(1)課題番号： 0105
(2)実施機関名：東京大学地震研究所
(3)課題名：島弧地殻不均質に関する観測研究
(4)本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成１２年度までの成果
(4-1) 「地震予知のための新たな観測研究計画の推進について」（以下，建議）の項目 :
III-1- (1) 定常的な広域地殻活動
(4-2) 関連する「建議」の項目 (建議のカタカナの項目まで，複数可)：
III-1-(1)ウ，III-1-(2)イ，ウ，エ．III-2-(1) エ，オ．
(4-3)「 5ヵ年計画全体としてのこの研究課題の概要と到達目標」に対する到達した成果
北海道日高地域は，中新世以降島弧-島弧の衝突が進行している．このような衝突現象に伴う地殻の変形・改編の過程は，同地域の地殻活動に大きな影響を及ぼすと考えられる．平成11-12年度は，日高地域を中心として制御震源地震探査，稠密自然地震観測，海底地震観測を密接な連携の元に行った．暫定的な段階ではあるが，千島弧側の衝突や，衝突帯前縁部における地殻の変形様式を拘束する構造が得られた．これらのデータは，北海道で進行中の地殻短縮について定量的な制約条件を与えるものと考える．
(5) 平成１２年度成果の概要
(5-1) 「平成12年度全体計画骨子の補足説明 ３．具体的な課題提案の背景」のどの項目を実施するのか
・主たる項目
(1)-2-3 日本列島の下側の境界条件，(1)-3-1 地殻・最上部マントルの変形特性
・関連する項目
(3)-1. 個々の断層への応力蓄積過程，(3)-2. 内陸の歪集中帯の変形様式
(5-2) 平成12年度項目別実施計画のどの項目を実施するのか
2. プレート内部の地殻活動・構造不均質に関する研究
島弧地殻不均質に関する観測研究
(5-3) 平成12年度に実施された研究の概要
2000年北海道日高衝突帯大学合同地震観測
地震研究所が中核となって推進している島弧地殻変形過程プロジェクトの平成12年度観測は，平成11年に引き続いて北海道で実施された（図1）．北海道・日高地域では，千島前弧の東北日本弧への衝突が現在も進行しており，日高山脈における中部・下部地殻の衝上や日高山脈の西側に発達する褶曲-断層帯など，この衝突現象に対する地質学的根拠とされている．従って，北海道の少なくとも南側半分の地域の地殻活動は，太平洋プレートの沈み込みだけでなく，この島弧-島弧衝突に起因する応力場に支配されていると考えられるが，その実態はまだ解明されていない．平成11-12年度のプロジェクトは，屈折法・反射法・自然地震観測・電磁気学的観測から，島弧-島弧衝突に伴う地殻変形（即ち地殻の剥離・衝上・褶曲等）を明らかし，その枠組みの中で地殻活動発生様式の物理的解明を目指すものである．
平成11年度は，千島弧から東北日本弧までの構造の全体像を得るための大規模屈折法探査を行うとともに，日高山脈の東側で，千島弧側の地殻の変形様式を明らかにするための反射法地震探査を実施した．また，日高山脈を中心とするやや広域的な地域に稠密地震観測網を展開し，詳細な地震活動把握とともに，トモグラフィー法による3次元不均質構造の解明を目指した．
平成12年度は，衝突帯前縁部とされる，日高山脈の西側から石狩低地帯にかけての褶曲-断層帯に焦点をあて，その地殻深部までの構造を解明するための観測・実験を実施した．今回は反射法を主体とし，平成11年度実験と合わせて衝突帯全体の構造のイメージングを目指した．なお，前年度展開した稠密地震観測網は，現在も稼働中である．
(5-4)「平成12年度の到達目標」に対する成果の概要
(a)深部反射法地震探査 平成12年度実験は，日高中軸帯西側から石狩低地帯東縁までの全長55kmの測線において，ダイナマイト，バイブロサイスを震源として実施した．尚，この測線の東側延長上には，別途オフライン地震計を50-150m間隔に展開し，チャンネル数を増やすことによってより深部からの情報を得ることを試みた．
平成12年及び13年のデータの総合的解析が，現在進行中である．これまでに得られた結果によれば，千島弧側の地殻反射面の形状は，西側への衝上を明瞭に示すものであり，島弧衝突現象を示す直接的な証拠となるものである（図2a）．一方，衝突帯前縁部では，地下数ｋｍに微弱な反射面が確認され，その東側で確認されているデタッチメントとの関連性が注目される（図2b）．
