第４章　「直前課程における地殻活動」研究計画

第４章　「直前過程における地殻活動」研究計画

１．はじめに

　地震発生の直前予知のためには，地震発生準備課程の最終段階において活性化する物理・化学過程をモデル化し，その妥当性を検証することが必要である．そのために，前駆的現象の発現機構に関する観測研究，前駆的現象検出のための技術開発，前駆的現象の発現メカニズムを解明するための実験的・理論的研究を以下の指針で進めている．

地震予知研究において，計算機によるシミュレーション研究は今後ますます重要な位置を占めると考えられる．それが十分な予測能力を持つためには，破壊の素過程を理解した上で，地震発生場における不均質断層上の構成法則（関係）の空間分布を物理的・地学的に正しく把握する必要がある．その意味で室内実験の重要性は増している．とくに (1)脆性－塑性遷移領域における構成関係，(2)構成関係の地震発生場環境要因依存性，(3)アスペリティの連動性や非地震域との棲み分け，(4)地震後の強度回復過程や透水率変化，(5)弾性波速度などの観測可能量と摩擦構成則パラメータとの関係などを実験的に明らかにすることが重要である．

室内実験の空間スケールは現実の地震発生ゾーンのそれとは非常にかけ離れているから，室内実験で得られた知見が実際の地震発生にどのように結びつくのか，常に野外観測によって検証をおこなっていくべきである．また，現実の地震発生過程における野外観測で得られた知見からのフィードバックを受けて，室内実験実施項目を設けるべきであろう．室内実験と現実地震発生ゾーンのスケールギャップをうめるためには，鉱山のやまはね現象に伴う様々な物理過程を至近距離で詳細に調べる半制御地震実験が効果的である．また，地震発生直前に生じていると考えられる地下間隙水の流動・応力変化・温度変化を直接認知するため，それに伴う電磁気学的・測地学的・地球化学的諸観測量の時間変化をとらえ，室内実験および野外観測の両面からつめることが必要である．これまでは独立に議論されることの多かった電磁気・地球化学データと，技術革新の目覚しい測地学的データ（GPS，SAR，絶対重力計など）および地震波広帯域記録をつきあわせることが肝要であろう。それによって，地殻内流体の移動を伴った新しい地殻活動のイメージが構築出来る可能性がある。ガウジを挟む，より現実的な断層について，透過波動を用いた震源核検出可能性を判定する室内実験の結果は，アクロス等の野外実験結果の解釈に重要な指針を与えると考えられる．また，一般に地震予知可能性を論じるため，砂山くずし現象の実験的研究とその理論的検証をおし進める必要がある．

２．主な研究課題の成果

A．震源核の定量的モデリング

A-1．せん断破壊過程を支配する構成法則の地震発生場環境要因依存性

（東京大学地震研究所〔課題番号：0109〕，JAMSTECとの共同研究）

(a) 陸上付加体の断層岩を用いたせん断破壊実験と透水率測定

沈み込み帯の地震の発生過程を記述するためには，沈み込み帯の断層を構成する岩石のせん断破損構成則や透水率の評価が必要不可欠である．特に，透水率構造は断層周辺の間隙水圧分布を見積もる上で重要である．そこで，四万十付加体興津メランジュ中の過去の震源断層帯に着目し，この断層帯を構成する玄武岩を採取して試料に用いた．せん断破壊実験と透水率測定を，試料が過去に経験したと思われる条件下（封圧(140 MPa)，間隙水圧(115 MPa)，温度(＜250度)）で行った．その結果，常温下での透水率は10^-16~10^-19㎡と低い値を示した．透水率測定後，歪み速度10^-5s^-1でせん断破壊実験(有効封圧35 MPa)をおこなった．最大せん断強度は120 ~ 170 MPa，破損応力降下量は50 ~ 100 MPa，臨界すべり量は約0.3 mmと求まった．同条件下の花崗岩にくらべ，最大せん断強度・破損応力降下量は約20%，臨界すべり量は約50%小さな値を示す．試料の不均一性のため各パラメータの値はばらつくものの，せん断破壊実験前の透水率と負の良い相関が観察された．つまり，透水率が大きいほど試料中のクラックなどの構造的弱面が多くなり，最大せん断強度が減少すると考えられる．せん断破壊実験後，差応力を加えずに250℃の条件下で保持をおこなった結果，破壊直後から50時間で透水率が3桁近くも減少した．この様な透水率の減少は，常温下での実験では僅かにしか観察されなかった．実験後の破壊面のSEM観察により，破壊面上に粘土鉱物が沈殿したと考えられる痕跡が見つかり，高温下での粘土鉱物の沈殿が透水率の減少を引き起こしたと推定される(Kato et al., 2003c)．つまり，沈み込み帯の震源域では常に透水率が低く間隙水が捕捉されやすい状態にあり，高間隙水圧が発生し断層強度が低いことが示唆される．破壊後の透水率の時間発展と強度回復過程との関係を明らかにすることは，今後の課題である．

