（１）課題番号：０３０１
（２）実施機関名・部局名：北海道大学大学院・理学研究科
（３）課題名：稠密地震観測・重力観測・MT観測を基本とする北海道内陸地震帯の活動度および構造評価
（４）本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成15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」の項目：
１．（１）定常的な広域地殻活動
（４−２）関連する「建議」の項目：１．（１）ア、ウ
（４−３）5ヵ年計画全体の目標
島弧・島弧衝突帯の地下構造と地震発生層との関係を明らかにし、地殻の変形機構と地震発生との関連を明らかにする。
（４−４）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：
（地震）
平成11，12年度と北海道日高山脈地域で稠密臨時地震観測を大学合同で実施し、震源分布・震源メカニズム解・PおよびS波到着時などの基礎データを収集した。また、P波およびS波の3次元速度構造の速報的結果を得た。平成13，14年度は、3次元P・S波速度構造、３次元速度構造による震源の精密再決定、太平洋プレート内深発地震面の形状推定、応力テンソルインバージョン法と有限要素法を組み合わせた応力場の推定等を行った。平成15年度は5ヵ年の成果を取りまとめ論文として発表した。
５ヵ年の主要な成果は以下の通りである．深発地震面の形状から推定した太平洋プレートの沈み込み角度は、日高山脈の西側では約25度であるが，東側では約40度と急激に変化していることが分かった。この沈み込み角度急変地帯ではプレート内部を断ち割るような地震活動が見られる。また、二重地震面の地震活動は急変地帯の東側では上面が不活発、西側では下面が不活発になっていて応力場も複雑に変化していることを示唆している。応力テンソルインバージョン法と有限要素法を組み合わせて、2003年十勝沖地震発生前の太平洋プレート内部の応力場を推定したところ、スラブプルによるベンディングが卓越していたことが明らかとなった。デラミネートした千島島弧の下部地殻が浦河沖で太平洋プレートの上面に衝突し，活発な地震活動を引き起こしていると解釈される応力分布も得られた．また，数年単位の地震活動度を議論する際には地震カタログの時間的均質性が大きな問題となる．気象庁と大学の一元化による影響などを受けないようなカタログを作成するために，1994年以降に定常地震観測網で観測されたM3以上の地震波形データを全て見直し，震源とMの再決定を行った結果，2003年十勝沖地震の震源域では本震発生の５年ほど前から地震発生レートが有意に低下していたことが明らかとなった．震源域の深部延長部の太平洋プレート内部では逆に同時期から地震発生レートが増加していた．これは震源域とスラブ深部との何らかの関連を意味すると考えられる．
（電磁気）
平成12，13年度に十勝・日高地域において電磁気観測を行って比抵抗構造を得た。2年間あわせて大滝村から浦幌町まで約220kmにわたる測線上で36点において観測を行った。測線はほぼ爆破地震動研究グループによる屈折法地震探査測線と一致しており、両者の結果を比較することができる。14年度に日高地域を横断する断面について２次元比抵抗構造を作成し、15年度には、その構造の３次元性構造の影響、海の影響について議論した。
その結果、日高山脈では東側に傾斜した高比抵抗構造があり、それが衝突により突き上げられた千島弧の下部地殻である可能性がある。山脈西部以西は比較的低い比抵抗値の構造が分布しており、その高比抵抗層との境界に地震が多く発生している。石狩低地帯付近では深度5km位まで非常に低い比抵抗を示す層が分布し、厚い堆積層が分布していると考えられる。15年度には、３成分磁場データを基にインダクションベクトルを求め、構造の３次元性や海の影響を調べた。その結果、西側の大滝村付近では全周波数にわたりインダクションベクトルが大きく、方向も不規則なことから、３次元性の強い地域と考えられる。石狩低地帯付近の測点では、低周波数帯でインダクションベクトルが南に向き、海の影響が出ている。東側の十勝平野付近では、平野の表層の低比抵抗構造を向くようなインダクションベクトルが中〜低周波数帯に見られた。
（重力）
平成11, 12年度は日高山脈周辺地域, 平成13年度には北海道渡島半島南部周辺,平成14年度には石狩平野周辺・北海道東部地域周辺において, それぞれ, 稠密な重力観測を行ない, 既存のデータとともに, 詳細な重力異常分布を作成し,既知の知見との比較検討や地下構造の解析をすすめた. 平成15年度には北海道東部地域における重力インバージョンを行なうとともに, これらの成果のとりまとめを行なった.