(b)屈折法地震探査 平成12年度の屈折法探査は，反射法地震探査と同様に日高山脈から西の地域で行われた．この探査は，平成11年度実験で不明な点として残された，石狩低地帯周辺の構造解明を目的とするとともに，反射法測線の補助的なデータとしても活用するように設定された．測線長は，約150kmであり，展開した観測点は327点にのぼる．得られたデータは，平成11年度の実験データから指摘された低速度体の存在を，裏付けるものとなった．屈折法データの場合も，反射法と同様に，平成11年度データとの統合的な解析が進んでいる（図3）
．これまでの結果によれば，日高山脈東側では，千島前弧の少なくとも中部地殻までの衝上が確定的となった．また，日高山脈直下には，速度が6km/sを越える物質が地表付近まで露出している．また，日高山脈の西側の褶曲断層帯においては，深さ4-5km以深にかなり広域的に低速度体の存在することがわかった．この低速度体の存在は，この地域の地殻の短縮量の推定に，重大な拘束条件を与える可能性がある．
(c)自然地震観測 平成11年度に展開した稠密自然地震観測網は，現在もまだ稼働中である．これまでの観測により，5000を越える地震の震源が決定された．この地域の浅部自然地震の発生は，島弧—島弧の衝突に起因する応力場に支配されているようである．また，走時データインヴァージョンから，3次元的な構造も求められつつある．詳しくは，北海道大学からの報告を参照されたい．
(d)浅層反射法探査 日高山脈西側から石狩低地帯には褶曲-断層帯が形成され，石狩低地帯西縁には南北につらなる活断層・活褶曲が形成されている．この褶曲-断層帯における第四紀後半の短縮速度を明らかにすることは，日高衝上断層系の活断層としての評価のみならず，北日本のプレート境界を明らかにする上でも重要である．上記の目的から，平成12年度は石狩低地帯西縁の馬追丘陵西縁において浅層反射法地震探査を実施した（図4）．地震研究所の反射法地震探査システムを用いてデータを取得し，共通反射点重合法によって処理した深度変換断面を図2に示した．最終処理は終了していない．馬追丘陵の西側には，厚い鮮新統から第四系のgrowth
strataが形成されており，丘陵西側の西に傾斜した地形面の変形とともに，馬追丘陵が第四紀後半も隆起を続けていることがわかる．この隆起を引き起こした断層は，石油公団の資料を含めて検討すると，馬追丘陵下約3kmに伏在する東傾斜の衝上断層によって引き起こされていると判断される（図5）．馬追丘陵の軸部に露出する西傾斜の逆断層（泉郷断層）は，地下の主衝上断層の運動にともなって形成された二次的なものである．地質学的・変動地形学的な垂直変位量と図6のモデルによって水平短縮量を概算すると，地下の衝上断層の運動は年間約1mm程度となる．今後，より定量的な検討が必要である．
(e)北海道東部海陸共同構造探査
海洋科学技術センターと共同で，千島弧から北海道東部をへてオホーツク海までの島弧横断測線で構造探査を実施した．現在までの陸域部分の解析によって，その地殻浅部構造が求められている．また，この実験時に行ったCDPケーブルを用いた観測によれば，地殻深部にやや明瞭な反射面が確認されている．これらのデータは，今まで全く解明されていなかった千島弧の構造解明に重要であるだけでなく，上記の日高衝突帯の構造解明のための拘束条件を与えるものである．
(5-5) 共同研究の有無：
地震研究所の共同研究（特定共同研究A）として実施．
実施時期 制御震源実験 8月16日-9月2日，参加人数 50人．
(5-6)平成11年度に公表された成果
論文等における成果
越後智雄・宮内嵩祐・河村知徳・佐藤比呂志・蔵下英司・加藤一・井川猛・川中卓・折戸雅幸・長谷川貴志・伊藤谷生，反射法地震探査による十勝断層中部の浅層構造，地震研究所彙報，2000（印刷中）．
萩原弘子・平田直・松原誠，東北地方の地殻・上部マントルのP波及びS波3次元構造，地震研究所彙報，2000（印刷中）．
Iwasaki,
T., T. Yoshii, N. Hirata and H. Sato, New features of island arc crust inferred
from seismic refraction/wide-angle reflection expedisions in Japan, Terrapub
(in press).
