�調査研究の進展(2017年2月時点)平成28年(2016年)熊本地震は、布田川断層帯と日奈久断層帯の一部が活動したもので、今後もこれらの断層帯での内陸地震の発生が懸念されています。これらの断層帯の特性は十分に把握されていないため、正確な位置や活動履歴等の調査が進められています(参考:地震本部資料)。従来考えられていたよりも高頻度(平均2000〜3000年)で地震を起こしてきたことがわかりました(図4.8.4)。適切に調査地を選定して調査を行うことで、断層の活動履歴を知るための重要な情報を得ることができます。産総研資料(第218回重点検討課題)「活断層」と聞いて皆さんはどのような断層を思い浮かべるでしょうか?用語集を見ると「地質時代でいう第四紀後期(数十万年前〜現在)に繰り返し地震を発生させ地表近傍まで食い違いを生じてきた断層。今後も同様の地震を発生させると考えられる。これは皆さんの認識ともあまり違わないものと思いますが、今回の熊本地震によって、活断層についてもう一度考え直すべき発見がありました。熊本地震の後、ALOS-2のSAR技術によって地表に無数の断層が現れていることがわかり、これまで活断層と考えられてきた断層とも多くが一致していることもわかりました(図4.8.5)。震源から離れた地域では、大部分の断層が実際に地震を発生させたものではなく、熊本地震に誘発されて受動的に動いた(動かされた)断層、「お付き合い断層」であることがわかりました。このような断層の存在がわかってきた今、理学・防災面でも共通に利用できるような「活断層」について、再定義の必要性が指摘されています。国土地理院資料(第218回重点検討課題)大学と研究機関が連携して進めてきた稠密な地震観測によって平成28年(2016年)熊本地震の特徴への理解が進んでいます。関連した複数の断層面が見出されました(図4.8.6右上)。熊本地震前に発生した地震の詳細な調査から、地震前の断層にかかる応力場が一様でないことがわかり(図4.8.6下)、一様でない応力場が本震時の複雑な断層のすべりにつながったと考えられています。km/日)、この拡大は4月16日に発生した本震(Mw7.0)の破壊開始点にも向かう動きがあったようです。これは平成28年(2016年)熊本地震の前震や本震に伴って発生した一連の地震活動の震源カタログを高い精度で推定し、その時空間発展を詳細に分析したことでわかりました(図4.8.7)。前震発生域の電子基準点でも、前震発生後から本震発生までの間に、前震時と同じ方向にじわじわと進む変位が見られています。fault)に応力を加えることとなり本震の発生を促進させたと考えられます。東大地震研資料(第218回重点検討課題)熊本地震前後の地震活動についてはETASモデルに基づいた解析も行われています。ETASモデルはすべての地震が余震を持つとして地震活動λ(平均時間当たりの地震数)を算出するモデルで、背景地震強度μと誘発強度K0等のパラメータで表されます。μ、K0が高ければλ(地震数)も大きくなります。今回の解析ではμとK0を固定値とした通常のETASモデルとともに、外部からの影響も考慮して、非定常ETASモデル(μとK0を時間で変化するパラメータμ(t)とK0(t)とする)や外部誘発を含むETASモデル(通常モデルに外部誘発強度K1が加わる、今回は本震M7.3の誘発を考える)を適用することで本震後の地震活動の変化を分析しています。図4.8.8(S1)の熊本地域では、横軸0付近の本震時に上昇した背景地震活動(μ(t))が徐々に減少していることから、断層強度が回復していることが推測されます。図4.8.8(S2)の阿蘇地域では非定常ETASモデルの背景地震活動(μ(t))と緑線で示される外部誘発を含むETASモデル(K1)の変化を比べると、両者の値が本震直後ではほぼ重なっていることからその間の地震活動の大部分が本震M7.3からの誘発として説明できます。図4.8.8(S3)の大分地域において同様に2つのETASモデルを比べると、外部誘発を含むETASモデルでは非定常ETASモデルで推定された背景地震活動より数桁強度が小さく、本震の誘発だけではここでの地震活動が説明できないことがわかります。この理由としては、本震直後の流体圧の急上昇が断層強度を低下させたことで地震活動が活発化したと考えられます。(第218回重点検討課題)地震後の地殻変動をSARが捉えました。熊本地震後も九州全域でゆっくりとした変動(余効変動)が進行していて、図4.8.9aのように布田川断層帯付近では隆起及び西向きの変動が見られ、その周辺では沈降及び東向きの変動が見られます。日奈久断層帯を境とした東、西の地盤がそれぞれ西向き、東向きに動いています。変位が最も大きく不連続が見られる日奈久断層帯の北端部では地表でも明瞭な右横ずれが見られています。この明瞭な右横ずれは本震直後には見られず、地震後約3ヶ月の間に発生した余効すべりによると考えられます。熊本地震の余効変動の原因を考えた場合、月〜年レベルで進行する余効すべりも震源領域近傍では影響があるものの、遠方の地域では余効すべりだけではその変動の説明が困難であり、年〜数十年レベルでじわりじわりと進行する粘弾性緩和も考慮する必要があります(図4.8.9b)。余効すべりと粘弾性緩和、この2つの現象が組み合わさって震源領域から遠方に至る余効変動が説明できるというわけです。地震の発生には、地下の流体が何らかの形で関与していると古くから考えられてきました。