九州地方中南部におけるフィリピン海スラブ内地震活動 京都大学大学院 理学研究科 地球惑星科学専攻 地球物理学教室 〒606-8502 京都府 京都市 左京区 北白川追分町 岡本響 京都大学大学院 理学研究科附属 地球熱学研究施設 火山研究センター 〒869-1404 熊本県 阿蘇郡 南阿蘇村 河陽 5280 大倉敬宏 東京大学 地震研究所 地球ダイナミクス部門 〒113-0032 東京都 文京区 弥生 1-1-1 瀬野徹三
Seismicity within the Philippine Sea Slab in the Central and Southern Kyushu, Japan
Kyo Okamoto
Department of Geophysics, Division of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, Kyoto University
Kitashirakawa Oiwake-cho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8502, Japan Takahiro Ohkura
Aso Volcanological Laboratory, Institute for Geothermal Sciences, Graduate School of Science, Kyoto University
Kawayo 5280, Minamiaso-mura, Kumamoto 869-1404, Japan Tetsuzo Seno
Geodynamics division, Earthquake Research Institute, University of Tokyo Yayoi 1-1-1, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032, Japan
I n o r d e r t o d e t e r m i n e w h e r e ( w i t h i n t h e o c e a n i c c r u s t o r m a n t l e a l o n e , o r w i t h i n b o t h o f t h e m ) i n t r a s l a b e a r t h q u a k e s o c c u r i n t h e C e n t r a l a n d S o u t h e r n K y u s h u , J a p a n , f i r s t l y, w e a n a l y z e d t h e w a v e f o r m d a t a o b s e r v e d i n t h e C h u g o k u - S h i k o k u r e g i o n , a n d d e t e r m i n e d w h e t h e r t h e y h a v e P - a n d S - w a v e s g u i d e d b y t h e o c e a n i c c r u s t o f t h e P h i l i p p i n e S e a ( P H S ) s l a b o r n o t . S e c o n d l y, t o k n o w t h e i r l o c a t i o n s w i t h i n t h e P H S s l a b w i t h h i g h r e l a t i v e r e s o l u t i o n s , w e r e l o c a t e d e a r t h q u a k e s t h o u g h t t o h a v e o c c u r r e d w i t h i n t h e P H S s l a b b y D o u b l e - D i f f e r e n c e h y p o c e n t e r d e t e r m i n a t i o n . T h e r e s u l t s a r e a s f o l l o w s : ( 1 ) I n t h e n o r t h p a r t o f t h e s t u d y a r e a , s e v e r a l i n t r a s l a b e a r t h q u a k e s o c c u r r e d w i t h i n t h e o c e a n i c c r u s t , a n d i n t h e s o u t h p a r t , t h e y o c c u r r e d w i t h i n t h e o c e a n i c m a n t l e . ( 2 ) I t i s n o t c l e a r w h e t h e r e a r t h q u a k e s o c c u r r e d a l s o w i t h i n t h e o c e a n i c m a n t l e i n t h e n o r t h p a r t a n d w i t h i n t h e o c e a n i c c r u s t i n t h e s o u t h p a r t . ( 3 ) W e r e c o g n i z e d t h e d o u b l e s t r u c t u r e o f s e i s m i c i t y a t s e v e r a l c r o s s - s e c t i o n s i n t h e s t u d y a r e a .
To k n o w t h e p o s s i b i l i t y o f e x i s t e n c e s o f s o - c a l l e d d o u b l e s e i s m i c z o n e s i n t h i s r e g i o n , i t i s i m p o r t a n t t o a n a l y z e t h i s d o u b l e s t r u c t u r e i n d e t a i l o r t o c l a r i f y a t t e n u a t i o n , v e l o c i t y a n d t e m p e r a t u r e s t r u c t u r e s o f t h e P H S s l a b i n t h e K y u s h u r e g i o n . K e y w o r d s : P h i l i p p i n e S e a s l a b , d e h y d r a t i o n e m b r i t t l e m e n t , g u i d e d w a v e s , D o u b l e - D i f f e r e n c e h y p o c e n t e r d e t e r m i n a t i o n , d o u b l e s e i s m i c z o n e
§ 1 . は じ め に ス ラ ブ 内 地 震 は , 沈 み 込 む 海 洋 地 殻 内 で 起 こ る も の と , マ ン ト ル 内 で 起 こ る も の と に わ け ら れ る [ 例 え ば , Ya m a s a k i a n d S e n o ( 2 0 0 3 ) な ど . 以 下 前 者 を ス ラ ブ 地 殻 地 震 , 後 者 を ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 と 呼 ぶ ]. ス ラ ブ 形 状 を 推 定 す る , あ る い は ス ラ ブ 内 地 震 の 発 生 原 因 を 考 え る 上 で , こ れ ら が ど こ で 起 こ っ て い る の か を 明 ら か に す る こ と は 非 常 に 重 要 で あ る . こ れ ま で に 西 南 日 本 に 沈 み 込 む フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト に 関 す る 地 震 活 動 に つ い て さ ま ざ ま な 研 究 が な さ れ て い る が , そ の う ち , 関 東 や 東 海 , 中 国 四 国 地 方 の 地 震 活 動 や 沈 み 込 む ス ラ ブ の 形 状 に つ い て は か な り 詳 し く 調 べ ら れ て い る . こ れ ら の 地 域 で は , ス ラ ブ が 低 角 に 沈 み こ ん で お り [ 例 え ば , 石 川 ( 2 0 0 1 )], 紀 伊 半 島 下 に は 二 重 深 発 地 震 面 [ S e n o e t a l . ( 2 0 0 1 )], あ る い は 断 裂 し た ス ラ ブ の 重 な り [ 三 好 ・ 石 橋 ( 2 0 0 4 )] が 見 つ か っ て い る . 一 方 , 九 州 地 方 で は , 他 の フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 沈 み 込 み 帯 と は 異 な り , ス ラ ブ は 高 角 に 沈 み こ ん で い る . か つ て は 九 州 地 方 で も 二 重 深 発 地 震 面 の 存 在 が 指 摘 さ れ
た [ 石 川 ( 1 9 8 5 )] が , そ の 後 の 研 究 結 果 [ 例 え ば , 高 橋 ( 1 9 8 6 ) な ど ] で 否 定 さ れ た . ま た , ス ラ ブ の 形 状 に つ い て は , 最 深 地 震 の 分 布 や 各 深 度 で の 地 震 活 動 度 が 不 連 続 に 変 わ る こ と か ら , ス ラ ブ の 断 裂 や ブ ロ ッ ク 構 造 が 指 摘 さ れ て い る [ 例 え ば , 石 原 ・ 吉 田 ( 1 9 9 2 ), 角 田 ・ 他 ( 1 9 9 1 ), 長 宗 ・ 田 代 ( 1 9 8 9 ) な ど ]. と こ ろ で , ス ラ ブ 形 状 を 地 震 活 動 の み に よ っ て 推 定 す る 場 合 に は 注 意 が 必 要 で あ る . ス ラ ブ 内 地 殻 地 震 が 起 こ っ て お ら ず ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 の み が 起 こ っ て い る 場 合 に は , ス ラ ブ 上 面 が 実 際 よ り も 深 く 見 積 も ら れ る か ら で あ る . ま た , 地 域 に よ っ て 活 動 の 頻 度 や 位 置 が 異 な る 場 合 で は , ス ラ ブ の 形 状 の 地 域 差 ( ブ ロ ッ ク 構 造 , 断 裂 な ど ) と し て 認 識 さ れ て し ま う 可 能 性 が あ る . 上 で 述 べ た よ う な 九 州 地 方 の ス ラ ブ 形 状 は ス ラ ブ 内 地 震 活 動 に よ っ て 決 め ら れ て い る が , 九 州 地 方 に お い て , ス ラ ブ 内 地 震 が ス ラ ブ の ど こ で 起 こ っ て い る の か は よ く わ か っ て お ら ず , こ れ を 知 る こ と は 非 常 に 重 要 で あ る . 一 方 , O b a r a ( 2 0 0 2 ) は 低 周 波 微 動 が ト ラ フ 軸 に 平 行 に 分 布 す る こ と を 発 見 し た ( F i g . 1 参 照 ). 低 周 波 微 動 と は , 周 波 数 が 数 H z 程 度 で 振 幅 の 非 常 に 小 さ な 波 動 が 数
