上嶋誠（Makoto Uyeshima) 固体地球科学研究グループ地震研究所地震予知研究センター火山噴火予知研究センター（併）・准教授居室：地震研究所１号館４０３号室 e-mail: [email protected] TEL: 03-5841-5739 携帯: 090-7010-3428 専門：固体地球電磁気学１．教員からのメッセージ日本列島周辺域は，東から太平洋プレート，南からフィリピン海プレートが沈み込む場であり，それぞれのプレートからもたらされる水が，内陸での局在した地震活動や地殻変動を励起します．またメルトを生成して火山活動をひきおこすと考えられています．私達は，それらのマントル・地殻流体の存在様式を地下構造を調べることによって明らかにし，地震・火山噴火発生のダイナミクス解明に寄与すべく研究を重ねています．地下流体に関連した地下構造を明らかにする手段として，私たちは電磁気学的手法による比抵抗（電気の流れにくさ）構造探査を実施し，その観測・解析手法の開発を行っています．比抵抗は，水・メルトの存在やその連結度，温度などに敏感な物理量ですので，地下流体の存在や移動を明らかにするための最も基本的かつ重要な情報を提供します．一般的に地下構造を調べる最も有力な手段の一つとして，地震波速度構造探査があげられますが，地震波速度に比べ比抵抗は，特に間隙高電気伝導度流体の存在や連結度に敏感であり，両者をあわせることで確度の高い地下の物質・状態構造が推定できるようになります．最近10年間の研究の積み重ねで，以前には１次元や２次元構造解析が主流であった比抵抗構造研究分野も３次元構造解析が主流となり，地震波速度構造やＧＰＳ観測等による歪速度場との直接的な比較対照が可能となってきました．従来より，地震学・電磁気学・測地学は，地震・火山噴火発生場の詳細を明らかにするための三種の神器として，共通ターゲットを置いた総合観測を推し進めてきましたが，昨今の３次元化によってますます比抵抗構造研究の重要性が増しつつあります．しかし，現状では，その３次元解析手法にはまだまだ未熟なところがあります．また，最近世界的に，地震波・電磁波を同時に解析して地震波速度・比抵抗構造，そしてそこから物質・状態構造を求める手法を開発しようという動向がありますが，そこに到達するために研究すべきことが山積しています．２．研究のターゲット１）比抵抗構造解明を目指した日本各地での電磁気観測とその解析昨年度から始まったプロジェクトによって，東北太平洋沖地震で活発化した東北内陸域や，2016年に大規模なスロースリップ発生が予測されている四国西部をターゲットとして観測や解析を開始します．２）比抵抗構造・地震波速度の同時解釈による地殻流体の実態の解明地下の水やメルトに対して，その量やつながり方の構造を求めようとする試みで，今後，それらの構造からレオロジー構造を推定する方法を模索したいと考えています．３）新たな観測手法・比抵抗構造（変化）インヴァージョン手法の開発これまで，ＮＴＴ通信回線網を用いた構造探査法（ネットワークＭＴ法）を確立してきました．従来のＭＴ法を合わせたジョイント３次元インヴァージョン手法の開発，ＭＴ法や人工電流源を用いるＡＣＴＩＶＥ法を用いた比抵抗変化の検出やその解析手法の開発などをすすめています．４）主として火山地域（伊豆諸島等）における電磁気モニター観測現在は霧島，桜島や伊豆大島などで比抵抗構造変化の検出をめざしていますが，1)で述べたように，スロースリップに対応した構造変化検出の可能性も探っていきたいと考えています．九州地方全域におけるネットワークMT法観測・左図に示すように九州全域にわたって，NTTメタル通信線を用いて長基線地電位差観測を主体としたネットワークMT法観測を実施しました．長基線で観測することにより，深部構造を推定するのに不可欠な数万秒程度までの良好な長周期データを推定することに成功しました．・その観測データを３次元的に解釈することにより，右で示すような，九州全域にわたる上部マントルに至る広域深部構造を推定することができました．3次元構造では，沈み込むフィリピン海プレートからの脱水を示す電気の流れやすい部分（赤系統の暖色で示す）が解像され，地表の火山活動との関連性も認められました(Hata et al., 2015)．・岩石学的情報や比抵抗室内実験結果をあわせて，地下の温度，水やメルトなど間隙流体のマントルウェッジにおける存在量を推定しました（Hata & Uyeshima, 2015）が，今後，さらに地震学，熱学的情報を加味することで推定精度を上げ，プレート給水系の詳細と地殻活動との関連性をより詳しく明らかにしていきたいと考えています．準プリニー噴火 2009年/1月 2010年/1月 2011年/1月 2011年1月に準プリニー式噴火を起こした霧島における電磁気観測・全磁力観測からは，噴火前のマグマ蓄積過程における熱消磁（キュリー点を超えることによって磁化を失う現象）を示唆する全磁力変化がとらえられました（左）．・2010年から2011年にかけてMT構造探査を実施し，３次元構造解析から，深部マグマ溜まりとマグマ供給系を示唆する低比抵抗領域（暖色系）が推定されました（中（平面図），右（断面図），Aizawa et al.，2014）．