えびの・吉松地区地震地域の 　　　　重力異常について

lj万災干斗一！1壮術総〜1片究榊； 、・ 机26り・ 1971牛3川

   550．3121550，341（522．7！．8）

えびの・吉松地区地震地域の     重力異常について

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  小川健三

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       and        Kenzo 09awa

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Abstract

  Gravity surveys were carried out in the Ebino a11d Yoshimatsu district，

where a swarm of shallow earthquakes occurred early in February1968．As the result of the surveys，areas of remarkabIy low gravity were found in both of the basins Kakuto and Kobayashi．After severa1considerations，de−

pressioIl topography of tl1e basement was presumed under the area of low gravity，and particularly the existence of a ca1dera was presumed in the Kakuto Basin where the epicentral region is involved．

 1．はじめに

 1968年2月上旬以降霧島火山群の北山剖に位

置するカロ久藤盆地内で連続的に地震が発生し，え ぴの町・吉松町等に相当の被害を与えた． 旨地域 に拾いては過去にも1913年および1961年に地 震の発生を見ており，とくに後考の震源分布ば今 回のものと酷似している苧去たこれらの地違と霧 島火山群中の新燃岳付近に発生した地震群との密 接な関係，さらにぱ同時期に発生した日向灘地凄

との関連が注目される．

 地震発生の場である加久離盆地部には，カルデ ラ，いわゆる加久藤カルデラ（有出，1957〕，

の存在が推定されているが，その規模，形状，内 部構造などの詳細ば未だ明確ではない． ㍉地域の 地質ば新第三紀中新世〜鮮新世の火山岩と一讐、われ る古期安山岩類（真幸変朽安山六・加久機安山む 類）・四万十層群を基盤岩類とし，その1二にシシ ス類を主とする地属（加久藤層群）拾よひ霧亮火        江2／

山新期溶岩類その他が分布している．このような 地質状況からみてもし推定されているようなカル

テソが㍍在するとすれぱ，かなり強い負の重力異 常が観測される可能性が大きく，重力狽1」定によっ てカルデラの規模・形状などにっいて有用な知見 が得られることが期待される．

 1！，婁源がこの推定カルデラ内に策中して分布して いることにょり，このカルデラの存在を明確化す ること．ユ，えびの・占松地区地震の性格を究明す るトで重要な意義を有するものと思われる．

 そこでこの推定ヵルデラを含む広範囲の地下構 造の解明・はあくを目的として重力調査を行なっ

た．

 なお・，この調査は科学技術庁特別研究促進調整 費によって行なったものであり，測定（標高測定 を含む）ふ・よび補正計算などば筆者らの指示によ り作鉱コノサルタノト（株）が行なった．こ＼に 記しての感謝の意を表したい。

2．重力探査について

2．1．測定

今回のえびの地震の震央分布は図一1に示され

一47一

えぴの・吉松地区地震に関する特別研究 防災科学技術総合研究報告 第26号  1971

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     図一1 えびの・吉松地区地震震源分布（水上．1968による）

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        quakes（af ter Minakami，1968ジ

ているように極めて限定された小範囲に集中して  するために，調査地域は加久藤盆地周辺の山地部 いる．しかしいわゆる 加久藤カルデラ を解明  およぴ小林盆地を含む面積約550km2に及ぶ範囲

一48一

えぴの・吉松地区地震地域の重力巽常について一瀬谷・小」ll

であり，測点問隔は測定路線上に500〜1Ω00mに なるようにとり，とくに盆地内の構造をはあくす るため，平地部に多くの測点を高密度（多い所で 4、点■km2）に配置した．測点数は基準点（後述）

2Ω点，基点13点を含む総計587点である．

また，上記精査域の東部拾よぴ南部に概査路線を 設け，カルデラおよぴ地域一帯の構造概要のはあ くに資すること㌧した．この概査測点は後出の重 力図に見られるように29点である，標高はすぺ て水準測量により求めたが，概査点はポーリン気 圧高度計を使用して求めた．

 使用機器は重力測定にはウオルドン重力計rブ ロスペクタ型）を，水準測量にはチルテング5型

（重要路線のみ）拾よぴ自動レベルを用いた．

 測定に際しては，調査地域の中心部が震源域に 当っていることを考慮して，地域内に図一2に示 すように基準点を設け（◎印，ローマ数字の測点）

地殻変動に起因する重力値の変化を監視すること とした1この基準点芒1」定は・調査開雛・終了時 およぴ概査の際と合計3回行なった．基点測定は 図2に○印，漢数字で示されているように，13 点の基点にっいて行ない，2往復以上の損1」定によ ってその値を確定した・この基点測定は第2次調       注4、

