(1)課題番号：0111

(2)実施機関名：東京大学地震研究所

(3)課題名：断層面上の不均一応力と強度分布の把握

(4)本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成13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：

　1.(4) 地震時及び地震直後の震源過程と強震動

(4-2) 関連する「建議」の項目 (建議のカタカナの項目まで)：

　ア，イ

(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：

　地震時の破壊過程を詳しく調べることにより，断層面上のアスペリティ分布がわかる．地震予知の観点から，とくに破壊の開始域と最大アスペリティの物性に注目する．詳細な破壊過程を調べるためには近地の強震計のデータが有用である．この場合，不均一構造の影響を２つの観点から定量的に評価することが重要である．１つは，観測データから構造による反射・屈折の影響を取り除いて，純粋に震源の破壊過程を調べること，もう１つは，破壊過程が構造の不均一をどのように反映しているかを明らかにすることである．これらは，活断層の形状・構造を考慮した信頼性の高い強震動予測シミュレータの開発にとって必須である．平成１３年度は，国府津・松田断層周辺の地下構造調査を実施し，震源域周辺の不均一構造の特徴を把握した．これは次年度以降に行う波動伝播シミュレーションの基礎資料となる．

(5)平成13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：

　主な項目：(5)

　関連項目：(2)-2-1 (2)-2-2 (4)-1

(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：

　4.「地震時及び地震直後の震源過程と強震動」

(5-3) 平成13年度に実施された研究の概要：

本研究計画がスタートした時点で，地震と強震動の発生を予測する観点から，我々はとくに「断層面上の強度の不均一構造と断層系の相互作用」に注目した．その後の研究の進展で，このターゲットが「アスペリティとその周辺の断層すべり」に絞られてきた．当初，"地震時にすべらなかった部分（周辺部）のすべり特性をいかにして把握するか"が難点であり，かつ，克服すべきポイントと位置づけたが，ここに来て一つの見通しが得られた．それは，"非地震時にはアスペリティ周辺部で断層すべり（間欠的あるいは定常的すべり）が起こっている"らしいことがわかってきたことによる．非地震時すべりと地震時すべりを結びつけることにより，震源域全体のすべり特性を明らかにすることができる．

　このほか，平成１３年度では，新たに「テストフィールドにおける構造調査の実施と強震動生成シミュレーションのためのマスターモデル作り」を加え，以下のテーマを重点的に実施した．

(A) テストフィールドにおける強震動生成のマスターモデル構築

　テストフィールドのうち国府津・松田断層周辺をターゲットとした，震源モデルの特定と周辺部の三次元不均質構造の解明を目的に地下構造探査を実施した（図１(a)(b)）．反射法と屈折法を組み合わせたもので，神奈川県との共同研究として行った．また，「定常広域活動」推進部会との連携研究でもある．得られる活断層周辺の地下構造データは，前年度までに整備された都市圏強震動総合ネットワークシステムの地震データとともに，震源過程・強震動生成シミュレーションの基礎データとなる．目下，収集されたデータの解析作業を進めている．

(B) ３次元不均質構造の強震動シミュレーション

12年度に開発した「PSM/FDMハイブリッド型並列計算法」をさらに発展させ，異なる格子サイズを結合した「マルチグリッド化」を進めた．これにより，地下構造の不均質性に応じた適切な計算格子が採用でき，高性能並列計算機を用いた大規模な３次元波動伝播・強震動シミュレーションが実用化した．本計算法の有効性を確認するために，不均質地殻・上部マントル構造と不均質断層滑りモデルを組み込んだ2000年鳥取県西部地震の強震動シミュレーションを実施し，K-NET・KiK-net強震観測記録との一致を確認した（図２）．

(C) 首都圏強震計ネットワークの整備

　全国６大都市圏の拠点大学に強震動総合観測ネットワークシステムが整備され自治体等の強震計・震度計1千地点余りの波形データを大学に収集するシステムが構築された．さらに首都圏ネットについてはWeb公開システムが作成され，主な有感地震に対して各観測点の応答スペクトルを見ることができるようになった（図３）．

(D) 歴史地震記象による大地震のアスペリティ分布

　過去100年間の日本周辺海域の大地震について，地震記象（強震計）の収集と解析を行い，アスペリティ分布を調べている．三陸沖（北部）の再来地震についてアスペリティ分布を調べたところ，恒常的なアスペリティ領域の存在が確認されるとともに，そこでのサイスミックカップリング率がほぼ100%であること，複数のアスペリティが同時に動く場合と単独の場合があることなどがわかった．また，ＧＰＳデータの解析から 得られる，海溝沿いのプレート間滑り領域と固着領域を調べたところ，大地震の余効すべりが隣り合うアスペリティの中間で起こっていることがわかった．これに対し，三陸沖南部ではカップリングがほとんどないこと，宮城県沖では約50%程度であるといった，カップリング率の地域性が認められた（図４）．

