(1) 課題番号：0116
(2) 実施機関名：東京大学・地震研究所
(3) 課題名：活断層の地形・地質・地球物理学的調査
(4) 本課題の5ヶ年計画の概要とその中での平成14年度までの成果
(4-1) 「建議」の項目： III．１．(１) 定常的な広域地殻活動
(4-2) 関連する「建議」の項目： （１）エ、（４）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：
地震サイクルの理論的背景となる地震発生の繰り返しの実態の解明は，特に地震の発生時期の長期的予測を行うための基本となるという意味で重要である．陸域の大地震の発生時期を統計的に長期予測するために，活断層調査による活動間隔や最終活動時期の推定が，地質調査所や自治体によって行われている．本計画は，その予測手法の吟味や，予測を単に時期だけでなく震源断層の物理的性質（震源の静的・動的パラメータ，破壊伝播様式，破壊強度分布等）へと拡大するために，活断層の調査研究を行う．地震時のずれの量やその空間分布，断層の分岐形状，活動履歴等に基づいて地震発生の繰り返しモデルを改良し，強震動予測に役立つ震源モデルの推定手法の開発を目指す．
平成11年度および12年度は，丹那断層と中央構造線活断層系畑野断層とでそれぞれトレンチ掘削・地層抜き取り調査を行い，地震時の横ずれの量を検出手法を確立した．また，活断層で起こった歴史地震の震源規模と活断層長との関係を調査して，活断層データに基づく震源規模の推定に資する結果を得た．平成13年度には，四国の中央構造線活断層系で，段丘崖・河谷および道路・畦などの指標によって，横ずれ量の空間分布を推定した．また，別府湾海底断層を調査して，地震時のずれの量やその空間分布，断層の分岐形状，活動履歴の検討を行った．平成14年度には，別府湾海底断層で地震発生時とずれの量の同時測定を行い，時間予測モデルに適合する地震の繰り返し発生を見いだした．また，北海道太平洋岸の津波痕跡調査から，現海面上17mに達する津波の遡上高分布と，ほぼ400〜500年の繰り返し発生間隔を明らかにした．このように，地震時のずれの量やその空間分布，断層の分岐形状，活動履歴を明らかにして，地震の繰り返し発生モデルおよび強震動予測に役立つ震源モデル推定のためのデータを得ることができた．また普通の繰り返しとは異なるような現象や断層の相互作用に関連する新たな知見をえることができた．
(5) 平成14年度成果の概要
(5-1) 「平成14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：
(1) 広域応力場の形成メカニズム
(1)-3 変形特性
(1)-3-3 地殻・最上部マントルの長期的な変形特性の解明及び、
(5) 断層面上の強度と応力の時空間分布 (5)-3 すべり分布の再現性
(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：
1.「定常的な広域地殻活動」研究計画 (3).
(5-3) 平成14年度に実施された研究の概要：
北海道の太平洋沿岸は千島海溝沿いに発生する巨大地震が頻発する地域であるが，既知の津波をはるかに超える津波の存在が，津波堆積物調査によって明らかとなった．平成14年度には，これまでの調査による150 カ所を越える地点での記載（柱状図を作成）に基づいて以下のような結果を得た．まず，古津波砂層の年代は年代既知の火山灰層と新たに測定したAMS C-14年代（数字は暦年補正値：2 σの中央値単位はka）に従って整理し，図１（十勝〜根室における過去6500 年間の古津波）のようにまとめられる．釧路の津波堆積物数は七山ほか（2001) による．泥炭層中に挟まれる古津波堆積物と認定された砂層は，十勝で15 ~ 16 ，根室で17 ~ 19である．この図から，十勝と根室における過去約6500年間の古津波の数と年代は，かなりよく一致し，大半は同じ津波によってもたらされた可能性が高い．つぎに地形を利用して，巨大津波の認定と規模（波高）の推定を行った．