スロー地震発生領域周辺の地震学的・電磁気学的構造の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: スロー地震学
• 研究課題/領域番号: 16H06475
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 望月 公廣 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80292861)
• 研究分担者: 上嶋 誠 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70242154) ; 市原 寛 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (90553074) ; 三浦 誠一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, グループリーダー (00371724) ; 藏下 英司 東京大学, 地震研究所, 助教 (00302620) ; 汐見 勝彦 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波防災研究部門, 主任研究員 (20500375) ; 中島 淳一 東京工業大学, 理学院, 教授 (30361067)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 沈み込み帯 / プレート境界 / スロー地震 / 間隙水 / 地震波速度構造 / 地震波減衰構造 / 比抵抗構造 / 豊後水道

研究実績の概要

沈み込むプレート境界周辺の地震学的構造を明らかにする目的として，陸域基盤的地震観測網のデータを用い，沈み込むフィリピン海プレートの上部境界面付近の地震波速度・減衰・異方性構造の推定を行った．その結果，西南日本の低周波地震の活動が見られないプレート境界の上には，水による変成作用の影響を受けた地震波の低速度・高減衰異常がみられるが，活発な領域ではそのような特徴はみられないことが明らかになった．低周波地震発生域のプレート境界は上盤に水を漏らさず，高間隙水圧を維持する作用を持つ可能性を提案した．さらに，スロースリップが6~7年周期で発生している豊後水道周辺域については，隣接する四国西部の陸域基盤的地震観測網観測点における連続地震波形記録から遠地地震波形を切り出し，観測点直下域の地震波速度不連続構造を推定するレシーバ関数の解析を始めた．遠地地震波形記録とともにデータベースとして保存するためのシステムを策定し，構築を始めた．求めたレシーバー関数の振幅分布と沈み込むプレートの構造との関係について詳細な検討を開始した．
スロー地震の発生に関する水の影響を明らかにし，その移動を検知するために，2016年4月から豊後水道に面している四国西部において，長基線で電位差を測定するネットワークMT観測を始めた．愛媛県と高知県に3~4つの電極を設置し，電位差を測定した．2観測点において地磁気も観測をし，電位差と水平2成分の磁場間の周波数領域における応答関数を求め，その長期安定性を示した．
自由落下・自己浮上型海底電位差磁力計（OBEM）2台を新たに整備し，既存の5台と合わせて，神戸大学練習船深江丸を用いて設置してする予定であった．計画途中，既存の3台のOBEMに不具合が生じたため，これを改修し整備をすることとした．このため，計4台のOBEMを設置して豊後水道沖合いでは初となる電磁気観測を開始した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

地震学的構造に関する研究では，西南日本におけるフィリピン海プレートの沈み込みに関する大局的な構造から，特にスロースリップが6~7年周期で発生している豊後水道周辺域でのプレート境界面周辺の詳細な構造までを詳細に把握するための研究を進めており，それぞれ着実な成果を挙げている．大局的構造では，微動発生とプレート境界周辺の水の分布との関係について，これまで考えられてきたモデルとは相反するアイディアを提案するに至った．また，陸域地震観測網の記録から得られるレシーバー関数によるプレート境界周辺域の高解像度な構造の解明，さらには海域地震観測記録へのレシーバー関数解析の適用を可能にするための開発を行っており，プレートの沈み込みに伴う構造の変化を把握することで，スロー地震発生メカニズムのモデルについて詳細な検証を加えるための準備を進めている．
電磁気学的構造に関する研究では，プレート境界周辺における水の分布を把握するため，豊後水道周辺域における海域から陸域までの観測網の整備を進めている．陸域では，電話回線を用いた長基線測定観測網の整備している．豊後水道沖合いの海域では，これまで電磁気観測が行われてこなかった．海域観測実施に向け，既存の海底電位差磁力計（OBEM）に加えて，新たに2台整備した．さらに，周辺の漁業者へ観測実施内容の説明，実際の作業実施要領について打ち合わせを行った上で，船舶の操業に支障をきたさないことを確認して，海域観測を開始した．
沈み込み帯の構造的特徴が豊後水道と似ているニュージーランド・ヒクランギ沈み込み帯での国際共同研究を実施している．実際にニュージーランドでの打ち合わせや，インターネット上のミーティングによって，研究の進捗状況を確認している．これらの沈み込み帯の共通・相違点を比較検討することにより，スロー地震の発生メカニズムの理解に重要な貢献を成すことが期待される．

