(1)課題番号：0111
(2)実施機関名：東京大学地震研究所
(3) 課題名：断層面上の不均一応力と強度分布の把握
(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその成果
(4-1) 建議の項目:1.(4) 地震時及び地震直後の震源過程と強震動
(4-2) 関連する建議の項目：ア，イ
(4-3) 5ヵ年計画全体の目標：
地震時の震源破壊過程を詳しく調べることにより，断層面上のアスペリティ分布を解明するとともに、この分布より地震発生前の震源域の状態（応力や強度の分布）の再現をめざす．このような高精度の震源のモデル化と同時に、地下構造の不均質性のモデル化を平行して行い、強震動発生のメカニズムを明らかにする。
(4-4) 5ヵ年計画の実施状況の概要と主要な成果：
(A) アスペリティに関する研究
本研究課題の推進により、アスペリティの分布が時間的に変わらないことが明らかになった（永井・他, 2001; 図１）．このことは，アスペリティを場の一つの特性として捉えることが可能であることを示し，構造に起因する様々な物理量との相関を示唆するものである．この観点から解析結果の整理を行い，以下の知見を得た．(1)近接する複数のアスペリティは連動することがある．(2)余震はアスペリティの周辺域に多い．(3)アスペリティは非地震性すべり域（常時すべり・間欠すべり・余効すべりを含む）と隣り合わせであることが多い．(4)アスペリティは地震活動度の低い領域，ｂ値の小さい領域と良い相関をもつ（Kikuchi et al., 2003; Yagi and Kikuchi, 2002）．これらの知見は主に東北地方や南海トラフのプレート境界地震の解析結果に基づいている。北海道地方も同様のアスペリティ仮説が成り立つことがわかったが（Yamanaka and Kikuchi, 2003）、浅い部分ではアスペリティの大きな地震が起こるのに対し，プレートの沈み込み角が急になっている部分ではＭ７程度の比較的規模の小さい地震しか起きていないなど，地域に特有の性質も明らかになった。このほか、動的モデルに基づく断層破壊の解析的研究も行った。
(B) 震源過程解析手法の高度化
震源過程の解析手法を高度化するため，３次元不均質地下構造でグリーン関数を並列計算する強震動シミュレーション法を，擬似スペクトル法と差分法のハイブリッド（Furumura et al., 2002）およびボクセル型有限要素法に基づいて開発した．このシミュレーション法で計算されるグリーン関数を用いて，まず，この高度化の精度の確認のために，震源過程の波形インバージョンの数値実験を行った．その結果，震源直下の速度構造を仮定することにより，１次元構造のグリーン関数でもＰ波，Ｓ波は説明できるが後続波は説明できないこと，従って，精度の高い震源過程を得るためには３次元構造の考慮が必要であることが示された．また，大阪平野の三次元地下構造モデルに対して地殻変動と強震動のグリーン関数を計算し，1995年兵庫県南部地震の震源過程を再解析した．その結果，被害の集中した神戸市街地の真下で大きなすべりが復元され（図2）、地震被害が単に地下構造だけの問題ではないことがわかった。
(C) 不均質構造による強震動生成
首都圏における各種強震ネットワークを糾合するシステム構築を行った。このシステムにより得られた波形記録を解析し、不均質な地下構造が強震動の伝播に及ぼす影響を明らかにした（Koketsu and Kikuchi, 2000; 図3）．また、国府津松田断層帯・足柄平野をテストフィールドとし、震源モデルの特定と周辺部の三次元不均質構造の解明を目的とした地下構造探査を実施した．平行して開発を進めたインバージョン手法を用いて屈折法探査データの解析を行ったり、国府津松田断層に起因して発生した地震波をシミュレーション波形と比較するなどにより断層形状を考察して、三次元的に不均質な地下構造モデルを構築した。
(D) 強震動シミュレーション
３次元的に不均質な地殻・マントル構造と、不均質な断層滑りモデルを組み込んだ，高精度並列シミュレーション法を開発し、地球シミュレータを用いた波動伝播と強震動の大規模並列計算を行った。また、波動伝播と強震動の生成過程をよく理解するための３次元波動場の可視化技法の開発を行った。並列波動計算コードを用いて、2000年鳥取県西部地震、（Furumura
et al., 2003; 図4）と1944年東南海地震や想定東海地震の強震動シミュレーションを実施し、震源域近傍の震度や関東平野の厚い堆積層での周期5〜10秒の長周期地震動の生成を詳しく評価した。数値シミュレーションから逆に過去の被害地震の震源モデルを推定する試みとして、1855年安政江戸地震（Ｍ７）の震度計算を行った。計算から求められた震度分布と観測値との比較から、浅い地殻内地震を仮定したものが観測をよく説明することを示した。
