(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 (建議のカタカナの項目まで、複数可)：１（１）ア・イ，１（２）ア，１（３）イ，２（１）イ，２（２）イ
(4-3) 5ヵ年計画全体の目標
プレート間カップリングの時間的空間的変動を検出するための基礎となる地殻活動を，三陸沖におけるケーブル式海底地震観測とその近傍での海底地震臨時観測の組合せにより，明らかにする．また，自己浮上式海底地震計による数ヶ月の臨時観測，１年間程度の長期観測型海底地震計を繰り返し設置する観測などの海底地震観測に基づき，プレートの構造と地殻活動を明らかにする．
(4-4) 5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果
・三陸沖における光ケーブルを用いた海底地震・津波観測システムは，陸域の地震観測網と連携して海・陸一体化した観測研究を推進するために敷設され，平成8年10月から運用を開始した．平成10年度には，ケーブル先端部付近で発生したM6.3（1998年5月31日）の地震について、ケーブルシステムのデータを活用して余震活動の時間変化，余震分布と本震メカニズム，微小津波等の詳細を明らかにしたが，その後引き続き地殻活動のモニタリングを行った（図１）．
・長期観測型および広帯域型海底地震計の開発をすすめ，三陸沖などでの試験観測を経て，実用化に達した（課題番号0113と連携）．平成12年度は，三陸沖ケーブル式海底地震・津波観測システム周辺で，長期の地震観測を開始した．さらに，平成14年度から茨城沖日本海溝陸側斜面において，広帯域型・長期観測型海底地震計による繰り返し観測を開始した（図２）．これらのデータから，プレート境界における長期の地殻活動の把握が可能になった（図３）．一方，平成13年度からは日本海において，広帯域型・長期観測型海底地震計による繰り返し観測を行い（図４），プレート収束域の広域な地殻活動を把握する（図５）一方，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14年度から傾斜及び広帯域連続地震観測を開始した（図６）．
・三陸沖日本海溝，室戸半島沖南海トラフ，日向灘琉球海溝，奄美大島近海において，数ヶ月程度の短期観測型海底地震計を用いた地震観測を実施し，プレート境界およびその周辺域における地殻活動の把握に努めた．
・日本海，九州西方沖縄トラフなどで制御震源と海底地震計を用いた構造探査実験を実施し，地殻活動を求めるために基礎的なデータとなる地震波速度構造を求めた．
(4-5)５ヶ年で得られた成果の地震予知研究における位置づけ
プレート境界で発生する地震の準備過程の解明には，プレート間カップリングの時間的空間的変動を検出することが重要である．そのためには，プレート境界域における地殻活動のモニタリングが必要となる．本研究では，プレート境界近傍である海域において，ケーブル式海底地震計による観測や長期観測型海底地震計を用いた繰り返し観測によって，地殻活動の長期モニタリングを開始した．また，海溝域での精密な微小地震分布などの地殻活動の正確な把握や，海域での構造探査実験などによる広域なプレート収束域の構造の把握は，プレート間カップリング変化を明らかにするための重要な基礎データとなる．
(4-6)当初目標に対する到達度と今後の展望
三陸沖ケーブル式海底地震・津波観測システムによる地殻活動の把握は，５ヶ年に渡って行うことができた．さらに，広帯域型・長期観測型自己浮上式海底地震計の実用化に成功し，地殻活動を長期モニタリングする体勢が整い，繰り返し観測を開始した．また，海域におけるプレート境界において，微小地震分布などの地殻活動の把握，構造探査によるプレートの構造把握を行った．これらの点から，当初目標は達成できたと考える．今後は，プレート間カップリングの時間的な変化を検出するために長期間にわたる海底地震観測，プレート間カップリングの空間的変化を検出するための空間的に高密度な短期の海底地震観測を実施することが必要となる．さらに，プレート境界を目標とした海底地震探査による詳細なプレートの構造の把握も必要と考えられる．
(4-7) 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)この研究によって得られた成果を公表した文献リスト
(5-1)過去5年間に発表された主要論文（５編程度以内）
金沢敏彦，リアルタイムの海域地震観測，地震ジャーナル，29，34-44，2000.
Sugioka, H., Y. Fukao, T. Kanazawa, and K.. Kanjo, Volcanic events
associated with an enigmatic submarine earthquake, Geophys. J. Int., 142,
361-370, 2000.
Kanazawa, T, H. Shiobara, M. Mochizuki, M. Shinohara, and E. Araki,
Seismic observation system on the sea floor, Long-term observations in the
Oceans, 13-15, 2001
Hino, R., Y. Tanioka, T. Kanazawa,
Obana, K,
(5-2) 平成15年度に公表された論文・報告：
Nakahigashi, K, M. Shinohara, S. Suzuki 他7名, Seismic structure of the crust and uppermost mantle in the incipient
stage of back arc rifting - northernmost Okinawa Trough, Geophys. Res. Lett.,
31, L02614, doi:10.1029/2003GL018928, 2004.
Obana, K.,
山田知朗・金沢敏彦・卜部卓・他10名，1982年茨城沖地震震源域周辺における海底地震・圧力観測，日本地震学会講演予稿集2003年度秋季大会，P084，2003
桑野亜佐子・日野亮太・西野実・他６名，長期OBSによる1994年三陸はるか沖地震余震域の微小地震活動，日本地震学会講演予稿集2003年度秋季大会，P083，2003
中東和夫・篠原雅尚，山田知朗・他７名，海陸広帯域地震観測と海底地震探査による日本海海陸境界域の地震波速度構造
(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． 三陸沖光ケーブルを用いた海底地震・津波観測システムの津波計で観測された平成15年10月31日の福島県沖の地震の波形．１時間分を示す．縦軸は深度に換算した圧力．この地震では，太平洋岸で最大30cmの津波が観測された．
図２． 平成14年から観測を開始し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．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３． 茨城沖日本海溝陸側斜面における繰り返し海底地震観測の海底地震計の位置（十字）と決定された震源位置（赤丸）．平成14年7月23日から11月1日までのデータから52個の震源が決定された．平面図の色は水深を表し，暗い色ほど水深が深いことを示している．
図４． 平成13年から開始した日本海における長期広帯域海底地震観測の海底地震計の位置と解析に用いている陸上地震観測点の位置．海底地震計は平成14年に全台回収され，JS2とJS4に広帯域海底地震計を再設置した．平成15年には海底地震計を回収し，再び４点における海底地震観測を開始した．十字は図５に示す地震の震央位置．
図５． 日本海の繰り返し海底地震観測で得られた地震波形．地震は，平成14年１月12日に発生したもので震央位置は図４に示す北緯33．96°東経137．197° である．震源の深さは，363km，マグニチュードは5.5である．JS4は水平動成分，残りは上下成分である．
図６． 三陸沖日本海溝陸側斜面におけるJT-１観測所の海底掘削孔内に設置された傾斜計の連続記録．平成15年9月20日から10月8日までの記録を示す．平成15年9月26日には，平成15年十勝沖地震が観測された．