査に際しても再ぴ行ない，測定精度の向上を期し

 注4）

た．

 一般源1」定は上記基点拾よぴ一部基準点を利用し て行なった・測定値はすぺて1回の測定により求 めた．測定に際してはその閉そく時問は通常2時 間以内になるよう配慮した．

 これらの測定ば前後2回にわたって行をった．

すなわち，第1次調査は昭和43年9月，第2次 調査は同年12月である．概査は第1次調査の結 果を考慮して，第2次調査に拾いて実施した．

 2．2．補 正

 測定値には次の補正を行なった．

 1） ドリフト補正拾よび潮汐補正

 2）高度補正

 3）緯度補正  4）地形補正

 これらのうち，高度補正は自由大気の補正およ ぴブーゲ補正を合せたものであり，次式によった．

  （O−3Ω86一Ω．04190）H （mga1）

ここで，σはg■cm3で表わしたブーゲ補正のた めの密度であり，Hはm単位で表わした測点の 標高である．σの値を如何に仮走するかは，重力

探査に倉いては常に問題となるが，ここでば次の 如くしてきめられた・すなわち，図一3a）拾よ ぴb）は調査域をそれぞれ南北釦よぴ東西に2分 する線上，あるいは，その近傍に分布する測点の ブーゲ異常をσを変化させて求めて図示したもの で，a）図は東西方向に配列する測点辞について 作成され，b）図は南北方向に配列する測点群を 用いて作成された．これらを検討すると，測点の 標高変化と重力値との間にはσ二2．0をいし2，4

g■cm3の間で最も相関性が希薄になることが わかる．・また．図一4a）およぴb）は測定値に 高度補正を除く他のすべての補正を行なった値

rこれを9＊で表わす）を縦軸に，測点の標高H を横軸にとったものである．もし，地下の密度分 布が一様であれば，この関係（9＊一H関係と名 付ける）は直線となるはずであり，その勾配は    一  Ω．3086−O．0419 σ）

を示してくる．a）拾よぴb）に示した例では，

かくして求めたσの値はいずれも2，19／cm3 より大となっている。しかし，図例の標高の高い 点は後出の重力分布図に拾いて高重力域に属して 拾り，この事を考慮すれぱ仮定すぺきσの値とし ては2．1g■cm3 より小さな値をとるべきよう に考えられる．本報ではこれらProfi1e法およ びg＊一H関係法の結果を考慮して，σの値とし

て2．og■cm3拾よぴ2．4g■cm3を仮定し，

重力異常を計算した．そして，一応前者によるも        注5）

のを基準とし，後考を参考に用いた．

 緯度補正には1930年の国際重力公式を用いた．

 地形補正は測点より62kmまでの地形にっき，

その影響を算出した．この際算出範囲を次の如く 5段階に分割し，高精度を期した。

 Ω〜2Ωm，〜1050m，〜2600m，〜］5

km，〜62km

 これは，いわゆる，地質調査所方式である．

 な拾，損1」定ぱ比較測定であるので，熊本県人吉 市に存在する1等水準点BM284一券よびBM2848 に拾ける国土地理院の重力測定結果と結んだ一こ れら水準点と結んだ測点ば人吉一加久藤問の道路 上，人吉市柴笠に設けた基準点NoXX皿であり，

2往復測定によりその値を求めた．表一1にはこ れらの点の位置，標高，重力値などを示す．

3．結果およぴその解釈

凶一5拾よび図一6にば，それそれ，σ：2．0

一49一

えぴの・吉松地区地震に関する特別研究 防災科学枝術総合研究報告 第26号 1971

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図一2．

Fig2・

基点・基準点分布

Distributionof reference stations and junction stations．

一50一

えぴの．吉松地区地震地域の重力異常について一獺谷．！

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えぴの・占松地区地震に関する特別研究 防災科学技術総今研究搬讐 第26号 1971

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種々のブーゲ密度に対する重力変化（南北方向）

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reduction rN S d i rec t ion）

9■cm3およぴ2．4g■cm3と仮定して求め

られたブーゲ異常の分布が示されている戦た，

ブーゲ異常を基にして，瀬谷（1959）の方式に よる余剰重力（正規構造）を計算した．両者に拾 いて局部的な重力異常の有無，異常の形状，その 強さなどに多少の相違が見られるが，大局的な傾 向に拾いては極めて類似的である．すなわち，加 久藤盆地拾よぴそれに連続する小林盆地部に低重 力域が存在して拾り，北部・南部の山地部では著 しく重力値を増している．この事実は図一7に示 されている重力断面を見れば明らかである．図一 7は図一5に記されているほゾ南北およぴ東西方 向にとられた5本の直線上の重力値の変化を示し たものであるが，これら重力断面に見られる地域 の重力分布の特徴は通常考え得るブーゲ補正の密 度σの値の如何にか㌧わらず同様であり，両盆地