(b) アプライトを用いたせん断破壊実験

これまで，試料として花崗岩を用いてすべり依存性構成則を規定するパラメータの温度・圧力依存性を調べてきた（Kato et al., 2003a,b）．その結果，花崗岩は300度以上で各構成則パラメータ（最大せん断破壊強度など）の温度依存性が強くなり，Post-failure過程におけるせん断破損過程の安定性も300度を境に増加することが確認され，地殻内の微小地震活動の下限を説明するものと考えられた．破壊面の顕微鏡観察から，低温での黒雲母，石英の塑性変形が，300度で塑性変形に混合することで上記の温度依存性が生じるものと推定されたので，今年度においては黒雲母をほとんど含まないアプライトを用いた比較実験を行った．その結果，花崗岩より低い150度以上において安定性が増すことが明らかとなった．実験後，破壊面を顕微鏡で観察したところ，低温では主に一つのせん断面で破壊が生じていたのが，高温では微小クラックが多数発生して厚みのあるせん断帯を構成しCataclastic Flowが引き起こされていた．このように構成鉱物の違いにより変形過程が異なり，塑性変形に遷移する条件も異なることが明らかとなった．

A-2．アスペリティと非地震性領域の棲み分け

（東京大学地震研究所〔課題番号：0109〕）

　既往大地震の破壊過程の研究により，アスペリティは場所に固有であること，アスペリティと非地震性すべり領域とが棲み分けているらしいことがわかってきた．また，東海地域のプレート境界では2001年から非地震性すべりが国土地理院GPSにより検出されるとともに，過去にもそのような非地震性すべりが起こっていたことを示す地殻活動データが報告され，非地震性すべりが間欠的に発生していた可能性が示された．本課題では，室内実験と数値実験によりアスペリティと非地震性すべり領域との相互作用について明らかにすることを目指す．

　大型剪断試験機を用い，長さ1mの花崗岩の模擬断層面に摩擦特性の異なる領域を分布させ，すべり実験を行った．模擬断層面のうち，半分の50cmの領域に薄いテフロンシートを挟み速度・状態依存摩擦構成則パラメータのa-bが負となるようにし，残り半分の領域は花崗岩どうしを直接接触させa-bが正となるようにした．断層に沿って多数の変位計と歪ゲージをセットし局所的な変位と剪断歪を測定した．a-b<0の領域はアスペリティ的に振舞い，固着すべりを起こした．a-b>0の領域では，アスペリティでの動的すべりにより応力が急激に上がり，それを緩和しながら顕著な余効すべりが起こった(図１)．この非地震性すべり領域でも，アスペリティでの動的すべりに連動し地震時すべりを起こすが，地震時すべり量はアスペリティから離れるほど小さくなっている．この実験では，アスペリティの内部で前兆的すべりが起こり，動的すべりが開始した．非地震性すべり領域では，自らすべりを加速するポテンシャルはないが，アスペリティでは蓄えた応力を凖静的・凖動的に解放することにより徐々に加速する前兆的すべりを起こし得る．

