海洋科学技術センターが実施している地震研究プ ロジェクト「海底下深部構造フロンティア」は海溝 型巨大地震の解明を目指して，深部構造探査，モニ タリングならびにモデリング研究を実施している．

深部構造研究では，広域かつ詳細な深部構造の把 握に基づき，地震活動ならびに地震発生に関連する と考えられる海山をはじめとする不整形構造や沈み 込んだ海洋性地殻の伝播速度分布の評価などから地 震発生過程の解明を行っている．

モニタリング研究では，室戸沖や釧路沖に設置さ れた「海底地震総合観測システム」で得られた地震 データや集中地震観測による地震データを用いた震 源決定等により地震活動を評価し，地震発生帯上下 限等の特定をすすめている．

モデリング研究では，深部構造研究，長期海底変 動研究で得られた研究成果を用いて，応力の蓄積・ 解放過程に基づく地殻変動解析を実施している．ま た，実際の地殻変動データ等を用いた検証評価によ る解析技術の高度化を図り，モデリング研究成果を 深部構造研究ならびに長期海底変動研究へのフィー ドバックすることにより総合的な研究解析評価を行 い，地震発生の長期予測モデル構築を目指している． このような研究課題のもとに，海溝型巨大地震が 繰り返し発生している，南海トラフ，日本海溝域を 研究対象として研究を実施している．ここでは， 1999 年に東京大学地震研究所共同利用研究と連携 して実施した，四国沖南海トラフにおける海陸境界 深部構造探査で得られた海山の沈み込み構造につい て報告する．

2．探査概要

海溝型巨大地震の発生メカニズムを解明するため には，地震発生帯の詳細構造の把握が重要である． このためには，深部構造探査能力に優れたシステム が必要となる．

海洋科学技術センターでは，深海調査研究船「か いれい」（4,628トン）にマルチチャンネル反射法シ ステム（チャンネル数：156ch，エアガン：12,000 立方インチ），海洋調査船「かいよう」（2893トン） に大規模屈折法探査システム（エアガン：12,000立 方インチ，OBS：100 台）を搭載し，海域における 深部構造探査を実施している．

しかしながら，地震発生帯を対象とした深部構造 探査では，海域と陸域を併せた深部構造探査による 構造評価が非常に重要であることから，1999年地 震研究所と共同で四国海陸域において大規模深部構 造探査を実施した（図1）．

以下に探査仕様を示す．

1） 受振点配置

室戸沖東方海域（土佐ばえ沖）に約100台の海底 地震計，香川県北部から徳島県南部に至る陸域に約 70 台の陸上地震計を設置した．

2） 人工震源

海域では海洋観測船「かいよう」に搭載したエア ガンを人工震源として，陸域では香川県北部の大川 町，徳島県南部の海部町においてそれぞれ薬量 500kg を用いた2発破を行った．これらの地震計， 人工震源を用いて海陸域を含む深部構造探査を実施 した．また，海域においては深海調査船「かいれい」 によるマルチチャンネル反射法探査も併せて行い， さらに，海山周辺における自然地震観測を実施して いる．

図1 海陸境界域深部構造探査測線図

3．探査成果

深部構造探査によって，室戸沖東方（土佐ばえ） 直下に海山の沈み込み構造が確認された（表紙 図2a）．また，同時に実施されたマルチチャンネル 反射法探査結果からも，海山頂部のイメージングが 得られている（表紙図2b）．これまでこの海山の沈 み込みは，地磁気異常からその存在が示唆 （Yamazaki,1989）されていたが，今回の人工地震波 による構造探査によって初めて詳細な形状が明らか になった．この海山は2次元探査の結果ではあるが， 長さ約50km，高さ約4km規模の巨大海山であり， 海山頂部は海底下約10kmに存在している．また， 室戸沖海域は紀南海山列の延長上にあたり，この海 山もその一つであると考えられ，過去においても同 様な海山の沈み込みがあったことが推定できる．

したがって，今回確認された海山をはじめとして， このような巨大海山の沈み込みが，繰り返し発生し ている四国沖南海トラフの海溝型巨大地震の発生過 程にとって非常に重要な役割を果たしたと考えら れ，今後この点の詳細な解明を行っていく必要があ る．

図2 海陸境界域探査より得られた海山の沈み込み構造

4．考察

ここでは，確認された海山の沈み込みと四国沖で 繰り返し発生している南海地震との関係について述 べる．

最も最近に西部南海トラフで発生した海溝型巨大 地震は，1944年東南海地震，1946年南海地震があ り，これらの地震についてはこれまで多くの研究が 報告されている．特に今回実施された深部構造探査 測線は，1946年南海地震の震源域にあることから， この南海地震の震源過程と確認された海山沈み込み 構造との関わりについて検討・評価を行った．

はじめに，沈み込んだ海山と1946年南海地震の 余震域（Mogi,1968）との位置関係を図3に示す． 図3によれば，沈み込んだ海山が余震域を規定して いるかのように位置していることが分かる．したが って，この海山が南海地震の震源過程に何らかの役 割を果たしたと仮定し，この仮説を検証するため， 1946年南海地震の地震波形を用いた断層モデルを 解析した．得られた断層モデルは，四国沖で東西2 つの断層に分かれ，東方の断層は地震波を伴う高速 破壊を，西方の断層は主として津波を伴うゆっくり としたすべりを起こしたことが分かった．図4に得 られた1946年南海地震の断層モデルと海山の位置 ならびに余震域との関係を示す．図4から，地震波 を伴う高速破壊を起こした断層モデルと余震域とは 良く対応していること，また，海山を境に2つの破 壊パターンの異なる断層が存在することが明らかに なった．このことから，海山が1946年南海地震震 源過程において，東方の高速破壊に対してバリア ー・フィルター的な役割を果たしたと考えることが 出来る．

今後さらに詳細な解析・評価により，南海地震の 発生過程の解明を目指していく．

最後に，海陸境界を含む大規模深部構造によって， 巨大海山の沈み込み構造が確認され，かつ海陸の深 部構造が明らかにされたことで，大規模深部構造探 査の有効性が検証出来たことは，今後の深部構造探 査の方向性を示した点で非常に意義深いものであっ た．

図3 1946年南海地震の余震域と海山

図4 1946年南海地震の断層モデル

地震研究所ホームページトップ へ

2000/10/18