岩崎貴哉・佐藤比呂志・平田直・伊藤谷生・森谷武男・蔵下英司・川中卓・小澤岳史・一ノ瀬洋一郎・坂守・武田哲也・加藤亘・吉川猛・在田一則・高波鉄夫・山本明彦・吉井敏尅・井川猛，日高中軸帯北部における反射法地震探査，地震研究所彙報，2000（印刷中）．
Matsubara, M., N. Hirata, S. Sakai, and I. Kawasaki, A low
velocity zone beneath the Hida Mountains derived from dense array observation
and tomographic method, Earth Planets Space, 52, 143--154, 2000.
Ohmura, T., T. Moriya, C. Piao, T. Iwasaki, T. Yoshii, S. Sakai,
T. Takeda, K. Miyashita, H. Yamazaki, K. Ito, A. Yamazaki, Y. Shimada, K.
Tashiro and H. Miyamachi, Crustal stricture in and around the region of the
1995 Kobe Earthquake deduced from a wide-angle and refraction seismic exploration,
Island Arc, 10, 2001 (in press).
森谷武男・岩崎貴哉・オウズ オゼル・酒井慎一・武田哲也・大塚健・吉井敏尅・伊藤潔・伊東明彦・田中明子・大久保邦泰，屈折法地震探査によって見いだされた地殻中間層-地震学的性質と温度分布-，地震研究所彙報，2000（印刷中）．
Sato, H., Geometry of active reverse faults in northern Japan,
Terrapub (in press).
佐藤比呂志・平田 直，2000，内陸大規模地震の震源断層を探る．科学，70, 58-65．
新井慶将・今泉俊文・平川一臣・佐藤比呂志，2000，糸静線活断層系・若宮断層（富士見町）のテクトニック・バルジについて，活断層研究，19，59-62．
吉本和生・内田直希・佐藤春夫・大竹政和・平田直・小原一成，長町−利府断層（宮城県中部）近傍の微小地震活動，地震，52，407−416，2000．
国際学会等での成果発表
Ikawa, T., M. Onishi, T. Ito, T. Kawamura, N. Hirata, T. Iwasaki,
E. Kurashimo and H. Sato, Deep seismic reflection experiment with a highly
dense array of seismograms, north of the Median Tectonic Line (MTL), Shikoku,
Japan, 9th International Symposium on Deep Seismic Profiling of the
Continents and Their Margins, 27,
76, 2000.
Iwasaki, T., T. Moriya, K. Arita, N. Hirata, H. Sato, T. Ito and
T. Yoshii, 1999 Hokkaido Transect, Japan (A multidisciplinary crustal study for
arc-arc collision zone), 9th International Symposium on Deep Seismic
Profiling of the Continents and Their Margins, 25, 2000.
Iwasaki, T., N. Hirata, H. Sato, T. Moriya, T. Ito, K. Arita and
T. Yoshii, Hokkaido Transect Japan –Integrated crsutal study for arc-arc
collision zone-, AGU Fall Meeting, F991, 2000.
Iwasaki, T., K. Aritas, N. Hirata, H. Sato, E. Kurashimo, T. Ito,
T. Kozawa, T. Kawanaka and T. Ikawa, Crustal section of arc-arc collision zone,
Hokkaido, Japan, from seismic reflection profiling, 9th
International Symposium on Deep Seismic Profiling of the Continents and Their
Margins, 67, 2000.
Kodaira, S.,, E. Kurashimo, M. Tokunaga, N. Takahashi, A.
Nakanish, S. Miura, J-O Park, T. Iwasaki, N. Hirata, K. Ito and Y. Kaneda, What
control a rupture process of the 1946 Nankaido earthquake: Results from 1999
onshore-offshore seismic survey in the Nankai seismogenic zone, AGU Fall
Meeting, F1097, 2000.
Kato, N., H. Sato, M. Orito, K. Hirakawa, S. Koshiya, T. Miyauchi,
Y. Ikeda, S. Toda, E. Kurashimo, N. Matsuta, T. Echigo, H. Kato, T. Ito and T.
Ikawa, Active growth fault-bend folding and wedge thrusting along the Hidaka
thrust system, Hokkaido Japan, AGU Fall Meeting, F1170, 2000.
Kurashimo, E., M. Tokunaga, T. Iwasaki, N. Hirata, S. Kodaira, Y.
