水温変化の影響の緩和と、光ファイバーと海底面のカップリングの向上を企図した。
　アレイ海底光ファイバー歪計での観測によると、海洋潮汐やinfragravity waveによる海底面歪変化は、同一方向の歪計では振幅・位相とも同程度であるのに対し、60度西向きの歪計では、振幅・位相ともに大きく異なっていた。このことは、海底で見られる潮汐歪応答が、海底下の堆積層構造によって生じていることを強く示唆している。また、遠地地震による長周期地震記録は各成分とも非常に明瞭に得られている（図）が、同一方向のアレイでは、光ファイバーを埋設した成分の方が、やや振幅が大きく応答しており、60度西向きの成分では位相が大きく異なる観測結果が得られており、海底歪変化の方位解析に有効な観測が行えることが明らかとなった。

　今後、海底掘削孔の展開と合わせ、南海トラフの広域に同様の光ファイバー歪計の設置・観測を進め浅部ゆっくり滑り等の断層滑り解析を行こうと考えている。