時 間 か ら 数 週 間 続 く 現 象 で あ る . そ の 震 源 の 深 さ は 3 0 k m 程 度 で あ り , プ レ ー ト 境 界 も し く は 大 陸 モ ホ 面 付 近 で 発 生 し て い る と 考 え ら れ る . そ の 詳 し い メ カ ニ ズ ム は わ か っ て い な い も の の , 震 源 位 置 が 時 間 的 ・ 空 間 的 に 移 動 す る こ と や ス ラ ブ 内 地 震 の 直 上 で 起 こ っ て い る こ と な ど か ら , ス ラ ブ の 脱 水 に よ り 発 生 し た 流 体 が 関 わ っ て い る と 考 え ら れ て い る [ 例 え ば , M i y a z a w a a n d M o r i ( 2 0 0 5 )]. こ の よ う な 低 周 波 微 動 が , 関 東 地 方 ・ 四 国 地 方 東 部 ・ 九 州 地 方 中 南 部 で は 観 測 さ れ て い な い ( F i g . 1 参 照 ). こ の 理 由 と し て , S e n o a n d Ya m a s a k i ( 2 0 0 3 ) は , こ れ ら の 地 域 に 沈 み 込 ん で い る 海 洋 地 殻 が 通 常 の 玄 武 岩 質 の 海 洋 地 殻 で な く , 含 水 鉱 物 を あ ま り 多 く 含 ま な い 花 崗 岩 質 の 地 殻 で あ る た め , 海 洋 地 殻 か ら の 脱 水 が 少 な い か ら で あ る と し た . 彼 ら は , ス ラ ブ 地 殻 地 震 と ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 の 原 因 が ス ラ ブ 内 の 含 水 鉱 物 の 脱 水 不 安 定 で あ る [ 例 え ば , H a c k e r e t a l . ( 2 0 0 3 ), K i r b y e t a l . ( 1 9 9 6 ), Ya m a s a k i a n d S e n o( 2 0 0 3 ) な ど ] と の 仮 定 の う え で , 上 述 の 低 周 波 微 動 の 起 こ っ て い な い 地 域 で は 海 洋 地 殻 か ら の 脱 水 が
少 な く , ス ラ ブ 地 殻 地 震 は 起 こ っ て い な い ( ス ラ ブ 内 地 震 は す べ て ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 で あ る ) の で は な い か と 考 え た . さ ら に , 上 記 の 地 域 の う ち , 九 州 南 部 1 0 0 k m 以 浅 以 外 の 場 所 で こ の こ と が 正 し い こ と を 示 し た . 彼 ら に よ れ ば , 関 東 地 方 に つ い て は , ス ラ ス ト 地 震 帯 直 下 の 二 重 面 上 面 の 地 震 の 観 測 波 形 の 特 徴 [ 堀 ( 1 9 9 7 )] か ら , ス ラ ブ 地 殻 地 震 は 起 こ っ て い な い と 考 え ら れ る . ま た , 四 国 東 部 に つ い て は , ス ラ ブ 内 地 震 が マ ン ト ル 内 で の み 起 こ っ て い る こ と は 知 ら れ て い た[ 例 え ば ,K o d a i r a e t a l . ( 2 0 0 2 ), 蔵 下 ・ 他 ( 2 0 0 2 ) な ど ]. 西 南 日 本 の 他 の 地 域 で は , 低 周 波 微 動 が 起 こ っ て お り [ O b a r a ( 2 0 0 2 )], ス ラ ブ 内 地 震 は ほ と ん ど が 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ て い る [ H o r i e t a l . ( 1 9 8 5 ), O h k u r a ( 2 0 0 0 ) な ど ] と 考 え ら れ る が , 関 東 地 方 や 四 国 地 方 東 部 で は 対 照 的 に 低 周 波 微 動 が 起 こ っ て お ら ず , ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 起 こ っ て い な い の で あ る . 九 州 南 部 に つ い て は ,1 0 0 k m よ り 深 い 地 震 に つ い て は d o w n - d i p t e n s i o n 型 と い え る 地 震 が 卓 越 し て い る こ と [ 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 ) や 後 藤 ・ 他 ( 2 0 0 1 )] か ら , ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 の み が 起 こ っ て い る と 考 え ら れ る が ,1 0 0 k m 以 浅 の 地 震 が ス ラ ブ の ど こ で 起 こ っ て い る
の か は ま だ よ く わ か っ て い な い . そ こ で 今 回 は , 九 州 地 方 中 南 部 に お け る ス ラ ブ 内 地 震 が , 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ て い る か 否 か を 調 べ た . § 2 . 解 析 法 と デ ー タ 2 . 1 海 洋 地 殻 に ト ラ ッ プ さ れ た 後 続 波 の 解 析 海 洋 地 殻 の よ う な 低 速 層 内 で 地 震 が 起 こ る と , そ こ を 伝 わ っ て き た 波 ( F i g . 3 の 点 線 ) が そ の 下 の 高 速 層 内 を 伝 わ る 実 体 波( 同 図 の 実 線 )の あ と に 観 測 点 に 到 達 す る . こ の よ う な 地 震 波 を 低 速 度 層 が 浅 く な る 方 向 で 観 測 す る と , マ ン ト ル を 通 っ て き た 小 振 幅 の P , S 波 の 後 ろ に そ れ ぞ れ の 顕 著 な 後 続 相 を 持 つ 波 形 が 得 ら れ る .す な わ ち , そ の よ う な 波 形 が 海 洋 地 殻 の 浅 く な る 方 向 , つ ま り プ レ ー ト の 浅 く な る 方 向 で 観 測 さ れ れ ば , そ の 地 震 は 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た 可 能 性 が 高 い の で あ る . た だ し , こ の よ う な 後 続 波 が 存 在 す る た め に は , 震 源 と 観 測 点 の 間 で 海 洋 地 殻 と 大 陸 地 殻 が 接 し て い る 必 要 が あ る . 以 下 , こ の よ う な 地 震 波 を 単 に 後 続 波 と 呼 ぶ . 今 回 の 研 究 対 象 で あ る 九 州 中 南 部 の 地 震 で は , プ レ ー ト の 浅 く な る 方 向 は 北 東 か ら 南 東 で あ る が , 観 測 点 分 布
を 考 え る と 後 続 波 が 期 待 で き る の は 主 に 四 国 西 部 の 観 測 点 で あ る . そ こ で 四 国 か ら 中 国 地 方 に か け て の 観 測 点 で 後 続 波 が 確 認 で き る か 調 べ , 以 下 の 点 に 注 意 し て , そ の 地 震 が ス ラ ブ の 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た も の で あ る か 否 か を 決 め た . 1 ) 深 さ が 5 0 - 6 0 k m よ り 深 い 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た 地 震 に つ い て は , 海 洋 地 殻 が 相 転 移 し て 低 速 度 層 で は な く な り , 後 続 波 が 見 ら れ な い 可 能 性 が あ る [ H o r i( 1 9 9 0 ) な ど ]. つ ま り , 今 回 の 解 析 で は 深 さ が 7 0 k m を 超 え る よ う な 地 震 が ス ラ ブ の ど こ で 起 こ っ て い る の か は 議 論 で き な い か も し れ な い . ま た , 海 側 で 起 こ っ た 地 震 や 南 側 の 地 震 で も , パ ス が 存 在 せ ず に 後 続 波 が 見 ら れ な い 可 能 性 が あ る . 2 ) 震 源 が 陸 側 の モ ホ 面 よ り も 浅 く , 震 源 と 観 測 点 の 間 で 海 洋 地 殻 と 大 陸 地 殻 が 接 し て い る 場 合 , ス ラ ブ が 深 く な る 方 向 で あ る 九 州 西 部 の 観 測 点 で も 顕 著 な 後 続 波 が 確 認 さ れ る こ と が 予 想 さ れ る . 3 ) こ の 解 析 方 法 で は , あ る 地 震 が ス ラ ブ の 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た か 否 か は 推 定 で き る が , そ れ が ス ラ ブ 内 地 震 か ス ラ ブ の 海 洋 地 殻 上 面 付 近 で 起 き た プ レ ー ト 境 界 地 震
か は わ か ら な い . こ れ を 決 め る に は , 震 源 メ カ ニ ズ ム な ど の 情 報 が 必 要 で あ る . 調 べ た 地 震 は , 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 ) の 附 表 1 で C D の ラ ベ ル の あ る も の の 内 , 深 さ 3 0 k m 以 上 , マ グ ニ チ ュ ー ド 3 . 0 以 上 の も の で あ る . そ の 期 間 は 1 9 9 6 年 5 月 か ら 1 9 9 9 年 1 0 月 ,北 緯 3 0 . 4 7 9 度 か ら 3 2 . 4 9 2 度 ,東 経 1 3 0 . 2 1 5 度 か ら 1 3 1 . 9 2 7 度 で あ り , 全 部 で 4 3 個 あ る . な お , 今 回 調 べ た 地 震 に は 深 さ の 上 限 は 設 け て い な い . 解 析 に 用 い た 地 震 の 震 央 分 布 を , 波 形 を 調 べ た 観 測 点 と と も に F i g . 4 に 示 す . な お , こ れ ら の 地 震 に つ い て は , 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 ) に よ っ て メ カ ニ ズ ム が 求 め ら れ て い る . 波 形 デ ー タ は , 全 国 地 震 デ ー タ 等 利 用 系 シ ス テ ム で 公 開 さ れ て い る イ ベ ン ト 波 形 デ ー タ を 調 べ た . 波 形 を 調 べ る 具 体 的 な 手 順 は 以 下 の と お り で あ る . 1 ) 波 形 デ ー タ を , 中 国 ・ 四 国 地 方 と 九 州 地 方 の も の に 分 け る . 2 ) そ れ ぞ れ の 地 域 に つ い て , 波 形 を 震 央 距 離 順 に 並 べ る . 3 )後 続 波 の 有 無 が 調 べ や す い よ う に ,S / N の よ い 波 形 を 優 先 し て 適 度 に 間 引 く .