　室内実験でみられたアスペリティと非地震性すべり領域の相互作用を定量的に解釈するため，二つのブロックをバネで連結し，ドライバーをゆっくり動かしていくモデルを使った数値実験を行った．a-b<0のブロックとa-b>0のブロックを仮定し，適当な摩擦パラメータを仮定すると，室内実験でみられた余効すべりを定量的に再現することができた．次に二つのブロックのa-bは負に設定し，(b-a)/L（Lは臨界すべり変位）で与えられる臨界ばね定数を，一方のブロックは系のスティッフネスより大きい値（不安定になる），他方は小さい値（安定になる)に設定した．この条件下で後者のブロックのパラメータが安定・不安定境界に近いとき，間欠的な非地震性すべりが起きることが示された（図２）（吉田，2002; Yoshida and Kato, 2003）．以上の結果等から，多様なすべりモードの棲み分けが摩擦パラメータによって規定されていて，図３のように決まると推定される．

B．南アフリカ金鉱山における地震予知の半制御実験

（京都大学防災研究所〔課題番号：0209〕，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同グループによる共同研究）

　南アフリカの金鉱山では，深さ2-3kmで行われている採掘による応力集中のため，採掘が断層に近づいた時に，断層上に応力集中が生じ，大きいものではM3クラスの地震（震源サイズは約100m）まで発生する(小笠原・他，2002b)．その付近めがけてボアホールを掘削し，震源から数m－数10m以内でデータを取得する．応力が徐々に高まり，岩盤の諸性質や極微小地震活動が変化するものと期待される．ついには，震源核形成が始まり，ゆっくりしたすべりが発生する．この過程を，高精度の地震計，歪計や変位計をはじめとする各種のセンサーでとらえ，震源核形成過程を室内実験と現実の大地震の中間スケールで解明することをめざす(小笠原，2002；Otsuki, 2002；Kawakata, 2002)．

平成13年度までに，Western Deep Levels鉱山の観測網から約100mで発生したM2の地震の前後のｂ値や応力降下量の変化から，震源域のせん断応力の変化を検知することができた．また，地震直前の応力低下を示唆する変化もとらえられた(Ogasawara , 2002; Ogasawara and Miwa, 2002; Ogasawara et al., 2002)．本年度においてはBambanani鉱山に一点だけ設置されていた歪計(Ishii et al., 2002)から100m以内で，2002年2月にM3を含む地震群が発生した．データ通信のトラブルにより地震直前および地震時は欠測であったため地震直前から直後に至るデータを得ることができなかったが，約一ヶ月後の復旧後にも顕著な余効変動がとらえられた(小笠原・他，2002a; 竹内・他，2002; 森山・他，2002)(図４)．また，歪計から約20mの地点でM0の地震が発生し，それによる歪ステップや余効変動がとらえられた．Western Deep Levels鉱山で発生したマグニチュード0-1クラスの地震の破壊伝播速度の推定を行った．サブイベントが明瞭に識別できる地震波形を用いて，破壊開始点に対するサブイベントの相対震源を決定し，破壊伝播速度を推定した．その結果，S波速度の70%程度の値が得られた．この値は大・中地震について得られているものと同程度の値であり，南アフリカ金鉱山の微小地震は，大・中地震と同様の破壊過程を示す可能性が高いことが分かった(山田・他, 2002; Yamada et al., 2002)．

Bambanani鉱山での経験を生かし，平成14年度には，新たにMponeng鉱山, Tau Tona鉱山では地震計・歪計・変位計のアレイからなる冗長性のある観測システムの設計を行った．2003‐2004年度にかけて断層近傍まで採掘が行われ，断層上でM3クラス以上の地震が発生する可能性が大変高い．多数の強震計，加速度計，速度計に加えて，石井式歪計４台，断層変位計２台を断層の極近傍に設置するなど，多数のセンサーを推定震源域に配置する予定である(飯尾・他, 2002; Ogasawara, 2002a,b; 小笠原・石井，2002; 加藤・他，2002; 川方・他，2002)．Western Deep Levels鉱山の観測では，歪計は分解能が12bitで１分サンプリングであったが，今回は24bit25Hzで記録することにより，微小な変化をもとらえることが可能である(Ishii et al., 2002；Ishii, 2002; Yamauchi, 2002)．

C．野外観測

C-1．電磁気観測

（東京大学地震研究所〔課題番号：0110〕，東京工業大学理工学研究科〔課題番号：0803〕，北海道大学大学院理学研究科附属地震火山研究観測センター〔課題番号：0307〕，京都大学防災研究所，気象庁地磁気観測所，東海大学との共同研究）