(4-5) 5ヵ年で得られた成果の地震予知研究における位置づけ：
大地震の複雑な破壊過程を詳しく調べた結果を通して、震源域及びその周辺の状態を評価することを可能とし、地震発生予測の基礎研究に貢献した。また、地震の破壊過程の複雑さの予測や、震源域で生成される強震動の推定への道筋を示した。
(4-6) 当初目標に対する到達度と今後の展望：
当初目標に対して、本研究課題はプレート間地震のアスペリティ仮説の実証により有意な到達度を達成した。今後は内陸地震への適用性や、短周期強震動のための震源モデル化などが課題となると考えられる。
(4-7) 共同研究の有無：
国府津松田断層・足柄平野の地下構造探査は全国の諸大学、諸機関の共同研究により行われた。
(5) この研究によって得られた成果を公表した文献のリスト
(5-1) 過去5年間に発表された主要論文（５編程度以内）：
Furumura,
T., K. Koketsu and K.-L. Wen, Parallel PSM/FDM hybrid simulation of ground motions
from the 1999
Kikuchi, M.,
M. Nakamura and K. Yoshikawa, Source rupture processes of the 1944 Tonankai
earthquake and the 1945 Mikawa earthquake derived from low-gain seismograms,
Earth Planets Space, 55, 159-172, 2003.
Koketsu,
K. and M. Kikuchi, Propagation of seismic ground motion in the Kanto basin,
永井理子・菊地正幸・山中佳子：三陸沖における再来大地震の震源過程の比較研究−1968年十勝沖地震と1994年三陸はるか沖地の比較, 地震, 54,
267-280, 2001.
Yagi,
Y. and M. Kikuchi, Partitioning between seismogenic and aseismic slip as
hilighted from slow slip events in
Yamanaka, Y.
and M. Kikuchi, Source process of the recurrent Tokachi-oki earthquake on
(5-2) 平成15年度に公表された論文・報告：
Furumura, T.,
B.L.N. Kennett and K. Koketsu, Visualization of 3-D wave propagation from the
2000 Tottori-ken
Hikima, K. and
K. Koketsu, Source processes of the foreshock, mainshock and largest aftershock
in the 2003 Miyagi-ken
Lin, A., M. Kikuchi
and B. Fu, Rupture segmentation and process of the 2001 Mw 7.8 Central Kunlun,
China, earthquake , Bull. Seism. Soc. Am., 93, 2477-2492, 2003.
Yagi, Y., M.
Kikuchi and T. Nishimura, Co-seismic slip, postseismic slip, and largest
aftershock associated with the 1994
呉長江・武尾実, Dynamic rupture process of the Chi-Chi, Taiwan
earthquake with a bending fault model, 日本地震学会講演予稿集, 2003年度秋季大会, P031, 2003.
Zhao, C.,
B.L.N. Kennett and T. Furumura, Contrasts in regional seismic wave propagation
to station WMQ in central
(6) この課題の実施担当連絡者
氏名：纐纈一起
電話：03-5841-5782
FAX： 03-5841-8278
E-mail：koketsu@eri.u-tokyo.ac.jp
図の説明
図１：三陸沖で発生した1931年以降の地震の震央（星印）とアスペリティ分布．数字は発生年を表す．
図２：三次元（上）または一次元構造（下）のグリーン関数を用いた破壊過程解析の結果（断層面上のすべり分布）の比較．
図３：三次元的に複雑な関東平野を伝播する表面波．
図４：2000年鳥取県西部地震の観測記録とシミュレーション結果のスナップショット．