（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：
本課題は、北海道日高山脈地域での稠密臨時地震観測、ＭＴ観測、重力観測および十勝沖での海底地震観測を総合して、定常的地震発生地域である日高地域の地下構造を調べ、地殻の変形機構と地震発生との関係を明らかにしようとしたものである。日高地域は全国的に見ても定常的に地震が頻発している地域であり、島弧の衝突構造が、速度構造、比抵抗構造から明らかにされ、それと地震発生との関係も明らかになった。特に、地震トモグラフィーから、浦河沖の地震頻発地域が日高地域でデラミネーションを起こし、下方に向かう千島弧の下部地殻下部と太平洋プレートとの衝突域に位置していることが明らかにされた。この地域は定常的に地震が発生しているが、時々Ｍ７クラスの大地震も起こすので、このような地域は地震予知研究にとっても重要な地域であろう。
（４−６）当初目標に対する到達度と今後の展望：
（地震）
島弧−島弧型衝突帯の地下構造に関しては，最も基本的な枠組みである太平洋プレートの形状を地震分布から推定することができた．地殻の変形メカニズムと地震発生との関連については，応力テンソルインバージョン法と有限要素法を組み合わせた解析によって，浦河沖の地震活動域と下部地殻のデラミネーションとの関係を知る手掛かりが得られた．従来の震源分布と震源メカニズム解の解析からは推定が困難であったことである．
今後は，応力テンソルインバージョン法と有限要素法を組み合わせた手法を鳥取県西部地震の震源域や跡津川断層域などに適用し，断層周辺の変形メカニズムを推定したい．また，地震活動度と応力テンソルインバージョン法の結果を合わせて解釈し，応力テンソルの3次元空間分布を推定したい．
（電磁気）
12,13年度に行われたＭＴ法による共同観測で得られたデータの解析を行うことを目標とした。14年度に電場のディストーション補正、スタティックシフト補正を行い、測線沿いの２次元比抵抗構造を一応完成させた。それによると、千島弧の下部地殻は高比抵抗であり、それが日高山脈付近で東側の東北日本弧と衝突し、それに衝上しているようすが明らかとなった。地震もその衝突部で頻発している。このように、当初の目標である、衝突部の地下構造が明らかになり、地震発生層との関係も知ることができた。
平成15年９月に発生した十勝沖地震の震源域の構造を調べるために、ＭＴ法によるえりも地域の深部比抵抗構造の研究を開始している。この地域は本課題で行った地域の南側にあたり、今後両方の構造を検討することにより、太平洋プレートの沈み込みと島弧衝突帯との関係をあきらかにしていきたい。
（重力）
平成12-14年度は，西南日本列島を中心とする稠密重力データベースの構築を目標とし, データの収集および稠密観測の実施を行なった. その結果, 平成14年度に9万点を越える稠密重力データをデジタル形式(CD-ROM)で公開するとともに, 西南日本列島全域の精密重力異常図，重力異常立体陰影図など, 5枚の大型図版も同時に公開した. これらの図と新しい活断層図との比較検討を行い,重力異常から見た活断層マッピングを行なうことが目標であった. その結果,重力異常図から伏在する活断層を推定できる可能性が示された. 同時に, 平成12-14年度にはこのデータベースを北日本に拡大して日本列島全域において均
一なデータベースを構築する目的で研究を開始した. その結果, 例えば, 重力異常陰影図から石狩低地東縁断層帯を調べると, その南端(厚真付近)からほぼ南東方向に約 20 km 程度, 延長している可能性が示唆された. この付近は新旧いずれの活断層分布にも断層がプロットされていない地域である. 平成14-15年度にはコンパイル中の稠密重力データベースを元にして北海道東部地域における重力インバージョンを行ない, 表層の密度構造を求めた. これは地震波速度構造に比肩する情報量を持ち, 今後, 協調インバージョンなどの研究に発展することが期待できる. これらの成果は Journal of
Geodesy などに掲載される予定である. 現在コンパイル中の稠密重力データベースによる重力解析は, 伏在する地震断層を検出する目的や表層および地下の密度構造推定には大変有効であり, 今後, このデータベースが日本列島全域に拡大された場合には大きな成果をもたらすことが期待される.