伊豆の全磁力には，各測点によって振幅の異なる年周変化が認められた（地震予知研究推進センター・八ヶ岳地球電磁気観測所, 2001；石川・他, 2001）．各磁場センサー近傍のローカルな（10ｍ四方）磁化不均質を明らかにすることにより，この年周変化がセンサー近傍のごく浅い部分の磁化不均質と地下温度の変動による消帯磁によって説明できることが明らかとなった（小山・他, 2002）．従来，この年周的変化と伊豆東方沖群発地震活動との関連性を指摘していたが，年周変化を正確に見積もった上で議論しないと誤った結論を導き出す可能性が指摘された．一方，年周変化のほかに，数年にわたるゆっくりとした磁場変動が観測されている．この種の変化の代表的なものとして，伊東市北部，御石ヶ沢観測点周辺で観測された1998年までの顕著な全磁力減少（-30nT/5年間，図５）があげられる（Oshiman et al., 2001）．通常この種の変化の原因とされる熱消磁では，北側正／南側負の対をなした変化となるが，北側での正変化が認められず，依然としてその変化の原因は不明である．ただ，変化が国土地理院の潮位観測から予測される地域の隆起運動と同期していることと，この御石ヶ沢観測点周辺が顕著な磁気異常域に位置していることから，この顕著な変化が実は応力変化によるピエゾ磁気効果が磁気異常によって増幅されてとらえられた可能性が高い．また，1995年以来長らく観測が中断していた，伊東市中部奥野観測点周辺域での直流法を用いた比抵抗連続観測を昨年度より再開した．1994年当時とほぼ同じかやや高比抵抗を示す結果が得られ，見かけ比抵抗にして数％程度の変動を検知しえることを実証した．しかし，雷による故障のあと測器の不調が続き，現在，観測が断続的に継続している．

　東海地方のローカルな磁化不均質は伊豆に比べ小さいため，年周変化は顕著ではない．静岡市北部俵峰観測点において10年にわたって観測されてきた全磁力の減少は，2000年を境として上昇に転じている（八ヶ岳地球電磁気観測所・地震予知研究推進センター, 2002）．2000年は，伊豆諸島地殻変動や，東海地方におけるスロースリップなどの顕著な地殻変動が起こった年であり，そういった活動とこの全磁力変動に関連があるのか興味がもたれる．俵峰の全磁力が減少していた期間，その東側の篠坂では全磁力が増加し，南西の相良，春野では減少していた．この全磁力変動の空間的広がりを調べるため，昨年度より奥山，舟ヶ窪において全磁力連続観測を開始した．観測開始より１年しか経過しておらず，全磁力変動の時空間的対応関係はまだはっきりとはしない．

このほか，北海道地域では，これまでのULF帯での電磁気現象と地震発生との関係を調べる観測を継続した．磁場変換関数の時間変化に着目したほか（Mogi, 2002），新たに道内の２観測点（札幌および手塩中川）においてVHF電磁波の伝播異常をとらえる観測を開始した（森谷・他, 2002ab）．

C-2．測地観測

（東京大学地震研究所〔課題番号：0106〕，国土地理院，静岡大学，東北大学との共同研究）

平成12年度から継続している，三宅島・神津島におけるハイブリッド重力測定（絶対重力測定と相対重力測定の統合観測）を通じて，伊豆諸島（新島・神津島―三宅島）海域群発地震活動に，三宅島のマグマ等の流体移動が強く関与していることを示す結果を得た(Furuya et al., 2003; Okubo et al., 2002; Sun and Okubo, 2002). 群発地震時に流体移動と亀裂生成との間の相互作用を強く示唆する観測結果が得られたことである．これらは，現実の地球内部での地震発生に対して，流体の移動が果たしている役割を，野外観測を通じて検証したという意味をもつ（大久保, 2002)．

