(1)課題番号：0908
(2)実施機関名：名古屋大学大学院環境学研究科・理学研究科
(3)課題名：海溝型巨大地震の地震サイクルモデリング研究
(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：
３． (１) 地殻活動シミュレーション手法
(4-2) 関連する「建議」の項目(建議のカタカナの項目まで)： １．(１)イ．/ (２)ア． イ． ウ． エ．/ (３)ウ．/ (４)ア．； ３．(１)ア．(２)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：
すべりと状態に依存する摩擦構成則が長期の地震サイクルシュミレーションに有効であるとの立場に立ち、日本海溝沿いの東北日本と南海トラフ沿いの西南日本を比較対照して、プレート境界面の摩擦パラメータ分布の第1世代モデルを模索し、プレート形状を考慮した２Ｄ及び３Ｄ粘弾性媒質中における地震サイクルモデルのプロトタイプを構築する。
１）スーパーコンピュタ用大規模計算ＧｅｏＦＥＭ地震サイクルモジュールの開発の一環として，ＷＳレベルで海溝型巨大地震の地震発生サイクルの準静的モデリングを行う。すなわち、摩擦パラメータの分布並びにプレートの形状が地震サイクルに及ぼす影響の基礎的な評価を行い、地震活動パターンや地殻変動から推定されるプレート間ジオデティックカップリング等から摩擦パラメータの基本的空間分布パターンを抽出して、東北日本と西南日本における海溝型巨大地震発生サイクルのプロトタイプモデルを構築する。
(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：(2)-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：地殻活動シミュレーション手法
(5-3) 平成13年度に実施された研究の概要：
本年度は以下の２つのサブテーマに着目して次の研究を実施した。
１）東北日本における準静的な応力の蓄積過程，
２）ブロックバネモデルで単純化した南海トラフ沿いの巨大地震の発生シミュレーション
(5-4) 「平成13年度の到達目標」に対する成果の概要：
主な成果は，それぞれ以下のようである．
１）東北日本における準静的な応力の蓄積過程
東北日本で観測されている最近100年間の水平歪み速度との比較から、1900年頃三陸沖でモーメントマグニチュード8.4に相当する大規模非地震性すべりが発生していたことが推定できた。 最近GPS観測により‘ゆっくり地震’や地震後のアフタースリップの存在が報告されているが、このように大きな規模の非地震性のすべりは初めての発見である。またこれまで三陸沖では、プレート間の固着は30％程度で、そのすべてが地震により解放されると考えられ、残りの70％はずるずるとすべっていると考えられていた。しかしプレート間の固着は100％で観測されている長期間および短期間の地殻変動は説明でき、そのうち50〜60％は非地震性すべりを含めたプレート境界地震により解放される。残りの40〜50％は、大陸プレートを引きずり込み、内陸へ応力を蓄積させていることが分かった。その応力の蓄積レートは、傾斜角45°の逆断層すべりを想定した場合、0.005〜0.01MPa/yrで、内陸大地震の応力降下量が10MPaであると考えるとその再来周期は数千年と見積もることができ、地質学的に見積もられている値とほぼ一致する。
２）ブロックバネモデルで単純化した南海トラフ沿いの巨大地震の発生シミュレーション
南海トラフにそって発生する巨大地震の発生サイクルをシミュレートするために，摩擦構成則にしたがった５つのセグメントから成るブロックバネモデルの挙動を，パラメータマッチングの方法でしらべた(図908-3)．ブロックが１つと２つの場合について基礎的な挙動を調べ，ブロック間相互作用と種々のパラメータと関係を大まかにマップした．
その結果に基づいて，図908-3右下の表にあるパラメータを用いて，地震サイクルのシミュレーションを行った結果，以下のようなことが分かった．そして，各ブロックがほぼ同時に地震を発生する場合に，とくにパラメータＤｃの相対的な値が鍵となることが分かった．
ブロックA〜Dがほぼ同時にすべる場合（図908-4左図）がかなりの頻度（２/３）で発生し，ある程度実際の南海トラフ巨大地震発生サイクルの特徴を再現することができた．図908-4右図に示したように同時ではなく交互にすべる場合が１/３程度発生する．南海トラフでのデータは1,000年程度であるので，実際シミュレーション結果のようなことが生じるのかどうか定かではないが，大きく異なる地震発生サイクル状態が存在する可能性がある． また，2/３を占める同時に地震が発生する場合について，その繰り返し間隔とブロック間の同時発生性について図908-5に示す．このシステムでは，繰り返し間隔は60年〜120年となる．また，BとCの地震発生時間差は80％が1年以内に収まっている．現状のモデルは東側ブロックが先に破壊する場合は40％である．現実の南海トラフではほぼ同時か東側セグメントが先に破壊するので，CのDcをBよりやや小さくする必要があろう．
(5-5) 共同研究の有無：
・主として「地球シミュレーター計画」によっている：
(5-6) 平成13年度に公表された成果
[] 光井能麻・平原和朗，バネ−ブロックモデルによる南海トラフ巨大地震発生サイクルシミュレーション，号外地球，印刷予定, 2002.
(6) この課題の実施担当連絡者
氏名：平原 和朗
Tel：052-789-3651
Fax：052-789-3033
E-mail：hirahara@eps.nagoya-u.ac.jp
図908-1. 100年間の歪み速度の主軸（観測と計算の比較）(仮想的な地震を含まないもの)
図908-2.仮想的な地震を含む100年間の歪速度の主軸の計算値（左）と三陸沖のモーメント解放の時空間分布（右）
図908-3.（左）南海トラフ巨大地震発生サイクルとセグメント.
（右上）ブロックーバネモデル及び（右下）各セグメントのパラメータ.（石橋・佐竹，1998を改変, プレート収束速度はHeki & Miyazaki, 2001）
図908-4．５ブロックにおける地震発生時系列
図908-5．５ブロックモデルにおける繰り返し間隔の度数分布（左）とBとCにおける地震発生の時間差の度数分布(右)