今後の研究の推進方策

プレート境界周辺における地震学的3次元構造の特徴に関して，スロー地震に加え，通常の地震活動を含めた多様な地震活動と構造不均質との関係を明らかにし，その発生メカニズム解明に向けたモデルの構築を目指す．特に，プレート境界面周辺域の詳細な構造については，6~7年周期でスロースリップが発生している豊後水道に隣接する，四国西部に設置された陸域基盤的定常観測点の記録からレシーバー関数を求め，その遠地地震波形記録とともにデータベースを整備していく．このレシーバー関数解析の結果を参照し，地震波変換効率の変化ならびに方位依存性の空間分解能を向上させる．海域での機動的地震観測で取得された波形記録へのレシーバー関数解析における問題点を克服するための手法開発も検討し，海域から陸域までのレシーバー関数データベースの構築について検討する．また，プレート境界周辺における多様な地震活動の詳細な検出を目的として，陸域地震観測データを用いて異方性モニタリング手法による微動の検出方法を検討し，さらに海域地震観測記録へ適用するための拡張を目指し，開発を進めていく．一方，平成31年度に予定されている四国西部陸域構造調査，および平成32年度に予定されている海域人工震源構造調査に関して，既存の観測データ・調査結果を評価し，プレート境界域の詳細な構造把握のための調査仕様の検討を継続する．
電磁気学的手法では，豊後水道周辺域において，海域・陸域を合わせ，統合的な観測網の構築・整備を進めて行く．陸域観測網では四国西部での観測点において不具合が生じている場所について整備を行い，さらに新しい機材の導入を試みつつ，観測網の充実を図る．海域観測では，海底電位差磁力計の繰り返し観測を行い，豊後水道沖合い周辺における多観測点において記録の取得を進めて行く．陸域・海域共に，得られたデータをもとに予察的な比抵抗構造解明を図る．