平成14年度においては，東海地方での絶対重力観測を継続し，2003年3月に相対重力計による精密測定を実施した．また，東海地方の絶対重力観測網を拡充するために，富士山周辺に3点の絶対重力点を新設した．この絶対重力点を基準とする，相対重力測定点30点も同時に設置した．以上により，本年度の当初目標としてかかげていた，東海地方におけるハイブリッド重力観測（絶対・相対）の拡充をほぼ達成した．東海地方の絶対重力観測からは，2002年1月になって御前崎の沈降停止を示唆するような暫定結果を昨年度の成果として報告したが，他機関との比較校正実験を2002年7月に実施した結果，系統誤差の混入が判明した．系統誤差の補正を行った結果について調べると，1997年-2003年までの絶対重力値には永年的な変動は見出せなかった．これは，この間に御前崎は4cm程度は沈降しているはずであるのに，それに見合った8マイクロガルの絶対重力増が検出されないというパラドクスである（図６）．このパラドクスの原因を解明することにより，プレート固着状況についてのモデリングに対して，新たな拘束条件が与えられる可能性がある．

また，伊豆諸島・三宅島での重力連続観測を継続し，2002年5月, 9月に相対重力測定を実施した．これは，地殻流体の地震発生への関与を観測面から解明するためであったが，本年度においては，伊豆半島東部および伊豆諸島ともに地震活動が低調であったために，顕著な成果を得ることができなかった．しかし，三宅島での連続観測から，10マイクロガル程度の重力変動が地下水位の変動および火山ガス放出量の減少と同期していることを見出した．

C-3．精密制御地震（アクロス）

（東京大学地震研究所〔課題番号：0131〕）

平成１４年度までに，以下のシステム製作，試験を行ってきた(Higashihara, 2002)．

１．精密制御震源システムの製作と試験

(1) 精密人工震源小型試作機(やよい1号)の製作と室内試験

(2) 実証試験用機(やよい2号)の設計と製作

２．弾性波シミュレーションによる性能評価

(1) 周波数伝達関数による速度トモグラフィ・インバージョン手法の開発

(2) 散乱インバージョンのうち線形モデルの開発

(3) 岩石標本の室内散乱実験

(4) 非線形散乱モデルの開発

３．精密制御震源システム

(1) やよい２号機のフィールド展開

(2) テストフィールドの地球科学計測

(3) 多項目地球科学観測システムの構築

(4) 直達波による速度トモグラフィ

(5) ３機震源のフェイズドアレイの構築

D．すべり破壊核形成過程のモニタリング手法の開発

（横浜市立大学〔課題番号：0109〕（課題提出は東京大学地震研究所））

　断層近傍による歪や前駆的すべりの検出を狙った受動的観測手法とは異なり，能動的手法によって破壊核検出の可能性を追及する研究を行ってきた．Iwasa(2001)は，能動的に高周波弾性波を照射する大型試料のすべり実験により，破壊核を検出する手法を開発した．模擬断層面に波動を透過しつつ，負荷剪断応力を一定速度で増大し，最終的に不安定動的破壊が発生するまでの全過程で，透過波動の変化を観察するというものである．この実験において模擬断層面に弾性波を能動的に照射したときに観測された，せん断応力の増加に伴う透過波動の振幅の増加は，いわゆるjunction growthのメカニズムによって説明し得ることが明らかとなった．junction growthとは，アスペリティ接触において，せん断応力がわずかでも加わったときに必然的に引き起こされる極めて小さな変位による，接触面積の増加のメカニズムである．そしていわゆる観測によって捕らえうる前兆的なすべりは，このjunction growthが個々の接触において徐々に終焉を向かえたあとに生じるすべりである．したがって，junction growth，前兆的すべり，動的破壊は，小さなせん断応力が加わり始めた初期の段階から最終破壊に至る過程で，連続した破壊過程として捕らえるべきものである，ということが明らかとなった．また，地震サイクルにおけるこのような面の状態の変化を透過波動で原理的に検出可能であることが示された．