4 ) 中 国 ・ 四 国 地 方 の 観 測 点 の 波 形 の 後 続 波 の 有 無 を 判 断 す る . こ の と き , 後 続 波 の 見 か け 速 度 が 海 洋 地 殻 の そ れ と ほ ぼ 一 致 し , 九 州 地 方 の 観 測 点 の 波 形 に 同 じ よ う な 後 続 波 が 見 ら れ な い よ う な 場 合 , こ の 波 が 海 洋 地 殻 を 通 っ て き た も の で あ り , 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た 地 震 で あ る 可 能 性 が 高 い . こ の よ う に し て 後 続 波 の 有 無 が 判 断 で き た 後 , そ れ ら の 地 震 が 地 震 面 の ど こ に 位 置 し て い る の か を 知 る 必 要 が あ る . と こ ろ が , 気 象 庁 の 一 元 化 震 源 で は , 特 に 海 側 で 地 震 面 が 大 き く 膨 ら ん で お り , 基 準 の 地 震 面 に 用 い る に は 精 度 が 足 り な い ( F i g . 2 参 照 ). そ こ で , よ り 相 対 精 度 の よ い 震 源 を 得 る た め に , D o u b l e - D i f f e r e n c e 法 に よ る 震 源 再 決 定 を 行 っ た . 2 . 2 D o u b l e - D i f f e r e n c e 法 に よ る 震 源 再 決 定 D o u b l e - D i f f e r e n c e 震 源 決 定 法 は W a l d h a u s e r a n d E l l s w o r t h ( 2 0 0 0 ) に よ っ て 開 発 さ れ た 震 源 決 定 法 で あ る . 波 線 が ほ ぼ 共 通 な 地 震 の ペ ア の 走 時 差 の , 観 測 値 と 計 算 値 の 差 が 最 小 に な る よ う 地 震 を 決 め る こ と か ら こ の 名 が つ い て い る . こ れ に よ り , 速 度 構 造 な ど の 影 響 が 小
さ く , 相 対 位 置 の 精 度 が 高 い 震 源 が 得 ら れ る . 用 い た デ ー タ は , 次 の 条 件 を 満 た す 地 震 の 気 象 庁 の 読 み 取 り 値 デ ー タ で あ る . 1 ) 期 間 : 1 9 9 6 年 1 月 か ら 2 0 0 1 年 1 2 月 2 ) 震 源 : 北 緯 3 0 ‐ 3 3 度 , 東 経 1 3 0 - 1 3 3 度 , 深 さ 2 5 k m 以 上 3 ) P 波 と S 波 の 読 み 取 り 値 が あ わ せ て 8 個 以 上 こ の よ う な 条 件 で 選 ん だ 地 震 の 数 は 1 2 1 1 3 個 で あ る . こ れ ら の 地 震 を あ る 距 離 以 内 に あ る も の 同 士 を ペ ア に し , そ の 数 が 一 定 数 以 上 に な っ た も の 8 4 5 3 個 が D o u b l e - D i f f e r e n c e 震 源 決 定 プ ロ グ ラ ム ( h y p o D D ) へ の 入 力 と な る .最 終 的 に 再 決 定 さ れ た 地 震 の 数 は 8 1 4 5 個 で あ る . § 3 . 結 果 後 続 波 の 見 ら れ た 地 震 波 形 の 例 を F i g . 5 -( a )に 示 す . こ の 地 震 を 含 め , P 波 の み か け 速 度 が 約 8 k m / s e c で あ る の に 対 し て , 確 認 さ れ た 後 続 波 の み か け 速 度 は 6 . 5 - 7 . 0 k m / s e c 程 度 で あ り , 後 続 波 に 関 す る 過 去 の 研 究
[ H o r i( 1 9 9 0 ),O h k u r a( 2 0 0 0 )な ど ]に 調 和 的 で あ る .
地 方 の 観 測 点 で は 後 続 波 が 見 ら れ な い[ F i g . 5 -( b )参 照 ]. こ の 後 続 波 は P 波 だ け で な く S 波 に も 同 様 の も の が 見 ら れ る . S 波 の 速 度 お よ そ 4 . 5 k m / s e c に 対 し , S 波 の 後 続 波 の 速 度 は 3 . 6 - 4 . 0 k m / s e c ) で あ る . S P , P S 変 換 波 な ど で は , S 波 の 後 続 波 を 説 明 で き な い た め , こ の 後 続 波 が ス ラ ブ の 海 洋 地 地 殻 に ト ラ ッ プ さ れ た も の で あ り , 後 続 波 の 見 ら れ た 8 個 の 地 震 は ス ラ ブ の 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た 可 能 性 が 高 い . 後 続 波 の 解 析 結 果 を T a b l e 1 に 示 す . こ の よ う に , 後 続 波 の 有 無 が 判 断 で き な か っ た 地 震 が 相 当 数 あ る . こ れ は , 中 国 ・ 四 国 の イ ベ ン ト 波 形 デ ー タ が な い , も し く は 波 形 の ノ イ ズ が 大 き く 判 断 が 難 し か っ た た め で あ る . 後 続 波 の 見 ら れ た 8 個 の 地 震 が ス ラ ブ 地 殻 地 震 か ど う か を 決 め る た め に , 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 ) に よ っ て 決 め ら れ た メ カ ニ ズ ム を 調 べ た . F i g . 7 は 後 続 波 の 見 ら れ た 8 個 す べ て の 地 震 と , 見 ら れ な か っ た 一 部 の 地 震 の メ カ ニ ズ ム 解 で あ る . ま ず , 後 続 波 の 有 無 と メ カ ニ ズ ム 解 と の 間 に 系 統 的 な 関 係 は な い よ う に 思 わ れ る . 後 続 波 の 見 ら れ た 地 震 に つ い て , プ レ ー ト 境 界 地 震 の 可 能 性 の あ る 地 震 は , 低 角 逆 断 層 型 の メ カ ニ ズ ム 解 を 示 す 丸 で 囲 ん だ 二
つ で あ る . 他 の 6 個 の 地 震 は そ の 可 能 性 は 低 く , ス ラ ブ 地 殻 地 震 で あ る と 考 え ら れ る . こ れ ら の 地 震 が , 再 決 定 前 後 の 地 震 面 の ど こ に 位 置 す る の か を F i g . 8 と F i g . 9 に 示 す . F i g . 8 が 震 源 再 決 定 前 , F i g . 9 が 再 決 定 後 で あ る . た だ し , 後 続 波 を 解 析 し た 地 震 を 含 む 一 部 の 地 震 は ,震 源 計 算 の 過 程 で 省 か れ て い る . 再 決 定 後 で は 地 震 面 が 薄 く な っ て お り , 相 対 的 な 震 源 決 定 精 度 が よ く な っ て い る こ と が わ か る . ま た , 断 面 図 で は 震 源 分 布 が 二 重 構 造 を 示 し て い る 部 分 も あ る . § 4 . 議 論 4 . 1 震 源 分 布 の 二 重 構 造 現 在 , 九 州 地 方 で は 二 重 深 発 地 震 面 は 存 在 し な い と い わ れ て い る [ 例 え ば , 後 藤 な ど ( 2 0 0 1 ) な ど ]. 今 回 の 震 源 再 決 定 に 見 ら れ る 分 布 ( F i g . 9 の 断 面 A , B , E ) が い わ ゆ る 二 重 地 震 面 で あ る か 否 か を 決 め る に は 慎 重 な 議 論 が 必 要 で あ る . フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 沈 み 込 み 帯 の 他 の 地 域 で は , 紀 伊 半 島 に お い て 二 重 地 震 面 の 存 在 が 議 論 さ れ て い る . H o r i e t a l . ( 1 9 8 5 ) は こ の 地 域 の ス ラ ブ 内 地 震 を 調 べ ,
