(1)課題番号： 0108
(2)実施機関名： 東京大学地震研究所
(3)課題名： プレート境界付近で進行する準備過程に関する観測研究
（ＩＩ）．ケーブル式海底地震計と繰り返し観測による地殻活動の把握
(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成14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．地震発生に至る地殻活動解明のための観測研究の推進，（２）準備過程における地殻活動
(4-2) 関連する「建議」の項目：
１（１）ア・イ，１（２）ア，１（３）イ，２（１）イ，２（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：プレート境界におけるカップリングの時空間変化を明らかにする上で基礎となる地殻活動の詳細を，主に海底地震観測により明らかにした．
(5) 平成13年度成果の概要
(5-1) 「平成13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）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，（２）−２−２東海・南海，十勝沖・釧路沖
(5-2) 平成14年度項目別実施計画のどの項目を実施するのか：「準備過程における地殻活動」研究計画，（１）プレートカップリングの時間変化の解明
(5-3) 平成14年度に実施された研究の概要：
・ほぼ同じ場所で発生し，ほぼ同じ発生機構を持つ「繰り返し」地震は，地震の再来特性を考える上で重要であり，また，発生地域のすべりの状態を示す指標，特に準備過程における地殻活動としても注目すべきものである．地震研究所地震地殻変動センターでは過去20年以上に及ぶ微小地震のデジタル波形記録を収録・保管しており，小地震の繰り返し地震の抽出には十分なデータの蓄積がある．そこで，平成14年度には関東地方とその周辺地域で発生しているＭ３以上の地震について，繰り返し地震についての解析を行った．
・能登半島沖から大和碓にかけての日本海に，長期観測型海底地震計と広帯域地震計を計４台平成13年9月に設置した．平成14年11月に行われた東京大学海洋研究所淡青丸KT02-17次研究航海において，全台を回収し，長期観測型広帯域海底地震計２台を同一観測測線上に再設置した．また，石川県舳倉島観測点における広帯域地震観測も継続中である（図１）．これは既存の陸上観測網と組み合わせた十字アレイ観測計画の一部であり，日本海側においてプレート境界域に発生する地震を観測することにより，プレート収束域の広域な地殻活動を把握することができる．
・三陸沖で進捗中の海底掘削孔内地震地殻変動観測は，観測システムの整備を行い，平成13年から傾斜及び広帯域連続地震観測を開始した（図２）．平成14年には，データの回収及び観測継続のための作業を行い，海底孔内での傾斜計データを取得した．ケーブル式海底地震計からのデータとあわせ，これらの観測により，三陸沖プレート境界域における地殻活動を明らかにしつつある．
・日向灘大分県沖から宮崎県沖にかけて，23台の自己浮上式海底地震計を設置し，高密度機動観測を実施した（図３）．この観測には，長崎大学水産学部長崎丸を利用し，東北大，九大，鹿児島大と共同研究である．観測期間は４月から６月にかけての約２ヶ月であり，プレート境界及びプレート境界域陸側上部における詳細な地震活動，地殻活動の把握を進めた．
・プレート境界域の固着と微小地震活動の関係が議論されている茨城沖において，海底地震計を用いた地震観測と海底圧力計を用いた地殻変動観測を平成14年7月から開始した（図４）．同海域では海底地震観測はほとんど行われておらず，詳しい地震活動が明らかになっていない．目的は，約20年間隔で発生している震源域付近の地殻活動を明らかにすると共に，地震発生に至る準備過程の監視を行うことである．平成14年10月には，設置した５台の海底地震計を回収し，１年間観測できる長期観測型海底地震計と海底圧力計を再設置し，観測継続中である．
・日本列島の背弧海盆である日本海の詳細な地殻構造を求めることは，島弧の地殻活動を理解するために重要である．平成13年5月に日本海南西部韓半島から対馬海盆にかけての日本海海陸境界域において， 9台の海底地震計を用いた構造探査実験を行った．測線は，韓半島東岸沖から対馬海盆北西部にかけて長さ約150kmである．海底地震計は実験後に全台回収された．この研究は，千葉大学との共同研究である．
(5-4) 「平成14年度の到達目標」に対する成果の概要：
・関東地方とその周辺地域で発生しているＭ３以上の地震について，繰り返し地震についての解析を行ったところ，太平洋プレートの沈み込み境界で発生する地震中に多数の繰り返し地震を発見した（図５）．この分布はすでに調査が進んでいる東北日本地域と同様に時空間的に粗密が見られ，大地震のアスペリティや余効すべりの発生と関連する発生頻度が変化していた．また，内陸地域で発生する浅発地震にも多数発生が見られた．ただし，ほとんどはごく短期間のうちにバースト的に発生したものであった．
・日本海側で開始した十字アレイ観測は，長期観測型海底地震計と広帯域地震計は，全台平成14年に回収され，舳倉島観測点を含む陸上観測点からの広帯域地震データと共に解析を行っている（図６）．また，現在も海域陸域ともに観測を継続中である．