　これらの成果をもとに平成14年度においては，これまで行ってきた模擬断層面に弾性波を照射して断層面の接触状態変化を追跡する手法を，ガウジを挟んだ，より現実的な断層面に適用するための実験装置を設計した．装置は小型のせん断装置であり，二枚のプレートの間にガウジを挟み，上盤にせん断力を加えながら，これに弾性波を照射し，この変化を観測する．垂直加重は最大100N，上盤の変位速度は0.05ミクロン／sから2mm/s，とした．上盤の動きを正確に観測するため，垂直方向３箇所，水平方向２箇所に変位計を設置する．これにより，載荷によって変化すると考えられる上盤の３次元的な挙動を捉えることができる．またこの変化から，ガウジ層内の接触状態の変化を推定することができる．透過波動の変化とあわせ，最終的な破断（スティックスリップ，地震）に至る過程での変化を詳細に捉えることができると思われる．

E．砂山くずしの実験的研究

（横浜市立大学〔課題番号：0109〕（課題提出は東京大学地震研究所））

　昨年度に行われた砂山くずしの室内実験から，砂山のサイズによるナダレの挙動のドラスティックな変化が明らかとなった．すなわち，砂山のサイズによって，べき乗則に従うサイズ分布から，固有地震的な大きなナダレが周期的に発生するようになる変化が観測された．

この原因を調べるため，平成14年度においては，セルラーオートマトンモデルによる数値実験をおこなった．システムのサイズ，すなわちセルの数を変化させることによって実験で観測された上記変化が再現されることが期待されたが，セルの数が増えるに随って最大ナダレの大きさはセルの数のべき乗に比例して大きくなることは分かったが，変化は連続で自己アフィン的であり，実験でみられたドラスティックな変化は再現できなかった．このことは，固有地震的な振る舞いへの変化の背後にある物理は，セルラーオートマトンモデルによる単純なメカニズムではなく，未だ十分理解されていない複雑な物理が潜んでいると思われる．この点で注目されるのは，円錐形の砂山の底面の圧力分布が，頂点直下で窪んでいる（dipの存在）という事実である．これは粉粒体に見られるアーチングのためと考えられているが，このことは砂山の内部の応力状態が一様ではなく，かなり複雑な応力鎖が形成されていることを示唆するものである．砂山の表面もこの影響を受け，これがナダレの発生様式の違いをもたらしていることも十分に考えられる．このメカニズムを解明し，地殻内における応力状態への類推を考えることは重要であり，今後の課題である．

３．まとめ

　破壊核成長モデルに基づいて考えると，地震発生準備課程の最終段階とは，テクトニックなローディングがこれ以上進行しなくとも，応力の再配分を伴って破壊核が不安定に成長を開始し，大地震の発生に至るまでの段階と考えることが出来る．この段階における破壊核の成長を記述するためには，高速すべりでも破綻しない構成則を確立する必要がある．また，実際に地震が発生している場における温度・圧力条件下で，構成則の間隙圧依存性，すべり速度依存性などを明らかにしていく必要がある．この点に関しては，基本的には昨年度までの研究によって現実的な条件下での構成則－状態依存性が定量的に評価されるに至った．本年度においては，さらに現実的な条件を達成するためと残された重要課題の一つである地震後の強度回復過程や透水率変化をさぐるため，過去に沈み込みを経験した断層岩をそれが過去に経験した温度圧力条件でのせん断破壊実験と透水率測定を行った．また，構成関係の温度依存性を担うメカニズムの解明のため，個々の鉱物の変形過程にたちいった実験的研究を実施した．また，昨年度に引き続き，大試料を用いた複数のアスペリティの相互作用を明らかにする実験を行い，簡単なブロック－バネモデルを用いた理論的考察を行った．その結果，一見多様に見えるすべりモードが摩擦パラメータによって規定され棲み分けていることが明らかになった．今後は，現実の地震発生（地殻変動）過程を明らかにする上で，弾性波速度などの観測可能量から摩擦構成則パラメータがいかに推定されるべきかがますます重要となろう．

南アフリカ金鉱山の研究グループによって，室内実験と現実の大地震をつなぐスケールの実験的観測研究が継続されてきた(Iio, 2002)．平成12年度までに，Ｓ波のスプリッティングやｂ値の時空間分布から応力状態の時空間分布の推定を試みた(Nagai et al., 2002; Satoh, 2002)．2002年においては，観測系から至近距離でM3を含む地震群が発生した顕著な余効変動をとらえることに成功したが，機器のトラブルにより地震発生時直前直後の変動をとらえることが出来なかった．この経験をもとに，新たに2鉱山で冗長性の高い観測システムを構築し，来る2年間以内に起こるべき地震に備えた．今後のデータの蓄積に期待が高まる．