後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 が 存 在 す る こ と を 発 見 し た . こ れ ら の 地 震 は お お む ね 5 0 k m 以 深 に 位 置 し て い る た め , 彼 ら は こ れ ら が 相 転 移 し て 低 速 度 層 で は な く な っ た 海 洋 地 殻 内 で 起 き た も の で あ る と 解 釈 し た . こ れ に 対 し て , S e n o e t a l . ( 2 0 0 1 ) は こ の 地 域 の ス ラ ブ 温 度 構 造 や 速 度 構 造 か ら , こ れ ら の 地 震 が ス ラ ブ マ ン ト ル で 起 こ っ た 地 震 で あ り , 後 続 波 が 見 ら れ 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ た と 考 え ら れ る 地 震 と と も に 二 重 地 震 面 を 形 成 し て い る と 考 え た . 一 方 , 三 好 ・ 石 橋 ( 2 0 0 4 ) は , 震 源 分 布 の 二 重 構 造 の 見 ら れ る 地 域 を 境 に 震 源 分 布 や 起 震 応 力 が 異 な っ て い る こ と か ら , こ の 構 造 が ス ラ ブ の 重 な り で あ る と し て い る . 九 州 地 方 に お け る 今 回 の 結 果 で は , 二 重 構 造 の 上 面 と 下 面 は 1 0 k m 程 度 離 れ て お り ,地 震 面 全 体 の 厚 さ は 5 0 k m に 及 ぶ . こ れ は 一 般 的 な フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 海 洋 地 殻 の 厚 さ [ 7 k m 程 度 , K o d a i r a e t a l . ( 2 0 0 2 ) な ど ] を 超 え て い る . さ ら に , 研 究 領 域 の 北 側 の E に お い て は 二 重 構 造 の 上 面 に 後 続 波 の 見 ら れ る 地 震 が 位 置 し , 南 側 の B の 領 域 で は 下 面 に 後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 の み が 存 在 し て い る . し か し , 今 回 の 結 果 に 見 ら れ る 二 重 構 造 は , 九 州 中 南 部 全 域 に 見 ら れ る わ け で は な く , 二 重 構 造 を 示
す 地 域 と そ う で な い 地 域 が 繰 り 返 さ れ て い る . こ の よ う な 分 布 に 対 し て は , い く つ か の 解 釈 が 可 能 で あ る . ひ と つ は , 紀 伊 半 島 下 に お け る 三 好 ・ 石 橋 ( 2 0 0 4 ) の 解 釈 と 同 じ よ う に , こ の 二 重 面 は ス ラ ブ の 断 裂 に よ る 見 か け の も の と す る 解 釈 で あ る . 九 州 地 方 で は , フ ィ リ ピ ン 海 ス ラ ブ が 短 冊 状 の ブ ロ ッ ク 構 造 を し て い る と い う 研 究 結 果 が あ る た め ,[ 例 え ば , 石 原 ・ 吉 田 ( 1 9 9 2 ), 長 宗 ・ 田 代 ( 1 9 8 9 ) な ど ] 二 重 面 が 見 か け 上 の も の で あ る 可 能 性 が あ る . 彼 ら は , 今 回 の 研 究 領 域 の D , E , F に あ た る 地 域 に つ い て 議 論 を し て い る . そ こ で , こ こ で は 領 域 E の 二 重 面 に つ い て 議 論 す る .F i g . 8 に よ る と , 領 域 D , F の 地 震 面 と E の 上 側 の 地 震 面 の 断 面 図 上 で の 位 置 は ほ ぼ 一 致 し て い る . し た が っ て , こ の 二 重 面 が ス ラ ブ の 断 裂 に よ る も の だ と す る と 領 域 E の 内 部 に 周 り よ り 高 角 度 で 沈 み 込 ん で い る ブ ロ ッ ク が 存 在 し て い る と い う こ と に な る . と こ ろ が 長 宗 ・ 田 代 ( 1 9 8 9 ) や 石 原 ・ 吉 田 ( 1 9 9 2 ) の 提 唱 す る ブ ロ ッ ク 構 造 で は , そ の よ う な 小 さ な ブ ロ ッ ク は 提 唱 さ れ て い な い . 長 宗 ・ 田 代 ( 1 9 8 9 ) は D , E , F 領 域 を そ れ ぞ れ ひ と つ の ブ ロ ッ ク と し て い る . ま た , 石 原 ・ 吉 田 ( 1 9 9 2 ) は 長 宗 ・ 田 代 ( 1 9 8 9 ) よ り 微 細 な ブ ロ
ッ ク 構 造 を 提 唱 し て い る も の の , 今 回 の 領 域 D と 領 域 E の 南 半 分 に 相 当 す る ブ ロ ッ ク Ⅲ と , 領 域 E の 北 半 分 と 領 域 F に 相 当 す る ブ ロ ッ ク Ⅱ が 提 唱 さ れ て い る . し た が っ て 彼 ら の 提 唱 す る ブ ロ ッ ク 構 造 で は 今 回 の 二 重 構 造 を ス ラ ブ の 重 な り と し て 説 明 で き ず , 領 域 E 内 に 新 た に 小 さ な ブ ロ ッ ク を 考 え る 必 要 が あ る .そ こ で 領 域 E に つ い て , さ ら に 詳 し く 調 べ て み る .F i g . 1 0 は , 領 域 E に つ い て 幅 約 1 0 k m の 投 影 面 を 半 分 ず つ ず ら し な が ら 断 面 を 示 し た も の で あ る . こ れ に よ る と , 地 震 面 の 二 重 構 造 は 幅 を 小 さ く と っ て も 見 ら れ る . 重 な り に よ る 見 か け の 二 重 面 で あ る と す る と 幅 数 キ ロ の ブ ロ ッ ク を 考 え ね ば な ら ず , そ の 可 能 性 は 低 い と 思 わ れ る . 今 後 は , こ の 領 域 を 含 む 地 域 で メ カ ニ ズ ム を 詳 し く 解 析 し , 二 重 面 の 南 北 で 系 統 的 な 応 力 状 態 の 変 化 が な い か を 調 べ な け れ ば な ら な い . 一 方 , こ の 二 重 構 造 は ス ラ ブ の 重 な り に よ る も の で は な く , 単 一 ス ラ ブ 内 で 二 つ の 地 震 発 生 層 が あ る た め と 考 え る こ と も で き る . こ の 場 合 , 二 重 構 造 の 見 ら れ る 地 域 の 地 震 面 は 厚 さ が 5 0 k m 程 度 あ る た め , 少 な く と も 下 面 の 地 震 活 動 は 海 洋 マ ン ト ル 内 で 起 こ っ て い る と 考 え ら れ る . ま た , 北 側 の 領 域 に お い て , 上 面 の 地 震 に は 後 続 波
の 見 ら れ る 地 震 が 含 ま れ て い る . す な わ ち , こ の 二 重 構 造 は ス ラ ブ 地 殻 地 震 と ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 の 両 方 が 起 こ っ て い る こ と を 示 し て い る と 解 釈 で き る の で あ る . と こ ろ で , ス ラ ブ 内 地 震 の 原 因 が 含 水 鉱 物 の 脱 水 で あ る と す る と , 二 重 地 震 面 が 存 在 す る た め に は , ス ラ ブ が 沈 み 込 む 前 に 海 洋 地 殻 と 海 洋 マ ン ト ル の 両 方 が 含 水 化 し て い る 必 要 が あ る . 海 洋 地 殻 部 分 に 関 し て は , 中 央 海 嶺 に お け る 熱 水 循 環 で 説 明 で き る . ま た , S e n o a n d Ya m a n a k a ( 1 9 9 6 ) は , プ レ ー ト が プ ル ー ム 上 を 通 過 す る 際 に 海 洋 マ ン ト ル 部 分 が 蛇 紋 岩 化 さ れ る と し て い る .さ ら に S e n o e t a l . ( 2 0 0 1 ) は , 背 弧 火 成 活 動 に よ っ て マ ン ト ル が 蛇 紋 岩 化 さ れ る 可 能 性 を 指 摘 し た . 今 回 , 二 重 構 造 の 見 ら れ る E の 領 域 は 九 州 パ ラ オ 海 嶺 の 延 長 部 に 位 置 し て い る . こ の 場 合 ,海 嶺 が 伊 豆 - 小 笠 原 弧 と 合 体 し て い た 時 期 の 火 山 活 動 に よ っ て , こ の 領 域 の マ ン ト ル 部 分 が 蛇 紋 岩 化 さ れ た 可 能 性 が あ る . そ し て , マ ン ト ル の 蛇 紋 岩 化 が D , F の 領 域 で 起 こ っ て い な い と す る と , 今 回 の よ う な 局 地 的 な 二 重 構 造 を 説 明 で き る . 今 後 , こ の 地 域 の ス ラ ブ 温 度 構 造 な ど を 推 定 し , ス ラ ブ の 脱 水 が 起 こ り う る の か を 議 論 す る 必 要 が あ る だ ろ う .
