(1) 課題番号：0703
(2) 実施機関名：東京大学大学院理学系研究科
(3) 課題名：
下部地殻の流動特性とプレート内応力の蓄積・解放過程のシミュレーション研究
(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)：3 - (1)ア
(4-3) 「5ヵ年計画全体としての研究課題の概要と到達目標」に対する到達した成果：
本研究は，下部地殻の異方的流動特性と活断層深部の現実的な構造及び摩擦特性を考慮に入れ，内陸活断層での応力蓄積・解放過程のシミュレーション・モデルを構築することを目的としている．地球シミュレータ関連の科学技術振興調整費総合研究の一環として，平成12年度までに強度回復メカニズムを内包する断層構成則を用いた横ずれプレート境界での３次元準静的地震発生サイクル・モデルを完成させ，それを動的地震破壊伝播モデルとシステム結合することでテクトニック応力の蓄積から破壊核の形成を経て動的破壊の開始・伝播・停止に至る地震発生サイクルの全過程のシミュレーションを可能とした．平成13年度には日本列島域の３次元プレート境界モデルを作成し，それを用いた定常的なプレート沈み込みに伴う日本列島域の長期的地殻変動のシミュレーションを行った．また，内陸活断層の地震発生過程のモデル化に関する研究に関しては，異方的な流動特性を持つ粘弾性物体の力学的応答の定式化とそれに基づく数値計算アルゴリズムの開発を進める一方，デタッチメントから分岐する衝上断層の形状発達シミュレーションを行った．
(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：(3) 内陸活断層周辺における不均質な応力・歪場の成因
関連：(1) 広域応力場とその形成メカニズム，(5) 断層強度と応力の時空間分布
(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：
主：6.「地殻活動シミュレーション手法」研究計画 (3)
(5-3) 平成13年度に実施された研究の概要：
中解像度の日本列島域の３次元プレート境界モデルを作成し，それを用いた定常的なプレート沈み込みに伴う日本列島域の長期的地殻変動のシミュレーションを行った（図１）．また，内陸活断層の地震発生過程のモデル化に関する研究に関しては，異方的な流動特性を持つ粘弾性物体の力学的応答の定式化とそれに基づく数値計算アルゴリズムの開発を進める一方，デタッチメントから分岐する衝上断層の地質学的時間スケールでの形状発達シミュレーションを行った．（図２）．
(5-4) 「平成13年度の到達目標」に対する成果の概要：
プレート沈み込みに伴う日本列島域の長期的地殻変動のシミュレーションにより，内陸活断層地震の原因となる地殻変形及び応力蓄積のパターンが明らかになった．また，デタッチメントから分岐する衝上断層の形状発達シミュレーションにより，リストリックな内陸活断層の平均傾斜角が，デタッチメントでの定常すべりにより，低角から高角へと時間発展していくことが明らかになった．これらの成果は，平成14年度に予定している内陸活断層での応力蓄積・解放過程のモデル化に向けた基礎研究として位置づけられる．
(5-5) 共同研究の有無：
有り（Crustal Activity Modelling Program / Solid Earth Simulator
Project）
(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：
[1] Aochi, H. and M.
Matsu’ura, Slip- and time-dependent fault constitutive law and
its significance in earthquake generation cycles, Pure and Applied Geophysics,
Vol. 159, No. 7，2002 (in press).
[2] Fukuyama, E, C.
Hashimoto and M. Matsu'ura, Simulation of the transition of earthquake rupture
from quasi-static growth to dynamic propagation, Pure and Applied Geophysics,
Vol. 159, No. 7，2002 (in press).
[3] Hasimoto, C., and
M. Matsu'ura, 3-D simulation of earthquake generation cycles and evolution of
fault consitutive properties, Pure and Applied Geophysics, Vol. 159, No. 8，2002 (in
press).
[4] Matsu’ura, M., The
crustal activity modelling program: Progress toward scientific forecast of
earthquake generation, Proceedings of the 2nd ACES Workshop, ed. M. Matsu’ura,
K. Nakajima and P. Mora, APEC Cooperation for Earthquake Simulation, 23-26, 2001.
[5] Hashimoto, C. and M. Matsu'ura, Physical modelling of earthquake generation cycles at transcurrent plate boundaries, Proceedings of the 2nd ACES Workshop, ed. M. Matsu’ura, K. Nakajima and P. Mora, APEC Cooperation for Earthquake Simulation, 211-215, 2001.
[6] Nakajima, K., C. Hashimoto and M. Matsu’ura, Parallel performance of the tectonic loading process model at transcurrent plate boundaries, Proceedings of the 2nd ACES Workshop, ed. M. Matsu’ura, K. Nakajima and P. Mora, APEC Cooperation for Earthquake Simulation, 295-299, 2001.
[7] Fukuyama, E., C.
Hashimoto and M. Matsu'ura, Simulation of earthquake rupture transition from
quasi-static growth to dynamic propagation, Proceedings of the 2nd ACES
Workshop, ed. M. Matsu’ura, K. Nakajima and P. Mora, APEC Cooperation for
Earthquake Simulation, 375-380, 2001.
[8] Sagiya, T., T.
Sato, C. Hashimoto, K. Minami and M. Matsu’ura, Viscoelastic inversion of
crustal deformation data, Proceedings of the 2nd ACES Workshop, ed. M. Matsu’ura,
K. Nakajima and P. Mora, APEC Cooperation for Earthquake Simulation, 439-442,
2001.
(6) この課題の実施担当連絡者
氏名：松浦 充宏
電話：03-5841-4318
FAX：03-5841-8791
E-mail：matsuua@eps.s.u-tokyo.ac.jp
図の説明：
図１．定常的なプレート沈み込み運動が引き起こす日本列島域の長期的地殻変動のシミュレーション．(a) 日本列島域の３次元プレート形状モデル．(b) プレート沈み込みモデルで計算される長期的な地殻の隆起（赤）・沈降（青）速度．
図２．プレート収束運動によって駆動される分岐衝上断層の形状発達シミュレーション．(a) 分岐衝上断層を持つデタッチメントの定常すべりによる内部変位速度場（上磐側ブロックの無限遠点を固定）．(b) プレート収束に伴う分岐衝上断層の形状変化．
