(1)課題番号：0101
(2)実施機関名：東京大学地震研究所
(3)課題名：三陸はるか沖地震域におけるプレート境界の形状・物性と震源過程の比較研究
(4) 対応する新建議の項目
(4-1)建議の項目： III. 1. (１) 定常的な広域地殻活動
(4-2)
1.（１）ウ (２)ア、ウ・エ (３)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：
本計画ではプレート境界のカップリングを地震波速度構造、プレート境界の反射特性、これを用いた境界にある物性の推定を行い、三陸はるか沖地震震源域の現在ある状態を推定し、今後の予測をする。具体的には、５カ年で、三陸はるか沖地震の震源域をテストフィールドとして、そこのプレート境界アスペリテイ分布、地震開始点の推定、物性の特徴を明らかにすることを目的としてきた。
三陸はるか地震も十勝沖地震も地震開始点と主モーメント解放域の場所が異なる。これは、このような性質が水平的なアスペリテイ分布を作り出すような物性と場に関係した不均質性である可能性がある。すなわち、プレート境界の物性の不均質性を表しているだろう。これを決めている原因として、水とこれによる含水鉱物・含水粘土が重要な役割を担っていると推定される。
平成８年の地震予知の研究により北緯３８度から３９度にかけて存在するプレート境界付近における地震活動と反射強度の関係を見つけた。これは、反射強度が強い場所は弱いプレート間カップリングを示唆する。この強い反射強度の場所が面的にどのように広がっているかを明らかにする事により、アスペリテイの分布と地震発生ポテンシャル評価できるだろう。
（5）平成１４年度成果の概要
(5-1) 主たる項目： （２）プレート境界におけるカップリングの時空間変化
（２）−２：テストフィールド
（２）−２−１：三陸沖
関連する項目：（１）広域応力場の形成メカニズム
（１）−２ 境界条件
（１）−２−１ 日本列島の東・南側の境界条件
(5-2)
平成1５年度項目別実施計画のどの項目を実施するのか：（５−１）と同じ
(5-3) 平成1４年度に実施された研究の概要：
平成１３年度のデータについて詳細な解析を継続した。
また、平成１４年度は１０月２０日から１１月３日にかけ、地震研、東北大、九州大、千葉大の共同観測として１３年度の領域を南に延長する部分で観測を行った。測線は１１０ｋｍの測線３本、エアガンは信号強度を強めるため合計で約５０リットルの容量を用いた。３８台の海底地震計を用い観測を行った。悪天候ではあったが観測側線は全て計画通り行えた。
(5-4) 「平成1４年度の到達目標」に対する成果の概要：
１９９６年の南北測線に平行な短い２測線の結果も併せて解析した結果、北緯３９度１０分から２０分にかけて存在する空白域ではこの２測線ともプレート境界での反射波が明瞭に見られる。
平成１３年度は北緯３９度を横断する南北の測線状で、エアガン・ＯＢＳによるプレート境界反射面の面的マッピングを行った。この結果、北緯３８゜４０´〜３９゜、３９゜１０´〜２０´にかけて有る地震空白域では東西幅約５０ｋｍに渡りプレート境界からのＰ波反射強度が強いことがわかった。１９９６年に得られた結果をほぼ支持する。図１は一番陸よりの測線に沿ったMoved-out Record Section(反射走時補正記録断面)を示している。この図で上側が海底方向であり、下側が海洋地殻内部方向である。０秒がプレート境界を示している。横軸は反射点の位置である。図２は反射強度と震源分布を比較したものであり、反射強度と震源分布の強い相関を示している。反射強度の分布は測線７がもっとも強い。この場所のプレート境界の深さは海面下１８ｋｍである。
プレート境界の反射波がどのような物質境界に対応するのかを調べるため有限差分法を用いた理論波形を作り検討した。プレート境界に厚さ１００ｍでＶｐ＝４ｋｍ／ｓより早い物質が存在する場合に比べ、Ｖｐ＝２ｋｍ／ｓの物質が有る場合は、観測波形を説明できるような反射波が発生する。Ｖｐ〜２ｋｍ／ｓはＰ波速度が異常に遅い物質であり、どのような物質ならこのような性質を説明できるか検討を行っている。また、Ｐ波からＳ波に変換した波群を調べ、１９９６年とほぼ同じ位置の測線についてＳ波速度構造を得た。堆積物はＶｐ／Ｖｓ＝２〜５であり、その下からプレート境界にある層に対するＶｐ／Ｖｓはほぼ１．７５であった。主としてＰ−＞Ｓの変換は堆積物と岩石層の境界で発生する。プレート境界のＳＳ反射波を調べた結果、有意な相を見つけることができなかった。ＰＰ反射波群、ＳＳ反射波群の出方を説明するためのモデルを構築しつつある。
平成１４年度は１０月２０日から１１月３日にかけ、地震研、東北大、九州大、千葉大の共同観測として１３年度の領域を南に延長する部分で観測を行った。測線は１１０ｋｍの測線３本、エアガンは信号強度を強めるため合計で約５０リットルの容量を用いた。３８台の海底地震計を用い観測を行った。北緯３８度４０分〜３９度に見られたほど明瞭なプレート境界からの反射波は確認されていない。沈み込む海洋プレートのモホからの反射波である。ＰＭＰと考えられる相がある。さらに詳細な結果は現在解析中である。
以上の研究結果により、地震活動が低い場所ではプレート境界のＰＰ反射強度が大きいことがわかった。これはプレート境界における大きな音響インピーダンス・コントラストを必要とし、プレート境界物質としてＶｐ〜２−４ｋｍ／ｓ、厚さ１００ｍの層が有れば説明可能である。このような物質からなる層は同時に弱い力学的特性を持つと考えられそれが定常すべりにより歪みを解消し、地震を起こしにくくしている原因と考えられる。地震活動度とプレート境界の反射強度を比較することにより、アレペリテイ・非アスペリテイの分布状態を把握できる可能性が明らかになった。
(5-5) 共同研究の有無
東北大学、千葉大学、九州大学、東大海洋研究所と共同研究として行う。
参加人数は約１０−１５名。
観測は９月はじめを考えている。
(5-6) 平成1４年度の成果に関連の深いもので、平成1４年度に公表された成果
論文
Kamimura, A., Kasahara, J., Hino, R., et al., Crustal structure study
at the Izu-Bonin subduction zone around 31ºN: Implications of serpentinized
materials along the subduction plate boundary, Phys. Earth. Planet. Inter., 132,
105-129, 2002.