4 . 2 後 続 波 の 有 無 の 南 北 の 差 後 続 波 の 有 無 の 分 布 に は , 水 平 方 向 の 差 異 も 認 め ら れ る . す な わ ち , 後 続 波 の 見 ら れ た 地 震 は , 研 究 領 域 の 北 側 ( D , E , F ) に の み 存 在 し , 南 側 ( A , B , C ) に は 存 在 し な い . こ れ に は 次 の よ う な 理 由 が 考 え ら れ る . 1 ) ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 北 側 で の み 起 こ っ て い る . 2 ) 実 際 に は ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 南 側 で も 起 こ っ て い る が , ス ラ ブ の 不 連 続 構 造 や 観 測 点 か ら の 距 離 に よ っ て 後 続 波 の パ ス が 存 在 し 得 な か っ た . 3 ) 南 側 で は , 海 洋 地 殻 が 相 転 移 し , 低 速 層 で な く な っ た と こ ろ で ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 起 こ っ て い る . 4 ) 南 側 で は , 今 研 究 で 後 続 波 を 解 析 し た 地 震 に ス ラ ブ 地 殻 地 震 が な か っ た . 後 続 波 の 有 無 の 分 布 が 変 わ る 境 界 で あ る F i g . 8 や F i g . 9 の C と D の 境 界 は , 過 去 の 研 究 で ス ラ ブ の 断 裂 や ブ ロ ッ ク 構 造 境 界 の 一 つ と さ れ た も の と ほ ぼ 一 致 す る . し た が っ て , こ の ス ラ ブ の 不 連 続 が 十 分 大 き い な ら ば , 海 洋 地 殻 も こ こ で 断 裂 し て お り , 地 震 波 が ト ラ ッ プ さ れ ず に 後 続 波 が 見 ら れ な い 可 能 性 が あ る . ま た , ス ラ ブ 内
地 震 の 発 生 様 式 が こ の 境 界 の 南 北 で 変 わ っ て い る な ら ば , こ の 境 界 が 何 ら か の 物 理 状 態 の 違 い を 反 映 し た 境 界 を 示 し て い る 可 能 性 も あ る . ま た ,3 ) や 4 ) の 可 能 性 も あ る . 今 回 後 続 波 の 見 ら れ な か っ た 地 震 で , 二 重 構 造 の 地 震 面 の 下 面 に 存 在 し て い る も の は 4 ) の 可 能 性 が 最 も 高 い よ う に 思 わ れ る . す な わ ち ,そ れ ら が ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 で あ る 可 能 性 が 高 い . 上 下 の 地 震 面 が 合 流 す る 位 置 に 存 在 す る 地 震 に つ い て は , ど の 理 由 で 後 続 波 が 見 ら れ な い か は 判 断 で き な い . 以 下 , 研 究 領 域 の 南 側 と 北 側 に つ い て , ス ラ ブ 内 地 震 が ど こ で 起 こ っ て い る の か を 考 え る . 南 側 で は , 前 述 の 通 り , 後 続 波 の 見 ら れ た 地 震 が 存 在 し な い . 二 重 構 造 の 地 震 面 の 下 面 で 後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 が 起 こ っ て い る こ と か ら , こ の 地 域 で は ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 が 起 こ っ て い る と 思 わ れ る . 地 震 面 の 二 重 構 造 は 見 ら れ る が ,後 続 波 の 見 ら れ る 地 震 が 存 在 し な い た め , 上 面 の 地 震 が ス ラ ブ 地 殻 地 震 で あ る か 否 か は , 今 回 の 解 析 か ら は 明 ら か で は な い . 一 方 , 北 側 で は 二 重 構 造 の 地 震 面 の 上 面 , あ る い は 単 一 の 地 震 面 の 比 較 的 上 側 で 後 続 波 の 見 ら れ る 地 震 が 存 在
し て い る こ と か ら , ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 起 こ っ て い る 可 能 性 が 高 い . E に 存 在 す る 後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 は , そ の 深 さ が 6 6 . 2 k m ( 再 決 定 後 ) で あ り , そ れ 以 深 で 後 続 波 の 見 ら れ る 地 震 が 存 在 し な い こ と か ら , ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 か 相 転 移 後 の 海 洋 地 殻 で 起 き た ス ラ ブ 地 殻 地 震 か 判 断 し が た い . ま た , F に は , 単 一 地 震 面 の 上 側 に 後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 が 存 在 し て い る . こ れ は , こ の 地 震 が 海 側 に 大 き く 外 れ た と こ ろ で 起 き た た め , 後 続 波 の パ ス が 存 在 し 得 ず , 後 続 波 が 見 ら れ な か っ た の だ と 思 わ れ る . こ れ ら 以 外 に , 深 さ が 5 0 - 6 0 k m 程 度 よ り 浅 く , 後 続 波 の 見 ら れ な い 地 震 は 存 在 し て い な い . し た が っ て , ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 が 起 こ っ て い る か ど う か は 後 続 波 の 解 析 か ら は 不 明 で あ る . し か し , 再 決 定 震 源 の 領 域 E に 見 ら れ る 二 重 構 造 が ス ラ ブ の 重 な り に よ る 見 か け 上 の も の で な い と す る な ら ば , こ の 領 域 で は ス ラ ブ 地 殻 地 震 と ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 の 両 方 が 起 こ っ て い る 可 能 性 が 高 い . 4 . 3 低 周 波 微 動 と の 関 係 S e n o a n d Ya m a s a k i ( 2 0 0 3 ) は , 低 周 波 微 動 の 起 こ っ て い な い 地 域 で あ る 九 州 南 部 で は , ス ラ ブ 内 地 震 は 地 殻
内 で は ほ と ん ど 起 こ ら な い と 予 想 し た . 今 回 , 北 側 の 地 域 で は ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 起 こ っ て い る こ と が わ か っ た が , そ れ は S e n o a n d Ya m a s a k i( 2 0 0 3 ) の 予 想 に は 反 す る こ と で あ る . こ の 推 論 は 関 東 や 四 国 で は 成 り 立 っ て い る の で , 推 論 そ の も の が 間 違 っ て い る こ と は 考 え に く い . こ の こ と に 関 し て , 次 の よ う な こ と が 考 え ら れ る . 1 ) 実 際 に は 低 周 波 微 動 が 起 こ っ て い る の に , 九 州 の 東 側( 太 平 洋 底 )の 観 測 点 の 不 足 な ど で 観 測 さ れ て い な い . 2 ) 関 東 な ど と は 違 っ て , ス ラ ブ 内 地 震 が 海 洋 地 殻 内 で も 起 こ っ て い る の に , 低 周 波 微 動 は 起 こ っ て い な い . 3 ) ス ラ ブ 地 殻 地 震 は 九 州 中 南 部 全 域 の 現 象 で は な く , 限 ら れ た 地 域 の も の で あ る . も し く は , 海 洋 地 殻 内 地 震 の 割 合 は ご く 小 さ い も の で あ る . 1 ) に 関 し て , 冒 頭 で 述 べ た よ う に 九 州 地 方 の 地 震 検 知 能 力 は か な り 上 昇 し た . と こ ろ が , F i g . 4 の 気 象 庁 一 元 化 震 源 分 布 を 見 る と , 海 域 に あ た る 地 域 で は 地 震 面 の 厚 さ が 陸 域 に 比 べ 厚 く な っ て い る . こ れ は 九 州 地 方 の 海 域 の 震 源 決 定 精 度 が 依 然 あ ま り 高 く な い こ と を 示 し て い る . 海 域 に お い て , 地 震 検 知 能 力 も 陸 域 , あ る い は 他 の 低 周 波 微 動 発 生 域 に 比 べ て 低 い 可 能 性 が あ る . 九 州 地 方
で は 海 域 で の み 活 動 度 の 低 い 低 周 波 微 動 が 起 こ っ て お り , そ れ が 観 測 さ れ て い な い と い う こ と も 考 え ら れ る . 海 域 で の 地 震 検 知 能 力 の 向 上 , そ し て 後 続 波 の 解 析 の た め に は , さ ら な る 海 底 地 震 計 の 設 置 が 必 要 だ ろ う . 一 方 , 2 ) に 関 し て , 九 州 地 方 で は 関 東 や 四 国 と 違 い ス ラ ブ は 高 角 に 沈 み こ ん で い る . ま た , ス ラ ブ に 働 く 力 が 複 雑 で あ る と の 報 告 [ 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 )] も あ り , 関 東 や 四 国 東 部 と は 異 な っ た 現 象 が 起 こ っ て い る の か も し れ な い . 例 え ば , ス ラ ブ の 脱 水 に よ っ て 発 生 し た 流 体 が 陸 側 プ レ ー ト に そ れ ほ ど 入 ら ず , 大 部 分 が 境 界 を 伝 っ て 移 動 し て お り , 地 震 検 知 能 力 の 高 い 陸 側 で は 低 周 波 微 動 が 発 生 し て い な い 可 能 性 が あ る .も し そ う だ と す る と , こ の こ と は , 日 向 灘 地 震 の よ う な こ の 地 域 に お け る プ レ ー ト 境 界 地 震 が , フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 沈 み 込 む 他 の 地 域 の も の に 比 べ て 比 較 的 規 模 が 小 さ く , 短 い 再 来 周 期 で 起 こ る こ と と 関 係 し て い る の か も し れ な い . こ れ に 関 し て は , 九 州 を 含 め た フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト 沈 み 込 み 帯 全 域 で , ス ラ ブ 由 来 の 流 体 の 挙 動 を 詳 し く 知 る 必 要 が あ る だ ろ う . ま た , そ も そ も , 海 洋 地 殻 の 脱 水 由 来 の 流 体 だ け が 低 周 波 微 動 の 発 生 を 規 定 し て い る の か , と い う 疑
問 も あ る . そ れ を 明 ら か に す る た め に , 低 周 波 微 動 の 発 生 メ カ ニ ズ ム を も っ と 詳 細 に 調 べ る 必 要 が あ る だ ろ う . ま た , 3 ) に 関 し て は , S e n o a n d Ya m a s a k i ( 2 0 0 3 ) の 予 想 が 正 し い と す る と , ス ラ ブ 地 殻 地 震 は 九 州 パ ラ オ 海 嶺 の 延 長 部 で 特 に 起 こ り に く い は ず で あ る .と こ ろ が , F i g . 9 に よ る と , 少 な く と も 2 個 ( そ の う ち の ひ と つ は 正 断 層 型 ) の 地 震 が 九 州 パ ラ オ 海 嶺 の 延 長 部 の ス ラ ブ の 海 洋 地 殻 内 で 起 こ っ て い る よ う で あ る . 発 生 し た の が 海 洋 地 殻 内 か マ ン ト ル 内 か 判 断 の で き る 地 震 が 少 な い た め 今 回 は こ れ 以 上 の 議 論 は で き な い が , 今 後 , 判 断 で き る 地 震 が 増 え れ ば 今 回 の 手 法 を 用 い て 検 討 す る こ と も で き る で あ ろ う . 今 回 は , ス ラ ブ 内 地 震 は ス ラ ブ の 含 水 鉱 物 の 脱 水 不 安 定 に よ っ て 起 こ る と の 前 提 で 議 論 を 行 っ た . こ の 仮 説 が 正 し い の か , あ る い は 九 州 地 方 の ス ラ ブ 内 地 震 に 対 し て も 成 り 立 つ の か を 今 後 確 か め る 必 要 が あ る . 九 州 地 方 の ス ラ ブ で は , 含 水 鉱 物 の 脱 水 が ス ラ ブ の ど こ で 起 こ り う る の か , そ し て , 脱 水 に よ っ て 発 生 し た 流 体 が ど の よ う に 移 動 す る の か を 知 る た め に , 減 衰 構 造 や 速 度 構 造 を 詳 し く 調 べ な け れ ば な ら な い だ ろ う .
