[S-VC32] 活動的火山

[SVC32-10] 日本の火山周辺の地震活動の特徴

*西村 太志¹ (1.東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻)

キーワード：地震活動、D90、b-value、フラクタル次元

火山活動の活発化した時期に発生する地震は、それらの発生数や震源の時空間分布に着目することで火山活動の理解が進み、噴火予知にも役立てられてきた。その一方で、比較的活動が静穏な火山では、地震は観測されるものの、その地震活動の特徴はあまり議論されることがない。本報告は、日本の多くの火山周辺で起きる地震に着目し，将来的に火山活動の活発化や異常の検知にも利用できるよう、地震活動の特徴であるグーテンベルグ・リヒター則のb値、空間的分布の特徴を示すフラクタル次元Dの特徴を調べる。また地震発生領域の特徴を調べる。
全国を系統的に調べるために、全国にほぼ均質に観測点が配置されているHi-net等のデータによる気象庁一元化震源を利用する．それぞれの火山の山頂から4 km，8 km，16 kmの水平距離内に震源が位置する地震の規模別頻度分布を調べると、火口ごく近傍に地震計は設置されていないものの山頂火口から4 kmという火山近傍の地震についても，おおよそマグニチュード0.5以上で，グーテンベルグ・リヒター則をほぼ満たしている。
最小マグニチュードは0.5とし，地震数が50以上の場合にb値を推定した。水平距離4-16kmと距離の範囲の地震について、いずれもb値は平均でほぼ0.9と推定された。このことは、日本の活火山のごく近傍とその周辺域の不均質性に大きな違いがない、あるいは応力場に違いがないことを示唆する。個別に見ると、例えば、御嶽山や雲仙岳などは，4 kmまでの地震のb値は8-16 kmの範囲よりも大きいことが見いだされた。フラクタル次元Dはボックスカウンティング法で推定した。ボックスのスケール2 km以上をもとに調べると、Dは1から3の範囲に広く分布するが、D=2程度に多くのデータが分布する．このことは火山地域および周辺の地震は面的に分布していることを示す。これは、火山地域以外のDと類似しており、火山地域内外の規模別頻度分布や地震の空間的配置の特徴には大きな違いが無いといえる．
次に、地震発生領域を調べる。火山直下は上昇するマグマや熱水により地殻熱流量も高く延性領域が浅くなることから、地震発生層の下限（D90）と地殻熱流量や地下深部の高温マグマとの関係が議論されてきた。火山周辺の地震は，面的に広がっていることもあるが，概ね局在して分布していることが多く、D90を水平方向に高分解能で推定することは難しい．そこで，本報告では，D90は火山の山頂を中心に軸対称に分布していると仮定し，山頂からの距離による震源の深さを調べる．その結果、山頂から水平距離数十 km程まで次第に震源は深くなり，それ以降はほぼ深さが一定となる特徴が多くの火山で見いだすことができた。このD90の特徴を定量的に表現するために，山頂から距離Hまでは直線的にD90が深くなる，その後，山頂からの距離HmaxまでD90は一定とする。各火山の震源データから求めたD90から，最小二乗法を用いて，山頂直下のD90の深さZ1，HmaxでのD90の深さZ3，そしてHを推定した．Hmaxは40kmと70kmの2通りを試した。その結果、Z1とZ3は，Hmaxに限らずほぼ同じで、Z1の平均値は約7 kｍ，Z3は12-13 kmとなった。その差（Z3-Z1）は約5-6 kmである。Hは，Hmax=40 kmの場合は5－35 km、70kmの場合は5-55 kmに分布するが、いずれも5-15kmのケースが多い。