部地下に…箸しい質量欠損が存在することを示唆し て拾り，直観的にはここに東西方向に延びる地こ う状構造の存在が想像されるものである・すでに 述ぺたように，地域の基盤岩類として真幸変朽安 山岩・加久藤安山岩類拾よび四万十層群の砂岩・

けつ岩類が考えられるが，これら地層の岩石試料 の密度は表一2に見られるように，ほ㌧2・6g■cm3     出）前後である．これらの基盤岩類は地域北部・西部

の山地部に広く分布しているが，盆地部では新期 たい積物により，地域南部では霧島火山の噴出物 により覆われて拾り，その分布状況は不明である・

盆地部に分布する新期たい積物は第三紀末〜更新 世のシラス類からなる加久藤層群拾よぴその上位 層であり，これらの地層の岩石試料の密度はすぺ て小さく，表一2に見られるように・ほ∫1・8

g■cm3前後である．そこで低重力域と一致する

一52一

えぴの・吉松地区地震地域の重力異常につレ・て  瀬谷・小川

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表  1 Table1．

測 点

BM2847 BM2848 XX皿

緯   度 32．l1 Ω9 32012 06 32o07 50 ＊

経 度

130．46 02 130．45 07 130り9 16 ＊

標高 m） 重力値（mgal）

128．53   979，478．22 104．21   979・482，54 3Ω9．41   979，447．53

（＊：5万分の1地形図を用い算出）

    表2 岩石試料密度

Tab1e 2．Den s i ty v a l ue s o f r o ck samp l e s。

岩 石 自然乾燥密度 湿潤密度

9■・m3 9■。mJ

四万十層群 砂岩1

2．57 2．59

〃 2

2．52 2．61

〃 3

2．64 2．65 貫岩1 2．56 2．58

〃 2

2．53 2．60

（単純平均値）

2．56 2．61

真幸変朽安山岩 ^2．7Ω

2，76

刀口久藤安山岩 2．54＊

2，60

加久藤層群 1．70＊＊ ^】、77

＊新鮮な試料 15個の平均値

＊＊      12個の平均値

盆地地下の構造を推察するために基盤岩類と上部 地層の密度差が一様にΩ．8g■cm3であり，2層

構造であると仮定し、図一5のB−B 拾よぴD

−D1について断面計算を行なった．これらの結 果ば図一8a）倉よびb）に示されている・もっ ともこれらは単なる解析結果図ではなく，解釈結 果図ともいうぺきものである．すなわち，基盤面 に急激な傾斜が存在し，それが等重力線上で連続 していると考えられる場合には等重力線の特徴。

余剰重力の変化などを参照してそこに断層の存在 を推定している．したがってたとえ小規模で徴弱 在変化でも，それに対応した構造を地下浅所に想

定している個所もある・たとえぱB−B1断面の

北部，D−D 断面の西部に想定されている断層 などである．これらの結果を見ると，盆地境界付 近で基盤面に階段状の落差を生じて券り，盆地中

一53一

えぴの・吉松地区地篶に関すろ特別研究 防災科学技術総合研究中舳 ξ禽26■号  197

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えひ の・吉松地区地震地域の頃二力異常につし ・て一瀬谷・小川

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えぴの・．盲松地区地震に関する特別研究 防災科学技術総合研究報佑 第26号 1971

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図一7  重力断面

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心部．（急激にその深度を増し，中心部では地表面 下約90Ωmに達していることが分る．解析に拾い ては地域の地質の特殊性から密度差を極めて大き

く仮定して拾り，この推定値は過小の値であると も考えられる．実際の基盤深度はより大きく。最 深部では1Ω00m以上に達することも充分考えら れる、な拾，b）図に見られるように，加久藤・

小林の両盆地は構造的に分離できるようであり，

両盆地の中問，飯野町中原ヨヨ付近・C点との交点 前後で基盤面が急、激に隆起している．このことは

この基盤隆起部直．上に位置し，ほ㌧南北に連なる 八幡丘陵が加久藤安山岩類より成っている事実と       注8、

照合するとき極めて興味深いものと言える．

 すなわち，簡単な仮定に基づく解析結果では基 盤面は地表面に達していないが，加久藤安山岩類 から成る八幡丘陵が両盆地を分離するように存在

一56一

えひの・吉松地区地震地域の璽力異常につし・て一瀬谷・小川

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図一8 a） B−B 断面地下構造解析図

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していることは，この部位で両盆地の構造の境界  のである．