Fujie, G., J. Kasahara, R. Hino, et al., A significant relation
between seismic activities and reflection intensities in the Japan Trench
region, Geophys. Res. Lett., 29(7), 10.1029/2001GL013764, 2002.
Hayakawa, T., J. Kasahara, R. Hino, et al., Heterogeneous structures
across the source regions of the 1968 Tokachi-Oki and the 1994
Sanriku-Haruka-Oki earthquakes at the Japan Trench revealed by an ocean bottom
seismic survey, Phys. Earth Planet. Inst., 132, 89-104, 2002.
上村彩、笠原順三、篠原雅尚、他、伊豆・小笠原沈み込み帯における地殻構造の研究：沈み込みプレート境界に沿った蛇紋岩の存在可能性、月刊地球号外、36, 125-133, 2002.
笠原順三、藤江剛、上村彩、他、三陸沖におけるプレート境界付近の地震波反射特性・速度不均質構造と大地震発生メカニズムにおける水の重要性、月刊地球号外, 36, 125-133, 2002
笠原順三、上村彩、水が描き換える日本列島のダイナミックな姿—新しい地震発生論の幕開け、2002年、科学、２月号、180-186, 2002.
笠原順三、鳥海光弘、河村行雄 編著、「地震発生と水」、東大出版会、2003.
学会発表
笠原順三、海洋プレートの沈み込みに伴う変質・変成作用と含水鉱物の脱水作用と地震現象、０２年合同学会、G061-015。
藤江剛、笠原順三、日野亮太、他、日本海溝付近における地震活動とプレート境界面の性質、０２年合同学会、J076-009。
笠原順三、中村美加子、山田知朗、他、三陸沖における沈み込み境界からの反射波マッピング（概要）、０２年合同学会、J076-010。
中村美加子、笠原順三、山田知朗、他、OBS・エアガン観測による三陸沖における沈み込み境界からの反射波記録の特徴（序報）、０２年合同学会、J076-P006。
日野亮太、西野実、桑野亜佐子 他、稠密海底地震観測網による三陸沖の微小地震活動、０２年合同学会、J076-P007。
桑野亜佐子、日野亮太、西野実、他、OBS観測による1994年三陸はるか沖地震余震域の微小地震活動の時空間変化、０２年合同学会、S041-P003。
中村美加子、笠原順三、望月公広 他、ＯＢＳ−エアガン観測による三陸沖沈み込み境界からの反射層の特徴、地震学会０２年秋季大会、Ｃ１７．
Moghaddam, P., J. Kasahara, G. Fujie et al., Wavefiled approach to the
controlled sourcde seismic experiments at the Japan Trench region using FDM
method, 地震学会０２年秋季大会、Ｃ１８．
望月公広、笠原順三、中村美加子他、三陸沖日本海溝沿い陸側斜面下における浅部地殻内Ｓ波速度構造、地震学会０２年秋季大会、Ｐ０５７．
Kasahara, J., A. Kamimura, R. Hino et al., Chrysotile at the plate
boundary of the Izu-Bonin subduction zone, 02 AGU fall Meeting, T71F-10.
Nakamura, M., J. Kasahara, K. Mochizuki, et al., Characteristics of
plate boundary reflection phases at the Japan Trench obtained by OBS-airgun
study in 2001-Pleliminary results, 02 AGU fall Meeting,T52B-1193.
Mochizuki, K., J. Kasahara, M. Nakamura, A study of shear-wave
velocity structure over the seismic –aseismic boundary along the
Japan-Trench subduction zone- Preliminary results-, 02 AGU fall Meeting,
T51E-07.
(6) この課題の実施担当連絡者
氏名：電話：笠原順三
FAX：03-5689-7234
E-mail：kasa2@eri.u-tokyo.ac.jp
図の説明
図１ 一番陸よりの測線に沿ったMoved-out Record Section(反射走時補正記録断面)を示している