§ 5 . ま と め フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 沈 み 込 む 西 南 日 本 に お い て , S e n o a n d Ya m a s a k i ( 2 0 0 3 ) は , 低 周 波 微 動 の 起 こ っ て い な い 地 域 で は ス ラ ブ 内 地 震 は 海 洋 地 殻 内 で は 起 こ ら な い と 予 想 し た . 今 回 は そ れ ら の 地 域 の う ち , 九 州 地 方 中 南 部 に お い て ス ラ ブ 内 地 震 が ど こ で 起 こ っ て い る の か を 解 析 し た . 海 洋 地 殻 に ト ラ ッ プ さ れ た 地 震 波 の 有 無 を 調 べ , さ ら に , そ れ ら の 地 震 が 地 震 面 の ど こ に 位 置 し て い る の か を 高 い 相 対 精 度 で 知 る た め に D o u b l e - D i f f e r e n c e 震 源 再 決 定 を 行 っ た . そ の 結 果 , 研 究 領 域 の 北 側 で は ス ラ ブ 地 殻 地 震 が , 南 側 で は ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 が 起 こ っ て い る こ と が わ か っ た が , 北 側 に お け る ス ラ ブ マ ン ト ル 地 震 , あ る い は 南 側 に お け る ス ラ ブ 地 殻 地 震 が 起 こ っ て い る か 否 か は 今 回 の 解 析 か ら は は っ き り と は わ か ら な か っ た . ま た , 震 源 再 決 定 の 結 果 , 地 震 面 の 二 重 構 造 が 見 ら れ た . こ の う ち , 九 州 パ ラ オ 海 嶺 の 延 長 部 に 見 ら れ た も の は , い わ ゆ る 二 重 地 震 面 に 相 当 す る も の で あ る 可 能 性 が 高 い . 今 後 は , こ の 地 震 面 の 二 重 構 造 に 関 す る 詳 細 な 解 析 を 行 う 必 要 が あ る . ま た , ス ラ ブ の 速 度 構 造 や 温
度 構 造 を 解 明 し な け れ ば な ら な い . 謝 辞 後 続 波 の 解 析 に 用 い た 波 形 デ ー タ は , 気 象 庁 ・ 防 災 科 学 技 術 研 究 所 H i - n e t・ 鹿 児 島 大 学 ・ 九 州 大 学 ・ 京 都 大 学 ・ 高 知 大 学 ・ 東 京 大 学 の も の を 使 わ せ て い た だ き ま し た . ま た , 震 源 再 決 定 に は , W a l d h a u s e r a n d E l l s w o r t h ( 2 0 0 0 )に よ る D o u b l e - D i f f e r e n c e 震 源 決 定 プ ロ グ ラ ム , な ら び に 気 象 庁 に よ る 読 み 取 り 値 デ ー タ を 使 わ せ て い た だ き ま し た . さ ら に , 後 藤 ・ 本 田 ( 2 0 0 1 ) に よ る メ カ ニ ズ ム 解 を 使 わ せ て い た だ き ま し た . 図 の 作 成 に は , 気 象 庁 の 一 元 処 理 に よ る 震 源 デ ー タ を 用 い , G M T ( G e n e r i c M a p p i n g To o l s [ W e s s e l a n d S m i t h ( 1 9 9 5 )]) に よ り 作 成 さ せ て い た だ き ま し た . 記 し て 感 謝 し ま す .
文 献 後 藤 和 彦 ・ 本 田 貴 子 ,2 0 0 1 , 九 州 中 南 部 に 発 生 し た 稍 深 発 地 震 の 発 震 機 構 , 南 九 州 下 の 稍 深 発 地 震 と サ イ ス モ テ ク ト ニ ク ス 平 成 1 1 ・ 1 2 年 度 科 学 研 究 費 補 助 金 基 盤 研 究 C ( 2 ) 研 究 成 果 報 告 書 , 5 1 - 1 0 9 . 後 藤 和 彦・ 本 田 貴 子 ・ 八 木 原 寛 ・ 角 田 寿 喜 ・清 水 洋 ,2 0 0 1 , 南 九 州 に お け る 稍 深 発 地 震 面 の 形 状 と 発 震 機 構 , 月 刊 地 球 , 2 3 , 6 6 4 - 6 6 8 . H a c k e r , B . R ., S . M . P e a c o c k , G . A . A b e r s , S . D . H o l l o w a y , 2 0 0 3 , S u b d u c t i o n f a c t o r y - 2 . A r e i n t e r m e d i a t e - d e p t h e a r t h q u a k e s i n s u b d u c t i n g s l a b s l i n k e d t o m e t a m o r p h i c d e h y d r a t i o n r e a c t i o n s ? , J . G e o p h y s . R e s ., 1 0 8 ( B 1 ), d o i : 1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 1 J B 0 0 1 1 2 9 . 堀 貞 喜 ,1 9 9 7 , 関 東 地 方 下 の フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト 内 地 震 の 発 生 機 構 , 地 震 2 , 5 0 , 2 0 3 - 2 1 3 . H o r i , S . , 1 9 9 0 , S e i s m i c w a v e s g u i d e d b y u n t r a n s f o r m e d o c e a n i c c r u s t s u b d u c t i n g i n t o t h e m a n t l e : t h e c a s e o f t h e K a n t o d i s t r i c t , c e n t r a l J a p a n , Te c t o n o p h y s i c s , 1 7 6 , 3 5 5 - 3 7 6 .
H o r i , S ., H . I n o u e , Y . F u k a o , a n d M . U k a w a , 1 9 8 5 S e i s m i c d e t e c t i o n o f t h e u n t r a n s f o r m e d ' b a s a l t i c ' o c e a n i c c r u s t s u b d u c t i n g i n t o t h e m a n t l e , G e o p h y s . J . R o y . A s t r . S o c ., 8 3 , 1 6 9 - 1 9 7 . 石 川 有 三 ,1 9 8 5 ,九 州 下 の 二 重 深 発 地 震 面 ,地 震 2 ,3 8 , 2 6 5 - 2 6 9 . 石 川 有 三 ,2 0 0 1 ,フ ィ リ ピ ン 海 ス ラ ブ の 形 状 ,地 学 雑 誌 , 1 1 0 ( 4 ), 5 9 2 - 6 0 1 . 石 原 和 彦 ・ 吉 田 明 夫 ,1 9 9 2 , 九 州 下 フ ィ リ ピ ン 海 ス ラ ブ の 形 状 と 地 震 活 動 , 地 震 2 , 4 5 , 4 5 - 5 1 . 角 田 寿 喜 ・ 宮 町 宏 樹 ・ 髙 木 章 雄 ,1 9 9 1 , 九 州 ‐ 琉 球 弧 北 部 域 の 稍 深 発 地 震 , 地 震 2 , 4 4 , 6 3 - 7 4 . K i r b y ,S ., E .R .E n g d h a l , a n d R .D e n l i n g e r ,1 9 9 6 , I n t e r m e d i a t e - d e p t h i n t r a s l a b e a r t h q u a k e s a n d a r c v o l c a n i s m s a s p h y s i c a l e x p r e s s i o n s o f c r u s t a l a n d u p p e r m o s t m a n t l e m e t a m o r p h i s m i n s u b d u c t i n g s l a b s ( O v e r v i e w ) ,i n S u b d u c t i o n To p t o B o t t o m , e d i t e d b y G . E . B e b o u t , D . W . S c h o l l , S . H . K i r b y , a n d J .P .P l a t t ,G e o p h y s .M o n o g e r ,A G U , W a s h i n g t o n D . C ., 9 6 , 1 9 5 - 2 1 4 .