研究成果

• [国際共同研究] GNS Science/Victoria University of Wellington/University of Otago(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: GNS Science/Victoria University of Wellington/University of Otago
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] University of Texas at Austin/University of Southern California/University of California Santa Cruz(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Texas at Austin/University of Southern California/University of California Santa Cruz
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College London
• [雑誌論文] 3-D electrical resistivity structure based on geomagnetic transfer functions exploring the features of arc magmatism beneath Kyushu, Southwest Japan Arc (2017)
  • 著者名/発表者名: Hata Maki、Uyeshima Makoto、Handa Shun、Shimoizumi Masashi、Tanaka Yoshikazu、Hashimoto Takeshi、Kagiyama Tsuneomi、Utada Hisashi、Munekane Hiroshi、Ichiki Masahiro、Fuji-ta Kiyoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 122 ページ: 172～190
  • DOI: doi:10.1002/2016jb013179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismicity controlled by resistivity structure: the 2016 Kumamoto earthquakes, Kyushu Island, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Aizawa K., H. Asaue, K. Koike, S. Takakura, M. Utsugi, H. Inoue, R. Yoshimura, K. Yamazaki, S. Komatsu, M. Uyeshima, T. Koyama, W. Kanda, T. Shiotani, N. Matsushima, M. Hata, T. Yoshinaga; K. Uchida, Y. Tsukashima, A. Shito, S. Fujita, A. Wakabayashi, K. Tsukamoto, 他10名
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 69 ページ: 69:4
  • DOI: doi:10.1186/s40623-016-0590-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Depth variations in seismic velocity in the subducting crust: Evidence for fluid-related embrittlement for intermediate-depth earthquakes (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiina Takahiro、Nakajima Junichi、Matsuzawa Toru、Toyokuni Genti、Kita Saeko
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 44 ページ: 810～817
  • DOI: doi:10.1002/2016gl071798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional resistivity structure in Ishikari Lowland, Hokkaido, northeastern Japan-Implications to strain concentration mechanism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaya Yusuke、Mogi Toru、Honda Ryo、Hase Hideaki、Hashimoto Takeshi、Uyeshima Makoto
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 18 ページ: 735～754
  • DOI: doi:10.1002/2016gc006771
  • 査読あり
• [雑誌論文] 沈み込み帯におけるプレート境界面の不均質と地震活動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 望月 公廣
  • 雑誌名: 地學雜誌 巻: 126 ページ: 207～221
  • DOI: doi:10.5026/jgeography.126.207
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anelastic properties beneath the Niigata?Kobe Tectonic Zone, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Junichi、Matsuzawa Toru
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 69 ページ: 69:33
  • DOI: doi:10.1186/s40623-017-0619-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Slow slip near the trench at the Hikurangi subduction zone, New Zealand (2016)
  • 著者名/発表者名: Wallace L. M.、Webb S. C.、Ito Y.、Mochizuki K.、Hino R.、Henrys S.、Schwartz S. Y.、Sheehan A. F.
  • 雑誌名: Science 巻: 352 ページ: 701～704
  • DOI: doi:10.1126/science.aaf2349
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variation in high-frequency wave radiation from small repeating earthquakes as revealed by cross-spectral analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama Norishige、Uchida Naoki、Matsuzawa Toru、Okada Tomomi、Nakajima Junichi、Matsushima Takeshi、Kono Toshio、Hirahara Satoshi、Nakayama Takashi
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 207 ページ: 1030～1048
  • DOI: doi:10.1093/gji/ggw313
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analytical investigations of the magnetotelluric directionality estimation in 1-D anisotropic layered media (2016)
  • 著者名/発表者名: Okazaki T.、Oshiman N.、Yoshimura R.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 260 ページ: 25～31
  • DOI: doi:10.1016/j.pepi.2016.09.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic evidence for volatile-rich upwelling beneath the society hotspot, French Polynesia (2016)
  • 著者名/発表者名: Tada Noriko、Tarits Pascal、Baba Kiyoshi、Utada Hisashi、Kasaya Takafumi、Suetsugu Daisuke
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 ページ: 12021～12026
  • DOI: doi:10.1002/2016gl071331
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tremor activity inhibited by well-drained conditions above a megathrust (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Junichi、Hasegawa Akira
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 13863～13863
  • DOI: doi:10.1038/ncomms13863
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 2-D analysis of wide-band MT data across southern part of Tohoku, NE Japan, and evaluation of inter-station horizontal component geomagnetic transfer functions (2016)
  • 著者名/発表者名: 上嶋誠
  • 学会等名: 23rd Electromagnetic Induction Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] プレートの沈み込みと地震：地震波で診る流体の影 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島 淳一
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 非排水性プレート境界と深部低周波地震 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島 淳一
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 房総沖スロースリップイベント周辺域の速度構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野昭博・佐藤利典・篠原雅尚・望月公廣・山田知朗・植平賢司・眞保敬・町田祐弥・日野亮太・東龍介
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 海陸統合地震観測データタから見る 2011 年東北沖地震震源域における地震発生前後の b 値の時空間変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仲谷幸浩・望月公廣・篠原雅尚・山田知朗・塩原肇・日野亮太・東龍介・伊藤喜宏・村井芳夫・佐藤利典・植平賢司・眞保敬・平田賢治・八木原寛・小平秀一・尾鼻浩一郎・町田祐弥・対馬弘晃
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 東北日本下におけるスラブ内地震の応力降下量の深さ変化の特徴 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北佐枝子
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 四国西部域の広域比抵抗構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉村令慧・山崎健一・小川康雄・中川潤・川崎慎吾・小松信太郎・米田格・大内悠平・岡崎智久
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 瀬戸内海東部周辺下におけるフィリピン海プレート形状再検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 汐見勝彦
  • 学会等名: 日本地震学会2016年度秋季大会
• [学会発表] 北海道北部の地震発生境界域における三次元比抵抗構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 市原寛
  • 学会等名: 球電磁気・地球惑星圏学会第140回総会及び講演会
• [学会発表] Seismic attenuation structure associated with episodic tremors and slip zones, southwestern Japan, in the Nankai subduction zone (2016)
  • 著者名/発表者名: Kita, S.
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Amplitude Changes of the Seismic Reflected Phases from the Plate Interface after the 2011 Tohoku Earthquake around its Northern Limit Region as Revealed by Active Seismic Surveys (2016)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, K., K. Ishihara, T. Yamada, M. Shinohara, Y. Yamashita, R. Azuma, R. Hino, T. Sato, Y. Mura, H. Yakiwara