1962年からデンバー市(米国コロラド州)付近で行われた地下への流体注入に相関して地震活動の増加や減少が見られたことから、地下への流体注入は地震を誘発することが確認されています。水が地震の発生を促進する仕組みについては、その時間スケールなどに応じて幾つかのメカニズムが考えられます。長期的な時間スケールにおける水の役割については、内陸地震の震源域の深部延長には水などの流体が存在する可能性がこれまでの研究から指摘されており、流体が震源断層域の深部延長に局在化することによって、周囲の岩石の長期的な変形が促進される結果、その上部にある既存断層への応力(ひずみ)集中をもたらすことが考えられます。短期的な時間スケールについては、一時的な間隙水圧の増加が断層強度を低下させ、これにより地震活動が発生することがあります。発生直後には、図4.9.1に示すとおり、時間とともに地震活動域が拡散様式に従って拡大する現象が東北日本内陸部の複数の地域において確認されました。生じた応力変化に加え、地下深部からの流体移動のために間隙水圧が一時的に上昇し、断層強度が低下したためと解釈することができます。地下水の汲み上げや融雪にともなう地表付近の荷重変化によって引き起こされる震源域の微小な応力変化が、地震活動度に見られる季節変動性の原因の一つと考えられることが近年報告されています。(第219回重点検討課題)黒色と赤色の破線は拡散様式に従う地震活動域のフロントを表す。数値は、拡散係数を示す。地中への注水は地震活動を誘発します。近年、地震のメカニズム解を使った間隙流体圧場の解析手法(地震波トモグラフィー法)が開発されました。スイス・バーゼルの地熱貯留層への注水による誘発地震の観測データを用い、この解析を行った結果、図4.9.2に示すとおり、多くの誘発地震は、注入により断層帯の間隙流体圧が上昇し、それによって断層強度が低下するために発生したことが実証されました。名古屋大学資料(第219回重点検討課題)カラースケールは間隙流体圧から静水圧を超えた圧力を示す。赤丸は表示時刻の半日以内に発生したイベント、灰色の丸はそれ以降のイベントを示す。群発地震にも流体が関与したことを示唆する事例があります。2009年に発生した箱根火山の群発地震は、ほぼ鉛直な面上に分布し、時間経過とともに拡散的に活動域が拡大しました。断層にある破砕帯などの流体の透過性が高い構造の中でこれらの高圧の流体が拡散する過程が、群発地震を発生させた原因として指摘されています。付近にマグマ溜まりがあり、浅部にはマグマ起源の流体やガスが豊富な領域が検出されています。マグマ起源の地殻流体が群発地震の発生、さらには、火山地表での地熱活動に影響を与えている可能性が示唆されます。(第219回重点検討課題)深さ10km付近にマグマの存在を、より浅部にマグマ由来の熱水やガスの存在を示す速度構造が推定。群発地震はその上部で発生する。長期及び短期的な地下への注水により地震が誘発されることがあります。中国の内陸部中央に位置する四川盆地では、ガス田の開発に合わせて付近の地震活動が活発化しています。枯渇ガス田には、1970年代から断続的に排水を圧入し(長期注水)、また、2014年から急速に広まったシェールガスの生産では、複数の場所で地下深部への高圧注水(短期注水)を行っていますが、枯渇ガス田やシェールガス田の周囲には、多くの誘発地震が発生しています。注水誘発地震と通常の自然地震については、地震活動の特徴をみるETASモデルを用いた統計解析を行えば区別が可能であり、注水誘発地震は、図4.9.5に示されるとおり、通常の自然地震に比べ、自分の余震をトリガーする能力は非常に低いことがわかりました。注水を停止すると地震頻度が急減する等、地震の発生頻度は注水状況に大きく依存していることが分かります。用いて地震の震源を再決定した地震の震源分布から、地震の多くは、注水をした層とその上部・下部の脆性的な堆積層に集中しており、主に既存断層の再活動によるものであることが判明しています。地殻内の流体分布を推定することができます。含水岩石の弾性波速度と電気伝導度の実験結果から、岩石に加わる圧力が増加すると岩石内部のクラック(細かい割れ目)が閉鎖し、地震波速度が増加、電気伝導度が低下することが判明しました。低圧で開いているクラックは高圧でほぼ閉鎖するものの、クラック開口の大きな部分は線状につながって電導経路を維持していると考えられます。地殻内においても、同様にクラック開口の大きな部分が線状につながって電導経路を維持していると考えると、観測されている4桁にわたる電気伝導度変化及び小さな地震波速度の変化を説明できます。電気伝導度が10S/m(Sはジーメンスであり、電気抵抗の逆数)という高伝導度の領域は、飽和状態の塩水が体積分率10%程度存在すれば説明できます。富山大学資料(第219回重点検討課題)プレート境界における水と地震の発生についての研究も進められています。関東の地下における太平洋及びフィリピン海プレートの同時沈み込みに伴う高解像度の3次元温度構造モデリングによると、太平洋プレートの地殻内地震は、翡翠(ヒスイ)・青色片岩・ローソン石からローソン石・角閃石・エクロジャイトへの相転移による脱水域とよく対応しています。フィリピン海プレートと太平洋プレートの接触域では温度が低下し、含水鉱物の相転移が遅れます。水がより深部に運ばれて脱水されます。深部に運ばれた含水鉱物からの脱水と太平洋プレートの深部の地震活動はよく対応しています。