K o d a i r a ,S .,E .K u r a s h i m o ,J .- O .P a r k ,N .T a k a h a s h i , A . N a k a n i s h i , S . M i u r a , T . I w a s a k i , N . H i r a t a , K . I t o a n d Y . K a n e d a , 2 0 0 2 , S t r u c t u r a l f a c t o r s c o n t r o l l i n g t h e r u p t u r e p r o c e s s o f a m e g a t h r u s t e a r t h q u a k e a t t h e N a n k a i t r o u g h s e i s m o g e n i c z o n e , G e o p h y s . J . I n t ., 1 4 9 , 8 1 5 - 8 3 5 . 蔵 下 英 司 ・ 徳 永 雅 子 ・ 平 田 直 ・ 岩 崎 貴 哉 ・ 小 平 秀 一 ・ 金 田 義 行 ・ 伊 藤 潔 ・ 西 田 良 平 ・ 木 村 昌 三 ・ 井 川 猛 ,2 0 0 2 , 四 国 西 部 地 域 に お け る 地 殻 及 び 最 上 部 マ ン ト ル の 地 震 波 速 度 構 造 と 沈 み 込 む フ ィ リ ピ ン 海 プ レ ー ト の 形 状 , 地 震 2 , 5 4 , 4 8 9 - 5 0 5 . 三 好 崇 之 ・ 石 橋 克 彦 ,2 0 0 4 , 震 源 分 布 か ら み た 伊 勢 湾 か ら 四 国 西 部 に か け て の フ ィ リ ピ ン 海 ス ラ ブ の 形 状 , 地 震 2 , 5 7 , 1 3 9 - 1 5 2 . M i y a z a w a , M . a n d J . M o r i , 2 0 0 5 , D e t e c t i o n o f t r i g g e r e d d e e p l o w - f r e q u e n c y e v e n t s f r o m t h e 2 0 0 3 To k a c h i - o k i e a r t h q u a k e ,G e o p h y s .R e s .L e t t .,3 2 , 3 0 7 , d o i : 1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 5 G L 0 2 2 5 3 9 . 長 宗 留 男 ・ 田 代 秀 樹 ,1 9 8 9 , 九 州 下 に お け る 和 達 ‐ ベ ニ オ フ ゾ ー ン の 形 状 , 地 震 2 , 4 2 , 1 3 - 1 9 .
O b a r a ,K . .,2 0 0 2 ,N o n v o l c a n i c d e e p t r e m o r a s s o c i a t e d w i t h s u b d u c t i o n i n s o u t h w e s t J a p a n , S c i e n c e ,2 9 6 , 1 6 7 9 - 1 6 8 1 . O h k u r a , T ., 2 0 0 0 , S t r u c t u r e o f t h e u p p e r p a r t o f t h e P h i l i p p i n e S e a p l a t e e s t i m a t e d b y l a t e r p h a s e s o f u p p e r m a n t l e e a r t h q u a k e s i n a n d a r o u n d S h i k o k u , J a p a n , Te c t o n o p h y s i c s , 3 2 1 , 1 7 - 3 6 . S e n o ,T . a n d Y .Ya m a n a k a ,1 9 9 6 ,D o u b l e s e i s m i c z o n e s , c o m p r e s s i o n a l d e e p t r e n c h ― o u t e r r i s e e v e n t s , a n d s u p e r p l u m e s , i n S u b d u c t i o n To p t o B o t t o m , e d i t e d b y G .E .B e b o u t , D .W .S c h o l l ,S .H .K i r b y , a n d J . P . P l a t t , G e o p h y s . M o n o g e r , A G U , W a s h i n g t o n D . C ., 9 6 , 3 4 7 - 3 5 5 . S e n o , T . a n d T . Ya m a s a k i , 2 0 0 3 , L o w - f r e q u e n c y t r e m o r s , i n t r a s l a b a n d i n t e r p o l a t e e a r t h q u a k e s i n S o u t h w e s t J a p a n - f r o m a v i e w p o i n t o f s l a b d e h y d r a t i o n - , G e o p h y s . R e s . L e t t ., 3 0 , 2 2 , d o i : 1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 3 G L 0 1 8 3 4 9 . S e n o ,T .,D .Z h a o ,Y .K o b a y a s h i a n d M .N a k a m u r a , 2 0 0 1 , D e h y d r a t i o n o f s e r p e n t i n i z e d s l a b m a n t l e :
S e i s m i c e v i d e n c e f r o m s o u t h w e s t J a p a n , E a r t h P l a n e t s S p a c e , 5 3 , 8 6 1 - 8 7 1 . 高 橋 道 夫 ,1 9 8 6 , 九 州 下 の 稍 深 発 地 震 面 の 非 二 重 性 , 地 震 2 , 4 0 , 1 1 5 - 1 1 7 . W a l d h a u s e r , F . a n d W . L . E l l s w o r t h , 2 0 0 0 , A D o u b l e - D i f f e r e n c e E a r t h q u a k e L o c a t i o n A l g o r i t h m : M e t h o d a n d A p p l i c a t i o n t o t h e N o r t h e r n H a y w a r d F a u l t , C a l f o r n i a , B u l l . S e i s m . S o c . A m ., 9 0 , 6 , 1 3 5 3 - 1 3 6 8 . W e s s e l , P . a n d W . H . F . S m i t h , 1 9 9 5 , N e w v e r s i o n o f t h e G e n e r i c M a p p i n g To o l s r e l e a s e d ,E O S T r a n s . A m . G e o p h y s . U n i o n , 7 6 , 3 2 9 . Ya m a s a k i T . a n d T . S e n o , 2 0 0 3 , D o u b l e s e i s m i c z o n e a n d d e h y d r a t i o n e m b r i t t l e m e n t o f t h e s u b d u c t i n g s l a b , J . G e o p h y s . R e s . , 1 0 8 , 2 2 1 2 , d o i : 1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 2 J B 0 0 1 9 1 8 .