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Variations of Converted Ps Phase Amplitude Along the Subducting Philippine Sea Slab Beneath Shikoku, Southwest Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Shiomi, K.
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Subduction structure beneath the eastern part of the Kii Peninsula, southwestern Japan, revealed by dense seismic array observation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurashimo, E., T, Iidaka, N. Tsumura, T. Iwasaki
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Offshore seismicity at Hikurangi Margin from Hikurangi Ocean Bottom Investigation of Tremor and Slow Slip (HOBITSS), New Zealand (2016)
  • 著者名/発表者名: Yarce, J., A.F. Sheehan, J.S. Nakai, E.K. Todd, S.Y. Schwartz, K. Mochizuki
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of Shallow Slow Slip events on the Northern Hikurangi Margin using Ocean Bottom Pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Muramoto, T., Y. Ito, D. Inazu, S.A. Henrys, L. Wallace, S.C. Bannister, K. Mochizuki, R. Hino, S. Suzuki
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Detailed inversion of a shallow slow slip event at the Hikurangi subduction zone, New Zealand, using numerical Green’s functions and absolute pressure gauge data (2016)
  • 著者名/発表者名: Williams, C.A., L.M. Wallace, S.C. Webb, Y. Ito, K. Mochizuki, R. Hino, S.A. Henrys
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Seismicity and tectonic tremor accompany the 2014 Gisborne Slow Slip Event: Insights from the Hikurangi Ocean Bottom Investigation of Tremor and Slow Slip (HOBITSS) Experiment, New Zealand (2016)
  • 著者名/発表者名: Todd, E.K., S.Y. Schwartz, A.F. Sheehan, K. Mochizuki
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A Baseline for Temporal Monitoring of Azimuthal Anisotropy of the Hikurangi Megathrust in a Region of Shallow Slow Slip (2016)
  • 著者名/発表者名: Fry, B., S. Lebedev, K. Mochizuki, S. Henrys, A.F. Sheehan, S.Y. Schwartz, S.C. Webb, L.M. Wallace
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Focal Mechanism Solutions from the HOBITSS Ocean Bottom Seismometer Experiment, Hikurangi Subduction Zone, New Zealand (2016)
  • 著者名/発表者名: Chon, E., A.F. Sheehan, J. Yarce, J.S. Nakai, S.Y. Schwartz, K. Mochizuki
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Evidence for a fluid-rich layer along the Nankai-trough megathrust fault off the Kii Peninsula inferred from receiver function inversion (2016)
  • 著者名/発表者名: Akuhara, T., K. Mochizuki, H. Kawakatsu, N. Takeuchi
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Water Recycling in Subduction Zones: The Role of Rehydration in the Generation of Intermediate-Depth Seismicity and the Nature of the Cold Fore-arc Mantle (2016)
  • 著者名/発表者名: Van Keken, P.E., G.A. Abers, B.R. Hacker, J. Nakajima, S, Kita, M.W. Spiegelman, C.R. Wilson
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Seismological structure of the subduction system associated with the Philippine Sea plate, SW Japan, - Reinterpretation of the wide-angle reflection data in the Kii Peninsula by seismic interferometry technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, T., S. Abe, K. Yokota, E. Kurashimo, T. Iidaka, H. Katao, M. Higashinaka, A. Nakanishi, Y. Kaneda
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Formation process in the margin of the southern Japan Sea back-arc basin revealed from active-source seismic data (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, T., T. No, S. Kodaira, S. Miura, T. Ishiyama, H. Sato
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Seismic Structure of the Southern Okinawa Trough: Evidence of Symmetrical Rifting and Back-arc Volcanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Arai, R., S. Kodaira, Y. Kaiho, T. Takahashi, S. Miura, Y. Kaneda
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Variation of the Oceanic Moho in the Pacific Plate Revealed from Active-Source Seismic Data (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohira, A., S. Kodaira, Y. Nakamura, G. Fujie, R. Arai, S. Miura
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial variations in the nature of the oceanic plate in the northwestern Pacific margin (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujie, G., S. Kodaira, T. Shirai, A. Dannowski, M. Thorwart, I. Grevemeyer, J.P. Morgan, S. Miura
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Crustal formation and deformation processes in the eastern margin of the Japan Sea back-arc basin deduced from active-source seismic data (2016)
  • 著者名/発表者名: Kodaira, S., T. Sato, T. No, S. Miura
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural characteristics around the frontal thrust along the Nankai Trough revealed by bathymetric and seismic reflection survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., A. Nakanishi, G.F. Moore, S. Kodaira, Y. Nakamura, S. Miura, Y. Kaneda
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Heterogeneous Structure in the incoming Philippine Sea plate along the southwestern Nankai Trough (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, A., Y. Yamamoto, M. Yamashita, G. Fujie, S. Miura, S. Kodaira, Y. Kaneda
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Geometry of plate boundary and seismic structure beneath the southern Ryukyu Trench subduction zone deduced from passive seismic observation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, Y., T. Takahashi, Y. Ishihara, Y. Kaiho, R. Abe, A. Nakanishi, K. Obana, S. Mura, S. Kodaira, Y. Kaneda
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Seismic velocity structure of the incoming Pacific Plate subducting into the central part of the Japan Trench revealed by traveltime tomography using OBS data (2016)
  • 著者名/発表者名: Obana, K., G. Fujie, S. Kodaira, T. Takahashi, Y. Yamamoto, S. Miura, M. Shinohara
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of Anomalous Phases in Magnetotelluric Responses in terms of Rotational Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, T., R. Yoshimura, N. Oshiman
  • 学会等名: 2016 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [図書] Deep seismic structure, In Geology of Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, A., J. Nakajima, and D. Zhao
  • 総ページ数: 536
  • 出版者: The Geological Society, London
• [備考] スロー地震学
  • URL: http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/project/sloweq/
• [備考] 東京工業大学理学部 中島研究室
  • URL: http://www.geo.titech.ac.jp/lab/nakajima/
• [学会・シンポジウム開催] Hikurangi Margin Collaborators’ Kick-off Meeting (SHIRE) (2017)