を示し地下深部に連続していることを恩わせるも   小林盆地部の重力分布はその一部がとらえられ

一57一

えびの・吉松地区地定に関する特別研究 防災科学技術総合研究報告 第26号 1971

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図・一8 b）  D−D 断面地下構造解析図

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ただけで全ぼうは不明であるが，概査による補助測 さいのが通例である・今の場合基盤上部にたい積 点での結果を考慮するときは，恐らく図の破線で  した火山噴出物の平均密度に関しては全く不明で 示したように，その低重力域は更に東に延ぴて存  ある．しかし盆地部に分布するソラス類や新期た 在するものと思われる．      い積物より高密度であることは疑いない．したが  地域．菊部は霧島火山溶岩類に覆われているため  って基盤深度としてば一応解析結果より深めに想 に麟析結果を北部と同等に考えることは出来ない・定すべきものと考えられる・しかし概査結果をみ 多くの場合，溶岩試料自体の密度は一般に大なる ると，南部に重力値がかなり高まる傾向が明りエ 値を示すが，火山体としての平均密度はかな1小 うに看取され・上記の考慮を払っても・測定地域

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えひの・吉松地区地震地域の重力異常について 一 源谷・小川

内で充分基盤深度は浅くなるものと思われる．こ の意味でB−B 断面に右いて飯野牧場北部で急 激に，むしろ不連続的に基盤面が上昇していると 推定されることは地敏の構造を考える上で極めて 示唆的ヂある・もっともこの南部区域の高重力域 が単に基盤の上昇のみを反醍しているのか，また は，その下都に貫入岩体の存在をも想定すぺきか は今回の調査結果からだけではなんとも言えない、

解析結果・重力分布の特徴・地質状況などを総合 するとき，加久藤盆地部κは基盤の著しい陥没構 造が存在オることぱ確かなようであり，その北部 券よぴ西部境界はそれぞれ盆地の北部拾よび西部 境界付近に推定される．またその東縁は八幡匠陵 付近に，言た，その南縁はかなり不分明であるが 一応飯野牧場一飯盛山付忠，少なくとも甑岳一栗 野岳を結ぶ炉らるいはその内部に想定出来るよ うである．なおこの加久藤盆地に隣凄して東部の 小林盆地部にもより深い陥没構造の存在が推定さ れるが，得られた重力異常はその一部であり，こ の推定される陥没構造の全ぼうをはあくするに至

つていない．

 上述の加久藤盆地部に重力異常によって推定さ れる陥没構造が地質学的に推定されているo加久 藤カルデラ （有田r1957），荒牧r1968））と ほ㌧一致していることは極めて興味深い，しかし，

小林盆地の地下構造については地質学的な知見は 未だ殆んど得られておらず，ここにどのような陥 没構造の存在を想定し得るかは不明である．観測 された重力異常のみの考察からは，両盆地に存在 する低重力域は連続して拾り，すでに述ぺたよう に，ここに狭長な地こう状の陥没溝造を想定する ことも可能であわ，言た両者を併せ，南部山地を 含む，より大型のヵルデラの存在を予想すること も出来る．小林盆地の成因，その地下構造の解明 は今後の課題となるものである．

 以上は最水簡単な2；蓄繕造，2次元仮定に基づ く解析結果について述ぺたものである．実際には 多層構造，3次元的であるため，細かい点では解 析結果と実際の地下構造とでは異なっているであ ろう．たとえば，止3−B 断．苗に拾ける中心部拾 よび飯野牧場付近の基盤形状，董た，D−D 断 箇の岡元付近釦よぴC線との交点付近の基盤形状 などは実際とはかなり相違していることも考えら れる．しかし大局的には前述の所見はあまり変ら 攻いものと思われる．

 なお，地域には陥没構造との関連で注目される 異常が大口市（L3）合よび栗野市（L4）に存在し ているが，いずれも異常の一部が認められただけ であり，これらの究明は今後に残された問鐙であ

る．

 図一gには図一5より格子間隔S：500mと

      注10）

して求められた余剰重力r正規構造）の分布が示 されている．これを見ると，加久藤盆地周辺に止 異常が分布しているが，北部，西部に広がる正域 は基盤岩類の分布に対応するものとして理解出来 る．地域南部に現われる正異常はこれらの形態・

強度からみて注目すべきものである．これらが何 を反映しているかを適確に推定することぱ困難で あるが，新期溶岩類の分布があまり重力値に反映 していないことより，ここに基盤岩類の上昇，あ るいは貫入岩体の存在を想定し得る可能性がある．