海岸線をなす段丘の急崖上に津波堆積物が分布すれば，それは津波の遡上高ではなく，ミニマムの波高を示す．十勝では，Ta-bテフラ（AD 1669 噴火） 直下の17世紀初頭と推定される最新の巨大津波堆積物は，少なくとも標高 17 m までの海食崖上で確認できる．釧路以東ではまだ調査は不十分であるが，少なくとも 5 m 以上の海食崖より大きな波高であったことは確実である．海食崖の高さに基づくこの津波の波高分布のあらましを図２（海食崖上の津波堆積物に基づく巨大津波の波高分布：１７世紀初頭の津波の例）に示す．さらに，低地でもラグーンと太平洋を分ける砂州（標高 5 ~ 6 m）の地形を利用すれば，津波の規模（波高）を評価できる．すなわち砂州は Ta-b ~ Ta-a（ AD 1694)だけでなくそれ以降のテフラ( Ko-c1:AD1856 ) と土壌にも覆われており，Ta-b 降下のAD 1667 年以降 に千島海溝沿いで生じたどの巨大地震（たとえば，1952 十勝沖地震）も砂州を越える規模の津波を引き起こさなかったことを示す．したがって図１の古津波砂層は，最近のおよそ 400 年間に生じた津波の規模をはるかに上回る巨大津波だったと考えられる（ただし根室周辺では，海食崖が低いので，十勝の記載地点よりも相対的に小規模な津波も記録されている可能性がある）．十勝と根室の間を結ぶきわめて重要な資料が釧路のラグーン・春採湖の湖底ボーリングによって得られている（七山ほか， 2001). それによれば，津波堆積物は，Ta-b 以降：0, Ta-b~ B-Tm間：2 層，B-Tm ~ Ta-c 間：４層，Ta-c ~ Ko-g 間：11 層であり，十勝で得られた結果とほぼ完璧に一致する． 以上の津波堆積物および年代測定データによれば，過去 400 年間くらい経験していない巨大な津波が十勝から根室に及ぶ広範囲を，200 ~ 500 年毎にくり返し襲ってきたと見なすべきだろう．十勝では年代を特定できるTa-a (1667)〜Ko-c1 (1856) の約 200 年間，さらにその後現在に至るまでの合計約 350 年間にわたって，津波砂層として認定される規模の津波は生じていない．
平成13年度に調査を行った別府湾の海底活断層について，これまでの試料およびデータの整理を行うとともに，音波探査結果のより詳細な解析を行った．その結果，別府湾の南岸を境界とし大分市の真下を通ると考えられる断層（府内断層）の海底部分についてその位置を特定することができた．この断層は別府湾全体の断層活動を考える上でも，また防災の観点からも重要な断層である．今後さらに詳しい調査を行い，その活動履歴を解明する可能性が得られた．また，これまでの堆積物試料の解析から過去5回のイベントが見いだされている亀川沖西断層について，さらに2回のイベントを認定することができた．その結果，過去11000年間で7回のイベントについて活動時期と垂直変位量が明らかになり（図３．別府湾亀川沖西断層の活動時期と累積垂直ずれ量），地震発生の繰り返し様式を解明するために貴重なデータが得られた．結果はほぼ時間予測モデルに適合している．
奥羽山脈を挟んで，東側には北上低地西縁断層帯が，西側には横手盆地東縁断層帯が延びており，地震探査によって両者は地下数kmで収斂していることが明らかになっている．断層の相互作用が考えられるが，横手盆地東縁断層帯の千屋断層の活動（1896年陸羽地震）に対し，北上低地西縁断層帯では最新の活動はおよそ4500年前にあったとされており，相互作用は認められない．また，千屋断層の活動間隔3000〜4000年に対し，北上低地西縁断層帯の平均活動間隔は1万6千〜2万6千年とされている．そこで，北上低地西縁断層帯の最新活動時期を再検討し，地震時のずれの量を解明するための調査を行った．調査地点は花巻市西方の北湯口で，これまでの調査対象であった断層（トレース2）より約150m東側に認められる最も低地側の断層（トレース1）である．この撓曲崖は，東傾斜の沖積扇状地面を横切るように北北東−南南西方向に延びており，幅数10mの幅の広い変形帯をなしている．