・三陸沖海底掘削孔内地震地殻変動観測では，約２ヶ月間の広帯域地震データと傾斜データを取得することに成功した（図７）．連続傾斜データでは，潮汐もはっきりと見ることができて，海底孔内が海域における地殻変動観測，特に傾斜観測に対して有用であることがわかった．現在は，プレート間カップリングの時間変化に着目しつつ，データの解析およびデータの蓄積を行っている．
・茨城沖の海底地震計による地震観測（図８）および日向灘における臨時微小地震観測は，プレート間カップリングとの関係を調査しつつ，現在解析を行っている．
・日本海における構造探査実験については，震央距離100km以上まで制御震源からの初動が観測されており，プレート収束域の広域な地殻活動を求めることを念頭に置きつつ，解析中である．
(5-5) 共同研究の有無（機関・グループとの共同研究の場合は、その旨明記し、さらに観測の場合には、実施予定時期と場所、参加人数概数も明記する）：東北大学，千葉大学，海洋科学技術センター，九州大学，鹿児島大学との共同研究
(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：
五十嵐 俊博，酒井 慎一，卜部 卓，長谷川 昭，関東−東北地方の相似地震活動，地球惑星科学関連学会，S041-P005，2002
末広潔，荒木英一郎，佐藤壮，三ケ田均，S. Sacks，A. Linde，篠原雅尚，金沢敏彦，Deep
sea borehole geophysical observatories in operation，第19回しんかいシンポジウム予稿集，32，2002
篠原雅尚，荒木英一郎，S. Sacks，A. Linde，末広潔，金沢敏彦，深海掘削孔における歪・傾斜連続観測，京都大学防災研究所研究集会 「地殻変動、地球ダイナミックスの研究とモデル計算の最近の成果、今後の課題」，2002
植平賢司，清水洋，内田和也，松尾のり道，西野実，日野亮太，望月公広，篠原雅尚，金沢敏彦，馬越孝道，合田政次，八木原寛，平野舟一郎，宮町宏樹，後藤和彦，海陸臨時観測による日向灘の微小地震活動，日本地震学会講演予稿集2002年度秋季大会，P140，2002
Igarashi, T, Spatio-Temporal Distribution of Repeating Earthquakes in the Kanto District, Japan,
American Geophysical Union Fall Meeting, S52B-1097, 2002
(6) この課題の実施担当連絡者
氏名：金沢敏彦
電話：03-5841-5780
FAX：03-5841-8265
E-mail：kanazawa@eri.u-tokyo.ac.jp
図の説明
図１．平成13年に設置した長期広帯域海底地震計の位置（黒丸）と収録を行っている陸上広帯域地震観測点（白丸）．平成14年に全台回収された．海域の実線は観測測線を示す．平成14年に２台の海底地震計が再設置され，長期に渡ってデータを蓄積するために繰り返し観測を行っている．
図２．三陸沖孔内地球物理観測所設置位置．点は，1984年から1993年までの震央の位置を示す．点の色は震源の深さ，大きさはマグニチュードを示す．星は，海底孔内観測所の位置を示す．また，四角は，ケーブル式海底地震計の位置，三角は海底津波計を表している．三陸沖海底孔内観測所は地震活動の活発な地点と低活動な地点の２カ所に設置された．
図３．日向灘における微小地震観測の海底地震計観測点位置（黒丸）．海底地震観測網は，地震活動が活発な日向灘のトラフ陸側斜面に展開され，観測終了後に全台回収された．
図４．茨城沖日本海溝陸側斜面における海底地震計（十字）と海底圧力計（丸）の位置．茨城沖において約20年間隔で発生し，陸側プレート下に沈み込んだ海山が核となって発生していることが推定されているM7級の地震の震源域を覆うように海底地震計を設置している．
図５．関東東北地方における相似地震の震央分布．1981年から2002年までの相似地震を検索した結果．丸（赤）は，震源の深さ30km未満，四角（緑）は，深さ30kmから60kmまで，三角（青）は，深さ60km以上の相似地震を示している．相似地震の発生には，時空間的に粗密が見られる．
図６．日本海から本州にかけての観測測線上の観測点で記録された平成13年11月14日9時26分（UTC）にチベット地方で発生したM8.0の地震波形．JS1, JS2,
JS3が海底地震計の記録．それ以外は陸上広帯域観測点のデータを示す．JS1の波形振幅が小さいのは短周期型の地震計を使用しており，かつ増幅率が小さいため．JS2,JS3はPMD2023稍広帯域地震計（0.03Hz〜50Hz）を用いている．HGRが石川県舳倉島観測点．
図７．JT-2観測所で得られた傾斜計連続記録．特にX成分では潮汐をはっきりと見ることができる．記録期間は，2001年9月15日から11月9日まで．11月9日に電池が消費され，観測が停止した．10月26日以降の短周期の大きな変動は電源容量の減少に伴い，電源制御回路が働いたため．
図８．平成14年７月から10月まで観測を行った茨城沖海底地震観測のデータ連続記録（上下動）．平成14年9月11日午前2時から午前4時（JST）までの２時間分，地震計５台の記録が表示されている．トレース１本分が10分間にあたる．図中のA,B,Cは地震を示し，Aは観測ネットワーク内の地震．一方，BとCは，それぞれ観測ネットワーク外の北側，南側で発生した地震．
