2020 年度実施状況報告書

熊本地震はなぜ阿蘇カルデラ内で止まったのか？：測地観測と数値計算で探る破壊の終焉

研究課題

研究課題/領域番号	18K03810
研究機関	国土地理院(地理地殻活動研究センター)
研究代表者	小林知勝国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 研究室長 (40447991)
研究分担者	安藤亮輔東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10455256) 松尾功二国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 主任研究官 (80722800) 中埜貴元国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 主任研究官 (60511962)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	熊本地震 / 阿蘇カルデラ / 断層破壊 / 測地観測 / 数値計算
研究実績の概要	本研究は、内陸地震の断層破壊が火山体内部に進展した様子を捉えた熊本地震を足がかりに、地殻内構造の不均質が断層滑りの終焉にどのように関わっているのかを理解することを目的に、SAR衛星画像による地殻変動解析、重力データ解析による地下構造推定及び動的破壊の数値シミュレーションを行うものである。本年度は、前年度の稠密重力観測データを用いて、阿蘇カルデラ内の内部構造のインバージョン解析を行った。また、断層パラメータの見積もりを行った。重力データの解析では、初めに、地球の質量構造に起因しない重力の影響を除去した後、ブーゲ補正や地形補正等を施して地球の内部不均質構造を反映する完全ブーゲ重力異常を得た。続けて、得られた重力異常から、重力インバージョン解析によって地下の密度不均質構造を推定した。解析の結果、深さ1㎞から4㎞では阿蘇山の直下に低密度の領域が得られた。マグマ溜まりに由来した不均質構造を反映しているものと考えられる。これに加えて、深さ1㎞～2㎞において、カルデラ西縁部に向けて低密度領域が舌状に分布することがわかった。地殻変動から推定される断層との位置関係を調べると、北側及び南側に分岐した断層は、低密度領域の縁（及びその西方延長）に沿って位置しており、低密度領域に到達した付近で断層滑りを終えていることが認められた。この結果は、地下に広がる何らかの物理境界が、断層滑りの分岐や終焉に関与していることを強く示唆すると考えられる。さらに、地震学的な解析により求められた広域応力場の主応力方位の情報を用いて断層滑り方向を拘束する新たな滑りインバージョン手法を構築し、SAR観測で求まった熊本地震の地殻変動データに適用した。その結果、従来の推定と矛盾しない断層パラメータが求まることを確認した。結果は、並木（2021：修士論文（東京大学））として取りまとめた。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由重力データの解析においては、昨年度の報告で課題としていた技術的問題点を着実に改善することができた。この解析の進展により得られた断層と地下の内部構造の位置関係は、本研究課題の目的とする破壊の終焉を考える上で示唆的なものであり、想定を上回る結果であった。こうした点から、本研究は着実に進展している。一方で、こうした研究過程において、重力のより精緻な解析が断層破壊の議論において重要であることも同時にわかってきた。また、コロナウィルスの影響で計算環境を一時期十分に確保できなかった点や議論に支障をきたした点もあり、取得したデータ等をさらに有効に利用し、より精緻な解析・議論を行うため本事業を1年延長するに至っている。
今後の研究の推進方策	分岐断層周辺にみられる低密度領域の詳細が、今後の分析や議論のカギとなり得ることがわかってきたことから、低密度領域の水平位置や深さ方向の広がりを精査する予定である。重力インバージョン解析をさらに進め、地形密度の不均質構造や重力鉛直勾配の影響を考慮するなど、さらなる高度化を進める。低密度領域の空間分布が精緻化された段階で、改めて地殻変動による断層位置との比較・検討を行い、これらの知見を基にして動的破壊の数値シミュレーションを実施する。最後に、これら結果や他研究の結果（電気抵抗構造や重力異常構造）等を統合的に考察し、熊本地震における断層東端部の破壊の終焉について議論を行う予定である。
次年度使用額が生じた理由	コロナウィルスの影響で、予定していた国内外の学会参加のための費用を使用しなかったことから次年度使用額が生じた。また、当初予定していた論文執筆を次年度に持ち越したため未使用額が生じた。
備考	研究の成果の一部は、以下の修士論文に記載されている。並木亮(2021）布田川断層北東端における断層構造と応力状態推定熊本地震の破壊停止機構解明にむけて，東京大学修士論文