F i g . 1 I n d e x m a p o f s t u d y a r e a [ m o d i f i e d S e n o a n d Ya m a s a k i ( 2 0 0 3 ) ] . P o i n t s i n t h e s t u d y a r e a m a p s h o w t h e s e i s m i c i t y d e e p e r t h a n 2 8 . 0 k m . B a t h y m e t r i c m a p i s a f t e r O k i n o e t a l . ( 1 9 9 9 ) . G r a y z o n e s i n d i c a t e t h e d i s t r i b u t i o n o f l o w f r e q u e n c y t r e m o r s [ L F T, O b a r a ( 2 0 0 2 ) ] . L F T i s n o t o b s e r v e d i n t h e s t u d y a r e a a n d c i r c l e d a r e a . F i g . 2 D i s t r i b u t i o n o f h y p o c e n t e r s d e e p e r t h a n 2 8 k m d e t e r m i n e d b y J a p a n M e t r o l o g i c a l A g e n c y ( J M A ) . To p : e p i c e n t e r s a n d t h e b o r d e r o f t h e c r o s s - s e c t i o n f o r b o t t o m f i g u r e . B o t t o m : h y p o c e n t e r d i s t r i b u t i o n o n t h e v e r t i c a l c r o s s - s e c t i o n . T h e w i d t h f o r p r o j e c t i o n i s a b o u t 2 0 k m . F i g . 3 R a y p a t h s o f t h e i n i t i a l a n d t h e l a t e r p h a s e . S o l i d a n d d a s h e d l i n e s i n d i c a t e t h e r a y p a t h o f t h e i n i t i a l
a n d t h e l a t e r p h a s e , r e s p e c t i v e l y. F i g . 4 L o c a t i o n o f e a r t h q u a k e s a n d s t a t i o n s u s e d f o r t h e l a t e r p h a s e a n a l y s i s . O p e n c i r c l e s i n d i c a t e e a r t h q u a k e s . T h e y a r e s e l e c t e d w i t h t h e f o l l o w i n g c o n d i t i o n s ; ( 1 ) l i s t e d i n T a b l e 1 o f H o n d a a n d G o t o ( 2 0 0 1 ) , ( 2 ) M ≧ 3 . 0 a n d ( 3 ) f o c a l d e p t h ≧ 3 0 . 0 k m . T h e f o c a l d a t a u s e d f o r t h e s e l e c t i o n a n d t h e d r a w i n g a r e a f t e r G o t o a n d H o n d a ( 2 0 0 1 ) . T h e i r p e r i o d i s M a y 1 9 9 6 – D e c e m b e r 1 9 9 9 . S o l i d t r i a n g l e s i n d i c a t e s t a t i o n s o p e n f o r t h e N a t i o n w i d e E a r t h q u a k e D a t a C i r c u l a t i o n S y s t e m o f E a r t h q u a k e I n f o r m a t i o n C e n t e r o f To k y o U n i v. . T h e y i n c l u d e t h e s t a t i o n s o f K a g o s h i m a U n i v e r s i t y, K y u s h u U n i v e r s i t y, K o c h i U n i v e r s i t y, K y o t o U n i v e r s i t y, U n i v e r s i t y o f To k y o a n d J a p a n M e t r o l o g i c a l A g e n c y. F i g . 5 A n e x a m p l e o f w a v e f o r m s o f a n e a r t h q u a k e a n d
s t a t i o n s w h i c h o b s e r v e d t h e m . I t o c c u r r e d o n A p r i l 1 8 , 1 9 9 9 . T h e f o c a l d e p t h a n d m a g n i t u d e a r e 3 8 . 3 k m a n d 4 . 1 , r e s p e c t i v e l y. T h e l a t e r p h a s e s a r e r e c o g n i z e d i n t h e w a v e f o r m s o b s e r v e d a t t h e s t a t i o n s i n C h u g o k u - S h i k o k u r e g i o n b u t n o t i n K y u s h u r e g i o n . ( a ) W a v e f o r m s o b s e r v e d i n C h u g o k u - S h i k o k u r e g i o n . To p l e f t : l o c a t i o n o f t h e e a r t h q u a k e a n d s t a t i o n s . To p r i g h t , b o t t o m l e f t a n d b o t t o m r i g h t : w a v e f o r m s o f u p - d o w n , e a s t - w e s t a n d n o r t h - s o u t h c o m p o n e n t s , r e s p e c t i v e l y. T h e y a r e o r d e r e d a c c o r d i n g t o t h e d i s t a n c e o f t h e s t a t i o n s . ( b ) W a v e f o r m s o b s e r v e d i n K y u s h u r e g i o n . F i g . 6 A n o t h e r e x a m p l e o f w a v e f o r m s o f a n e a r t h q u a k e . I t o c c u r r e d o n F e b r u a r y 1 8 , 1 9 9 9 . T h e f o c a l d e p t h a n d m a g n i t u d e a r e 4 9 . 3 k m a n d 5 . 0 , r e s p e c t i v e l y. F o r t h i s e a r t h q u a k e , t h e l a t e r p h a s e s a r e n o t r e c o g n i z e d i n C h u g o k u - S h i k o k u a n d K y u s h u r e g i o n .
F i g . 7 F o c a l m e c h a n i s m s o f e a r t h q u a k e s d e t e r m i n e d b y G o t o a n d H o n d a ( 2 0 0 1 ) . ( a ) F o c a l m e c h a n i s m s o f a l l t h e e a r t h q u a k e s i n w h o s e w a v e f o r m s t h e l a t e r p h a s e s a r e r e c o g n i z e d . F o c a l m e c h a n i s m s c i r c l e d a r e l o w - a n g l e t h r u s t t y p e e a r t h q u a k e s , s o t h e s e e a r t h q u a k e s m a y b e i n t e r p l a t e e a r t h q u a k e s . T h e o t h e r s m a y h a v e o c c u r r e d w i t h i n T h e P h i l i p p i n e S e a S l a b . ( b ) F o c a l m e c h a n i s m s o f a p a r t o f e a r t h q u a k e s i n w h o s e w a v e f o r m s t h e l a t e r p h a s e s a r e n o t r e c o g n i z e d . F i g . 8 D i s t r i b u t i o n o f h y p o c e n t e r s b e f o r e r e l o c a t i o n . T r i a n g l e s i n d i c a t e e a r t h q u a k e s i n w h o s e w a v e f o r m s t h e l a t e r p h a s e s a r e r e c o g n i z e d , a n d c i r c l e s n o t r e c o g n i z e d . E a r t h q u a k e s f o r w h i c h i t i s n o t c l e a r w h e t h e r t h e y h a v e t h e l a t e r p h a s e s o r n o t a r e s h o w n a s s q u a r e s y m b o l s . ( A ) - ( E ) H y p o c e n t e r d i s t r i b u t i o n s o n e a c h v e r t i c a l c r o s s - s e c t i o n c o r r e s p o n d i n g t o t h e z o n e w i t h t h e s a m e s y m b o l i n F i g . 9 - ( 1 ) . A l l t h e w i d t h s
f o r p r o j e c t i o n o n t h e c r o s s - s e c t i o n s a r e a b o u t 2 0 k m . T h e m e a n i n g s o f t r i a n g l e , c i r c l e a n d s q u a r e s y m b o l s a r e t h e s a m e a s i n F i g . 9 - ( 1 ) . F i g . 9 D i s t r i b u t i o n o f h y p o c e n t e r s a f t e r r e l o c a t i o n . ( A ) - ( E ) H y p o c e n t e r d i s t r i b u t i o n s o n t h e v e r t i c a l c r o s s - s e c t i o n s . T h e w a y o f p r o j e c t i o n a n d t h e m e a n i n g o f s y m b o l s a r e t h e s a m e a s i n F i g . 9 . F i g . 1 0 M o r e d e t a i l e d h y p o c e n t e r d i s t r i b u t i o n i n a n d a r o u n d E - s e c t i o n i n F i g . 9 . ( 1 ) - ( 5 ) H y p o c e n t e r d i s t r i b u t i o n s o n t h e v e r t i c a l c r o s s - s e c t i o n s . T h e w i d t h s f o r p r o j e c t i o n a r e a b o u t 1 0 k m a n d c r o s s - s e c t i o n s a r e i n s u c c e s s i o n o v e r a b o u t 5 k m . T a b l e 1 . R e s u l t s o f t h e a n a l y s i s f o r t h e l a t e r p h a s e . A L L m e a n s t h e n u m b e r o f a l l e a r t h q u a k e s a n a l y z e d .
R E C O G N I Z E D a n d N O T R E C O G N I Z E D m e a n t h e n u m b e r s o f e a r t h q u a k e s i n w h o s e w a v e f o r m s t h e l a t e r p h a s e s a r e r e c o g n i z e d o r n o t r e c o g n i z e d , r e s p e c t i v e l y. N O T D E T E R M I N E D m e a n s t h e n u m b e r o f e a r t h q u a k e s f o r w h i c h w e c a n n o t d e t e r m i n e w h e t h e r t h e i r w a v e f o r m s h a v e t h e l a t e r p h a s e s o r n o t b e c a u s e o f l a c k o f t h e w a v e f o r m d a t a i n C h u g o k u a n d S h i k o k u r e g i o n o r l o w s i g n a l - n o i s e r a t i o o f w a v e f o r m s , a n d s o o n .
500km 50km
Fig.1
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
E130 131 132 (deg) 32 N31station hypocenter oceanic crust upper crust lower crust later phase initial phase station hypocenter oceanic crust upper crust lower crust later phase initial phase
Fig.2
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
Fig.3
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
E130 132 134 (deg)
36
34
100km
E130 132 32 N30 (deg) distance (km) depth(km) 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 50km
Fig.4
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
Fig.5_a
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
E130 132 134 30 32 34 36 100km I P: 8.1km/s XP: 6.8km/s S: 4.5km/s XS: 3.7km/s time 40 (sec) time 40 (sec) time 40 (sec) distance 400 500 (km) distance 400 500 (km) distance 400 500 (km)U-D
E-W
N-S
100km 36 34 32 N30 E128 130 132 P: 8.0km/s S: 4.7km/s time 20 (sec) 80 120 160 200 distance (km)
N-S
time 20 (sec) 80 120 160 200 distance (km) time 20 (sec) 80 120 160 200 distance (km)E-W
U-D
Fig.5-(b)
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
P: 8.2km/s S: 4.5km/s E130 132 134 36 34 32 N30 100km 350 400 450 500 550 distance (km) time 40 (sec) U-D time 40 (sec) 350 400 450 500 550 distance (km) time 40 (sec) E-W N-S 350 400 450 500 550 distance (km)
Fig.6
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
(a)
(b)
Fig.7
A
B
A
B
C
C
D
D
E
E
F
F
distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) E130 132 32 N30 50km distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km)Fig.8
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
Fig.9
Okamoto,Seno,and Ohkura(2006)
A
A
B
B
C
C
D
D
E
E
F
F
distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km) E130 132 32 N30 50km distance (km) -100 0 100 200 0 100 200 depth (km)0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 1 2 4 5 3 1 5 4 3 2