Kaneda, K. Ito, R. Nishida and T. Ikawa, Deep structure beneath the eastern
Shikoku, SW Japan, revealed by seismic refraction/wide-angle reflection profiling,
9th International Symposium on Deep Seismic Profiling of the
Continents and Their Margins, 70,
2000.
Kurashimo, E., M. Tokunaga, T. Iwasaki, N. Hirata, S. Kodaira, Y.
Kaneda, K. Ito, R. Nishida and T. Ikawa, Deep seismic imaging of the crust and
upper mantle structure beneath the
eastern Shikoku, SW Japan, based on seismic refraction/wide-angle reflection
data, AGU Fall Meeting, F912, 2000.
Moriya, T., T. Iwasaki, S. Sakai, T. Takeda, K. Otsuka, T. Yoshii,
O. Ozel, A. Tanaka and K. Okubo, 9th International Symposium on Deep
Seismic Profiling of the Continents and Their Margins, 28, 2000.
Moriya, T., K. Ohtsuka, T. Taira, T. Iwasaki, T. Takeda, T.
Yamada, K. Ohtake, K. Gouke, T. Matsushima and H. Miyamachi, Seismic
refraction/wide-angle reflection across arc-arc collision zone, central
Hokkaido, Japan, 9th International Symposium on Deep Seismic
Profiling of the Continents and Their Margins, 68, 2000.
Moriya, T., T. Iwasaki, S. Sakai, T. Takeda, K. Otsuka, T. Yoshii,
O. Ozel, A. Tanaka and K. Okubo, Relation between P-wave velocity and thermal
structures in the crust beneath
Japanese Island Arc, 9th International Symposium on Deep Seismic
Profiling of the Continents and Their Margins, 68, 2000.
Research Group for 1997 Northern Honshu Transect, Japan, Crustal
section across northern Honshu arc as revealed from onhore and offshore
wide-angle seismic profiles, 9th International Symposium on Deep
Seismic Profiling of the Continents and Their Margins, 66, 2000.
Otsuka, K., T. Moriya, S. Sakai, T. Yoshii, T. Koizumi, F.
Yamazaki, Y. Sasaki, K. Ito, K. Matsumura and K. Tazaki, Crustal structure of
Fujihashi-Kamigori profile, in the western part of Honshu, Japan, by refraction
and wide-angle reflection experiment, 9th International Symposium on
Deep Seismic Profiling of the Continents and Their Margins, 25, 2000.
Sato, H., T. Iwasaki, N. Hirata, A. Hasegawa, E. Kurashimo, T.
Ikawa and Research Group for 1997 Northern Honshu Transect, 9th
International Symposium on Deep Seismic Profiling of the Continents and Their
Margins, 27, 2000.
Sato, H., N. Hirata, T. Iwasaki, E. Kurashimo, Y. Ikeda, S.
Koshiya, T. Imaizumi, T. Ikawa, T. Ito and A. Hasegawa, Deep to shallow seismic
reflection profiling across the backbone range of northern Honshu, Japan, 9th
International Symposium on Deep Seismic Profiling of the Continents and Their
Margins, 23, 2000.
Sato, H., T. Iwasaki, N. Hirata, A. Hasegawa, E. Kurashimo, T.
Ikawa and Research Group for 1997 Northern Honshu Transect, Crustal structure,
evolution and activity of northern Honshu, Japan : Northern Honshu
Transect-97,98 results, 9th International Symposium on Deep Seismic
Profiling of the Continents and Their Margins, 25, 2000.
Sato, H., Y. Ikeda, N. Hirata, T. Iwasaki, T. Imaizumi, T.
Miyauchi, A. Hasegawa, N. Umino, E. Kurashimo, T. Yoshida and T. Ikawa, Active
thrusting and thrust evolution in Northern Honshu, Japan, AGU Fall Meeting,
F1170, 2000.
(6)この課題の実施担当連絡者
氏名 岩崎貴哉
電話 03-5841-5708
FAX 03-5689-7234
図の説明
図1. 観測実験図．
図2a. 平成11年度反射法探査の時間断面（マイグレーション後）．
図2b. 平成12年度反射法探査の時間断面（マイグレーション前）．
図3. 平成11-12年度屈折法探査による構造断面．
図4. 浅層反射地震探査側線・位置図．
図5. 馬追丘陵を横切る反射地震探査断面（マイグレーション後の深度変換断面）．
図6. 馬追丘陵の地質構造概念図．