この意味で甑岳北部の正異常に連結して八幡丘陵 部に微弱底がら正異常が存在していることは注目 される．

 負域は盆地内に広がっているが飯盛山．東1部の負 異常と矢嶽山南西の負異常の存在が注目される、

 4．震源域について

 えぴの・吉松地区地震の震央分布は図一1に示 されているように京町・加久藤町の南部の小範囲 1て集中して券り，この範囲は またほじ加久藤低重 力異常Liの中心部と一致している．したがって 加久藤カルデラの範囲を前述したように考えると，

カルデラ中央部に震央が集中していることになる、

このことはえぴの・吉松地区地震の性格を考える 上で極めて示唆的である．また霧島火山群はある 幅をもってほ∫北西一南東の方向に分布している が，この配列の軸をカルデラ中央すなわち，えび の・吉松地区地震の中心部と新燃監を結ぶ線に想 定することも出来ることばすこぶろ暗ホ的である

ように思われる．

 5．要約およぴ結言

 えぴの・吉松地区地震の震央分布はカロ久藤．盆地 内の小範囲に集中して拾り，この加久藤盆他には 地質学的にはカルデラの存在が推定されている．

今回の重力探査ばこの加久藤盆地の地質構彦を解 明することを目的としてなされ、多くの所兇を得 ることが出来た．結果の主なものは次の通りであ

る．

一59一

えぴの・吉松地区地震に関する特別研究 防災科学技術総合研究報告 套幕26→琴  197】

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えぴの・吉松地区地震地域の重力異常について 瀬谷・小川

 （1〕加久藤盆地には陥没構造の存在が推定され その範囲は盆地北部・西部境界，八幡丘陵・甑岳・

栗野岳を結ぶ線あるいはその内側に考えられ，こ こに陥没ヵルデラの存在を推定することが出来る．

 （2） 加久藤盆地内でぱ基盤の最大深度は1000 m内外と推定される．

 （3〕 加久藤盆地の東の小林盆地にも強い低重力 域が連続して存在し，ここでは更に基盤深度を増

しているものと推定される．

 （4） 両陥没構造の関係ぱ明らかではないが，両 者を併せた大型の陥没カルデラの存在を想定する

ことも可能である．

 すでに述ぺたように，本地域に陥没構造の存在 することは疑い得ない．しかし地域に隣接する小 林地区・霧島地区・大口地区の重力分布の全ぼう が明らかとならない限り地域の地下の構造をもっ とくわしく理解することは出来ない．今後の調査 が待たれる所以である1

注1）本文κおける地震に関する記述はすぺて水

  上（1968）拾よぴMinakamietal

  （1968）によつた．

注2）本稿に拾ける地質に関する記述ぱすべて荒   牧（］968）によった．

注3） この結果についてば各回の測定値に有意の   差が認められないので本報ではふれないこと   とする．

注4） この場合も前後の測定値に有意の差は認め   られない．

注5） これは上記理由以外に盆地部の異常を重視   したことにょる．一部山地部ではむしろ後者

  を基準とすぺきかも知れない、

注6）図中の南部測点群は概査潰1」点を示す．

注7）真幸変朽安山岩の試料は1個のみであり，

  その密度の平均的な値は不明である．しかし   変朽安山岩の密度は一般に大きな値を示す事   が多く，測定例も大きな値であるので，拾そ   らくは2，7g■cm3前後と思われる・

狂8）加久藤カルデラは加久藤安山岩類の噴出後   に形成されたものと考えられている．

注9）高密度仮定にたてぱ，陥没構造の範囲は図   一6によって看取されるように南にゃ㌧拡大   して考えられるが，その場合でもこの線を越   えることはないものと思われる．

注10）瀬谷（1959）の方法により求めた．図一   8の余剰重力も同様である．

      参考文献

有田忠雄「1957）：加久藤カルデラの提唱（演

   旨），地質雑，63，443−444．

水上武「1968）：えぴの地震に関する調査研究    概要．宮崎県．

Minakami，T・，Shimozuru・D・・Miyazaki，T・，

   Hiraga，S・and Yamaguti，M．（1968）：

   The1959Erupti㎝of Shinme■dake

   and t he 1961 I i mo r i−yama Ea r t hqu a−

   ke Swarm・Bu1l・Ear thq．Res．Ins t、，46，

   965−992．

荒牧重雄「1968）：刀口久藤盆地の地質一えぴの    吉松地域の地震に関連して一震研彙報，46．

   1325−1343．

瀬谷清（1959）：重力探査に拾ける新解析法．

   物理探鉱，第12巻．第2号．第4号．

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