このように幅の広い撓曲崖の場合，断層面を直接観察するためには10m程度の深度をもった大規模なトレンチを掘削しなければならず困難であるが，ここではジオスライサーによる地層抜き取り調査を行って撓曲した地形面の年代から最新活動時期をある程度特定することとした．地層抜き取り調査は，撓曲崖を挟んで西側6本，東側1本の合計7本行った．撓曲崖の比高は1〜2mであり，一回分の地震による変形と考えられる．得られた試料の層相の観察から，地表面下0.6〜1mに腐植層（Hu1層）が連続し，その分布高度は，撓曲崖の地形断面とほぼ平行であることがわかった．すなわち，地形面とHu1層は最新の地震によって変形したものと推定される．自然堆積層中から採取した腐植層や材を年代測定した結果，トレース1の最新活動時期は約3300年前以降で，少なくとも約3300〜6000年前の間には断層活動はなかったものと考えられる．すなわち，トレース2での最新活動の際（約4500年前）には活動していないことになる．トレース1では約3300年前以降の活動で1〜2m，トレース2では約4500年前の活動で約2mとなり，ずれの量に大きな差はない．また，活動間隔は，1200〜4500年程度となり，千屋断層の活動間隔と大きな差は認められないことが判明した．北上低地西縁断層帯と横手盆地東縁断層帯との相互作用の解明には至らなかったが，相互作用を否定するようなこれまでの結果を覆すことができた．
平成13年度に地震時のずれの量を調査する新手法を開発し，中央構造線活断層系の横ずれ量を測定したが，これに引き続き，平成14年度には研究対象断層を拡大して同様な調査を行った．まず過去500年間に活動した可能性が指摘されている阿寺断層・御母衣断層（1586年天正地震），有馬−高槻断層帯（1596年慶長伏見地震），野坂断層・三方断層（1662年寛文地震），木津川断層帯（1854年伊賀上野地震），跡津川断層（1858年飛越地震）について空中写真判読を行った．その結果，有馬-高槻断層帯・野坂断層・木津川断層帯では複数の地点で歴史地震に伴うずれの量を復元できる可能性があることが判明した．特に有馬−高槻断層帯に沿っては宝塚市から高槻市にかけての地域で，条里制地割りに起因する道路や畦の系統的な右横ずれが多く見出され，これらの指標の現地確認（都市化により消失したものも多い）と測量を行った．これまでのところ，断層帯中部の清荒神断層で約3m，東部の真上断層で3〜4m，安威断層で2〜3mの横ずれを検出しており，有馬−高槻断層帯中東部の約25kmの区間の最新活動に伴う横ずれ量は 2〜4m程度でほぼ一定であることが明らかとなった．
(5-4) 「平成14年度の到達目標」に対する成果の概要：
地震発生時とずれの量の同時測定により，時間予測モデルにほぼ適合する地震の繰り返し発生のデータを得ることができた．また横ずれ断層のずれの量の空間分布について，引き続き調査が進められた．一方，北海道の太平洋岸では過去400年間には知られていない巨大津波が繰り返し発生していたことが明らかとなり，その波高分布や履歴が詳細にまとめられた．これによって，地震の繰り返し発生を超えるゆらぎの存在があきらかとなった．また，地震の繰り返し発生に大きな影響を与えると考えられる断層の相互作用に関連して，地下数kmで収斂している北上低地西縁断層帯と横手盆地東縁断層帯の活動が，必ずしも相互作用を否定する状況ではないことを示すことができた．
(5-5) 共同研究の有無：
京都大学大学院理学系・福島大学教育学部・高知大学理学部・大分大学教育福祉科学部・広島大学文学部・北海道大学大学院理学系・東洋大学社会学部等との共同研究。参加人数は約15名。
(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
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(6) この課題の実施担当連絡者（氏名、電話、FAX, e-mail）：
氏名：島崎邦彦、電話：03-5841-5694、FAX:03-5689-7236、
e-mail:nikosh@eri.u-tokyo.ac.jp