さらに，日向灘地域のプレート間すべりを調べたところ，間欠的なゆっくり滑りが過去の大地震のアスペリティの周辺で起こっているという，注目すべき結果を得た（図５）．

(5-6) 平成13年度の成果に関連の深いもので、平成13年度に公表された成果：

Furumura T. and B.L.N.Kennett, Variation in Regional Phase Propagation in the Area around Japan, Bull. Seism. Soc. Am., 91, 4, 667-682, 2001.

古村孝志・纐纈一起・坂上　実・山中佳子・高橋正義, 2000年伊豆諸島群発地震における式根島の震度異常と地盤増幅特性, 地震2, 54, 229-308, 2001.

Furumura M., and T. Furumura, Numerical simulations of strong ground motion during destructive earthquakes in Hokkaido, Japan, J. Comput. Acoust., 9, 1647-1651, 2001.

Furumura, M., T. Furumura and K.L. Wen, Numerical simulation of Love wave generation in the Ilan Basin, Taiwan, during the 1999 Chi-Chi earthquake, Geophys. Res. Lett., 28, 17, 3385-3388, 2001.

Furumura, T., K. Koketsu and K.-L. Wen, Parallel PSM/FDM hybrid simulation of ground motions from the 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake, Pure Appl. Geophys., 2002, in press.

Furumura, T., and S. K. Shigh, Regional wave propagation from Mexican subduction earthquakes: The attenuation functions for interplate and inslab events, Bull. Seism. Soc. Am., 2001, submitted.

Kennett, B.L.N., and T. Furumura, Regional phases in continental and oceanic environments, Geophys. J. Int., 146, 562-568, 2001.

Kennett, B.L.N. and T. Furumura, The influence of 3-D structure on the propagation of seismic waves away from earthquakes, Pure Appl. Geophys., 2002, in press.

菊地正幸：地震波形データから震源の破壊過程を探る,月刊地球, 24, 117-125, 2002.

菊地正幸・山中佳子：既往大地震の破壊過程=アスペリテイの同定, サイスモ 2001年 7月号, 6-7, 2001

永井理子・菊地正幸・山中佳子：三陸沖における再来大地震の震源過程の比較研究− 1968年十勝沖地震と1994年三陸はるか沖地の比較, 地震, 54, 267-280, 2001

Wu. C., M. Takeo, and S. Ide, Source Process of the Chi-Chi Earthquake: A Joint Inversion of Strong Motion Data and Global Positioning System Data with a Multifault Model, BSSA vol91 1128-1143

Yagi, Y., M. Kikuchi, and T. Sagiya, Co-seismic slip, post-seismic slip, and aftershocks associated with two large earthquakes in 1996 in Hyuga-nada, Japan, Earth, Planets and Space, 53, 793-803, 2001.

山中佳子・菊地正幸：東北地方のアスペリテイマップ,東京大学地震研究所広報, 34, 2-4, 2001.

(6) この課題の実施担当連絡者

　氏名：菊地正幸

　電話：03-5841-5764

　FAX：03-5841-8263

　E-mail：kikuchi@eri.u-tokyo.ac.jp

図の説明

図１(a)(b)　国府津松田断層・足柄平野構造調査の測線図(a)と記録の一例(b)．

図２　2000年鳥取県西部地震の強震動シミュレーション．波動伝播のスナップショット．

(a)強震観測記録（K-NET，KiK-net）と（b）数値シミュレーション結果を比較する．

右では３観測点の強震記録（地動Transverse成分）と計算波形を比較する．

図３　上段：自治体および地震研究所の強震計・震度計観測点．約470点ある．下段：

Web上の観測記録の一例．加速度，速度，変位記録のほか，応答スペクトルも掲載して

いる．

図４(a) 東北地方太平洋側の地震(1930年以降Mｊ6.9以上）のアスペリティ分布．コン

ターはすべり量0.5m間隔．図中の数字は地震が起こった年を示している．星だけが書

かれているところは最大スリップ量が0.5m以下であることを示す．

(b)東北地方太平洋側のアスペリティの時空間分布．各四角形は１回の地震で個々のア

スペリティがすべった量を示している．

図５　日向灘における1996年6月から900日間の定常的あるいは間欠的すべりの積算（八木勇治，2002東京大学博士論文より）．バックスリップの大きい目玉付近は1968年の日向灘地震（M7.5）の震源域と一致する．