　伊豆半島，伊豆諸島域や東海地域，北海道地域で，地震発生に関与する流体の存在を捉えるための比抵抗構造観測がおこなわれ，流体の移動や応力の変化を定量的に補足することを狙う電磁気・測地観測が継続されている．伊豆半島の特定の観測点においてこれまで急激に減少してきた全磁力が最近ではその減少傾向が鈍ってきている．このことは，明確に最近の群発地震活動静穏化と関連していると思われる．また，東海地方の絶対重力観測で見られた沈降に見合う重力増加が測定されないパラドクスや，全磁力観測でみられた変動と広域地殻活動との対応など，興味深い時系列が得られつつある．北海道では従来の電磁気観測に加え，FM電波伝播異常をとらえる観測を開始した．地道な観測の継続が重要であることは論をまたないが，それぞれの時系列に現れた変動の物理メカニズムを探ることが望まれる．

　破壊核の検出には受動的な観測だけではなく，能動的観測も重要であると考えられる．人工震源から弾性波を放射し断層を透過する波動から破壊核を検出する手法が開発され，その理論的根拠の考察も行われた．本年度においては，さらに現実的なガウジをはさんだ模擬断層における実験を可能にすべく機器開発がなされた．また今年度より，直前過程の課題として，地震研究所アクロスグループによる精密制御震源の開発およびその性能についての理論的研究が行われ，テストフィールドでの観測を継続した．

　昨年度に引き続き，地震は本質的に予測可能か，という大問題に対しても研究が行われた．砂山崩しの実験から，大スケールではＳＯＣよりも固有地震的に周期性を示すことが示された．現実の大地震において，周期性を持った物理課程に従う可能性を指摘した成果であったが，そのメカニズムは単純なセルラーオートマトンモデルによっては説明できなかった．未だ十分に理解されていない複雑な物理を考慮する必要があり，今後の研究課題である．

　以上のように，個々の課題について，前年度までの成果をもとに，14年度にさらに研究に進展があったと評価できる．特に，基礎物理過程を明らかにする理論的，室内実験的研究が，今後の地震予知研究の中でますます重要性を増すものと思われ，その意味で来年度より始まる次期計画で，本研究項目の一部が独立した「素過程研究」項目として取り上げられるのは妥当な選択であろう．また，観測研究において，地震に至る準備過程・直前過程を本質的に分けることは困難であり，準備・直前過程を併合した「準備直前過程研究」の枠組みで研究を実施すべきである．項目が分かれても，フィールド研究と理論的室内実験的研究は互いにフィードバックを掛け合いながら進むべきであり，それらの成果を総合化し，有機的に結び付け，現実の地震発生課程予測に適用していく努力が一層重要になるだろう．

文献

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川方裕則・小笠原宏・加藤愛太郎・飯尾能久・佐藤隆司・石井紘・山内常生，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同グループ，南アフリカTau Tona金鉱山Spotted Dick Dyke：地震・ひずみ観測，応力測定－南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験(31-1)，日本地震学会講演予稿集，P158, 2002.

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森山慎也・安達俊仁・竹内淳一・小笠原宏・石井紘・中尾茂，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同グループ，南アBambanani金鉱山の石井式歪計の百ｍ前後のM2.～M3地震群と10級歪変化－南ア金鉱山半制御地震発生実験（32），日本地震学会講演予稿集，P160，2002.

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小笠原宏・石井紘・森山慎也，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同グループ, Bambanani 鉱山石井式歪計で至近距離観測されたＭ２以下地震前後の歪変化－南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験(28), S040-013, 地球惑星科学関連学会合同大会，2002a.

小笠原宏・川方裕則・加藤愛太郎，南アフリカ金鉱山における半制御地震発生実験国際共同グループ，南ア４金鉱山でのＭ＞３震源地下直接観察－南ア金鉱山における半制御地震発生実験（30），日本地震学会講演予稿集，A83, 2002b.

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