（４−７）共同研究の有無：
（地震観測）
東北大学大学院理学研究科，東京大学地震研究所，名古屋大学大学院理学研究科，京都大学防災研究所，九州大学大学院理学研究院，弘前大学，海洋科学技術センター，産業技術総合研究所との共同研究．参加人員は約５０名．
（電磁気観測）
秋田大学工学資源学部、東北大学大学院理学研究科、東京大学地震研究所、東京工業大学火山流体研究センター、千葉大学理学部、理化学研究所、産業技術総合研究所、京都大学大学院理学研究科、京都大学防災研究所、神戸大学理学部、鳥取大学工学部、高知大学理学部：2000年７月、日高地域、参加人員２６名、2001年9月、大滝村—石狩低地帯地域、参加人員１２名
（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）：
足立 守・萩田直子・志知龍一・山本明彦、稠密重力測定に基づく濃尾平野の地下構造解析、日本地質学会第109年年会、P49.
Katsumata, K. and M. Kasahara,
2002, A five years super-slow aseismic precursor model for the 1994 M8.3
Hokkaido-Toho-Oki lithospheric earthquake based on tide gauge data, Geophys. Res. Lett., 29,
10.1029/2002GL014982.
勝俣啓・和田直人・笠原稔・他，2002，大学合同臨時地震観測によって決定された島弧—島弧型日高衝突帯付近の震源分布と震源メカニズム解，地震研究所彙報，77，199-223．
勝俣啓・和田直人・笠原稔，2002，北海道日高衝突帯付近の3次元P波・S波速度構造，日本地震学会2002年度秋季大会講演予稿集，P180．
Katsumata, K., N. Wada, and M.
Kasahara, 2003, Newly imaged shape of the deep seismic zone within the
subducting Pacific plate beneath the Hokkaido corner, Japan-Kurile arc-arc
junction, J. Geophys. Res., 108(B12), 2565,
doi:10.1029/2002JB002175.
茂木透，日高２０００MT探査グループ，2002，日高地域での広帯域MT探査，月刊地球24巻483-487．
茂木透，日高２０００MT探査グループ，2002，日高衝突帯の比抵抗構造，地球惑星科学関連学会２００２年合同大会E016-P006．
志知龍一, 山本明彦, 工藤 健, 村田泰章, 名和一成, 駒澤正夫, 中田正夫, 宮町宏樹, 小室裕明, 福田洋一, 東 敏博, 由佐悠紀, 竹本修三, 中川一郎, 渡辺秀文, 小林茂樹, 大野一郎*12, および国土地理院・地熱開発促進センター、2002，西南日本重力データベースの運用 ==九州地方を例として==、日本地震学会2002度秋季大会，P217.
山本明彦, 2003，石狩平野とその周辺の重力異常アトラス, 北海道大学地球物理学研究報告, 66, 33-62.
Yamamoto, A., 2003,
Gravity-based active fault mapping around the easternmargin
of the Ishikari Lowland, Hokkaido, Japan, J. Fac. Sci.,Hokkaido Univ., Vol.12,
No.1, 17-39.
Yamamoto, A., 2002, Spherical
terrain corrections for gravity anomaly using a digital elevation model gridded with nodes at every 50 m, J. Fac.
Sci.,
山本明彦・西南日本重力研究グループ、2002，日本列島における新しい活断層マッピングと稠密重力異常の関係、日本地震学会2002年度秋季大会，P215.
（６）この課題の実施担当連絡者：
氏名：勝俣 啓
電話：011−706−2642
FAX：011-746-7404
E-mail：katsu@eos.hokudai.ac.jp