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 地球電磁気観測・データ解析から，地震・火山などの地球内部変動ダイナミクスを明らかにすべく，研究を 進めています．電磁気学で用いることの出来る武器は，電気伝導度，磁化，電気的分極などで，様々な観 測手法を用いて，電気伝導度，磁化，電気的分極の時空間分布を推定します．そのことによって，水・メルト 分布，温度の情報を抽出したり，応力変化，地下水流動の様子をとらえることが可能となります． 現在は，３次元電気伝導度構造を求めるためのインヴァージョン手法の開発や，電磁気学・地震学・岩石 学等の情報を集約して，地下のレオロジー特性に迫るモデリング手法開発に従事しています．また，えびの 硫黄山の隆起，熊本地震などの地震火山活動イヴェントが起こった際には，それぞれの火山活動域・震源 域に出かけて行って，電磁気観測を行い，特徴的な電気伝導度構造の抽出や，構造変化を含めた電磁場 変動シグナルの検出に努め，それらの地殻変動のメカニズムに迫ろうとしています． ２．主な研究のターゲット １）電気伝導度構造解明を目指した日本各地での電磁気観測 ２）火山地帯（伊豆諸島等）やスロースリップ域（四国西部等）での電磁気モニター観測 ３）比抵抗構造インヴァージョン手法の開発 ４）電磁気学－地震学－岩石学等の集約によるレオロジーモデルの構築 2011年東北太平洋沖地震後に活発な誘発地震活動が 発生した北茨城－いわき地震活動帯での研究例． 図1に▲で示す２５点でMT観測を行いました．解析の結 果得られた4-5km深での比抵抗の水平分布を図2aに示し， 図2bに鉛直断面を示します． 多くの地震が電気の流れにくい寒色系の場所で起こっ ています．また，M7いわき地震の震源直下には流体の 存在を示唆する低比抵抗域（暖色系の色で表示）が分布 しています．跡津川断層系，岩手宮城地震震源域など他 の内陸被害地震域でも同様な描像が得られており，地震 発生に地下流体が積極的な役割を果たしていることが明 らかになってきています． 図１ M7.0 いわき地震 355 図2a 図2b M7.0 いわき地震 M7.0 いわき地震 豊後水道長期的スロースリップ発生メカニ ズムを探るためのネットワークMT観測． 図3に示すように，近年豊後水道域では， 1997年，2003年，2009年とおよそ６-7年おき に，長期的スロースリップイヴェントと呼ばれ る地殻変動が観測されてきました(曲線で囲 まれた領域はプレート境界面で10cm以上の 累積滑りが観測された領域）．これは，フィリ ピン海プレート沈み込みによる歪蓄積を，地 震では無いゆっくりとした滑りで開放するもの です．このようなイヴェントの発生する場がど のようなレオロジー的性質を持っているか，発 生に地下流体の関与があるのか等を明らか にするため，図3で示すようなネットワークMT 観測を2016年3月より開始しました．図4に示 すように，磁気擾乱に誘導されたS/N比の高 い地電位差変動が記録されていて構造解析 に期待が持てるほか，熊本地震の時には，図 5で示すような顕著なコサイスミック地電位差 変動がとらえられていました．なぜ地震動に よってこんな変動が生じたのでしょうか．． 図4 図3 図5 2016/04/16 01:25 – 01:45 宿毛での地電位差記録 2016/05/08 宿毛での地電位差記録 これらの例で示したように，私たちの研究室では，地震発生や火山噴火活動に深くかかわるであろう地殻流体 の挙動を探るために，その存在に敏感な電気伝導度構造を決定すべく，電磁場観測を実施してきました．正しく 電気伝導度構造を決定するためには，ノイズに影響されない電磁場応答関数を推定する必要がありますし，そ れを正しく解釈するインヴァージョンコードが必要です．また，推定された電気伝導度構造から地下のレオロ ジー情報を引き出すためには，地震学や岩石学などの情報を集約する必要があります．そのために，いかに データを取得すべきか（いかに観測すべきか）というところからはじめて，いかに時系列解析をするか，いかにイ ンヴァージョン解析をするか，いかにその地学的，地球物理学的解釈をするか，などのすべてのステップにおい て，研究をつみかさね，さらなる改良・開発をしていかなければなりません． また，電磁場を観測していると，図５のように思いもかけない電磁場変動をとらえることもあります．それらの発 現メカニズムを探ることから，地殻活動のメカニズム解明に一石が投じられることもあります．例えば，２０００年 の三宅島噴火の時に，山頂で繰り返し起こった間欠的な山体膨脹（傾斜ステップ）に伴って電場変化が捉えられ， 応力再配分に伴う地下水流動による電位差変動だと解釈されました．このことから，その力源に関する制約が 与えられました．新しい方法や帯域での観測を行うことで，今後もさらに新しい現象に出会う可能性があります． 以上に興味を持たれ，一緒に研究を進めたいと考えられる方は，ぜひ，私たちの研究室をおたずね下さい．
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