(1) 課題番号 0215

(2) 実施機関名: 京都大学防災研究所

(3) 課題名：南海トラフ沿いの巨大地震の予知

(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」：

　III．１．（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．（２）ア，１．（２）イ，１．（１）イ，１．（１）ウ，１．(３)ア，１．

（３）イ，３．（１）ア

(4-3) 5ヵ年計画全体の目標：

　南海トラフにおいては，前回の活動以来50年以上経過し，次の活動へ向けて歪エネルギー蓄積を開始している．海陸の総合的な観測研究を実施し，南海トラフの巨大地震の発生予測の高精度化を図る．具体的には，（１）海底地震観測等海底における諸観測，（２）稠密GPS観測によるヒンジライン付近の地殻変動観測と数値モデル化，（３）昭和南海地震前の太平洋沿岸の井戸の水位低下などの調査および，（４）地震波速度および電気伝導度構造調査，を行い，南海地震の準備過程の総合的なモデル構築を目指す．

(4-4）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：

(1）海底地震観測等

　1999年，種子島東方沖にて気象庁と共同で海底地震計による，同年１月に発生した M6.2の地震の余震観測を行った．2000年，西之島東方沖にて気象庁と共同で海底地震計による自然地震観測を行った．データは南西諸島域の３次元構造決定にも使われ，気象庁が将来ルーチン業務に導入予定の全国３次元構造構築に役立った．キネマティックGPS−音響測距結合方式による海底地殻変動観測システムの開発し，精度検定を行い，約10cmの測位精度を達成した．

(2)ヒンジラインGPS観測とモデリング

　紀伊半島南部に国土地理院GEONETを補完するように10箇所の観測点を設置し，平成12年3月から1年ごとに繰り返し観測を行った．その結果，アムール・プレートに対して，紀伊半島南部で約4.5cm/yr，中部で約3cm/yrの速度を得た．しかし，緯度方向の速度の減少パターンは中部までほぼ一様で，プレート上面のカップリングがかなり北方まで及んでいることが示唆された．別途予算により，西日本の三次元構造モデルを構築し，不均質構造の効果について解析を進めている．

(3)地下水観測

南海地震の前に観測された異常水位変動の一つのメカニズムを提唱した．地震前の井水涸れは，安政南海地震の前にも確認されており，この現象の再現性も検証された．また，水位と歪の関係を調べるため，屯鶴峯観測所坑内に2本の井戸を掘削し，歪と間隙水圧の平行観測を行っている．

(4)地震波速度および電気伝導度構造調査

　四国東部と紀伊半島南部の地殻とスラブの構造を主としてレシーバ関数解析の手法を用いて推定した．得られたS波速度構造モデルには地殻の中部あるいは下部にS波の低速度層が存在し，スラブから放出された"水"との関連性が示唆される結果となった．

深部電気伝導度構造を明らかにするため，ＮＭＴ観測を2002年1月から尾鷲地域からスタートし、和歌山県で１７，奈良県で２３，三重県で１４の観測網を順次設置してきた。これまでの予察的な比抵抗構造モデルは，(1)比抵抗構造モデルは大局的に北・中・南部の３つの領域に区分することができ，北部では浅部の薄い低比抵抗層の下に高比抵抗領域が存在する，(2)中部では深さ数十ｋｍまで低比抵抗領域が存在する，(3)南部では深さ10〜20km付近まで高比抵抗領域が存在し，その下では，中部に存在する低比抵抗領域と連続した低比抵抗領域が存在する，という特徴を示す．中部の低比抵抗領域は，低周波微動が分布する地域と符合している点が最も興味深い．また、より長周期側でのＭＴ観測によるデータを取得するために紀伊半島内の3箇所でフラックスゲート型磁力計を用いた観測も実施した．

研究成果の公表

(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：

南海トラフと同じフィリピン海プレートの沈み込む南西諸島海域における自然地震観測は，南海地震震源域との比較研究の意味で重要である．1999年種子島東方沖M6.2の地震の余震や，西之島東方海域の活発な定常活動の観測を行うことにより，プレート面の形状や微小地震活動の正確な位置等，沈み込み帯のテクトニクスを考える上で基礎となる情報をえることができた．

GPS繰り返し観測により，紀伊半島の詳細な地殻水平速度場を得ることができた．この結果，詳細なプレート間カップリングの地域性を明らかにすることができた．

地震前の井水涸れのメカニズムと再現性が検証されたことは，次の南海地震の予知に向けて明るい見通しが得られた．前記の成果に基づけば，海岸付近の塩水・淡水境界の変動を観測することが効果的と思われるが，境界のノイズレベルも調べなければならない．

地震波速度構造および電気伝導度構造調査により，特に紀伊半島下において低S波速度および低比抵抗の領域を発見したことは，この地域に発生する低周波地震のメカニズムに大きな示唆を与えるものである．

(4-6）当初目標に対する到達度と今後の展望：

海底地震観測については，船の都合がつかず，後半３年間は実施する機会がなかった．その間，既存データの整理・解析（1998年沖縄トラフ観測等），海底地震計の改良等を行なった．

GPS観測については，毎年10ヶ所の繰り返し観測を行い，観測データは取得した．しかし，GEONETのシステム変更などを受けた解析が未だ進んでおらず，早急に取り組む必要がある．プレート間カップリングの時間変化を捉えるべく，今後も観測を継続する必要がある．モデル化については，別途予算にて構造モデルを作成した段階であるので，速やかに解析を進める必要がある．

地下水観測については、当初の目的は完全に達成した．今後は上述の境界面のノイズレベルを調査することのほかに，隆起そのものの検証をする必要がある．これまでの調査によって地震前と地震時の諸現象について新らたな知見も得られており，プレスリップモデル及びコサイスミックモデルの改訂も必要である．

地震波速度構造および電気伝導度構造調査においては，かなり詳細な構造が明らかになった．特に，紀伊半島南部地殻の高比抵抗および高速度，下部地殻の低比抵抗および低速度や，紀伊半島中部の低比抵抗領域は，この半島のテクトニクスや深部低周波地震のメカニズムを考察する上で重要な知見であり，今後の研究に期待が持てる．今後大都市圏地殻構造調査による探査などと連携し，さらに観測・解析を進め，地下構造モデルの高解像度・高精度化を図る必要がある．

(4-7) 共同研究の有無：

1999年４〜７月，種子島東方沖にて気象庁と共同で海底地震観測を行った．2000年７〜８月，西之島東方沖にて気象庁と共同で海底地震観測を行った．参加人数概数はいずれも４名（京大２，気象庁２）

高知大学 理学部 高知地震観測所（２名），高知女子大学 生活科学部環境理学科（１名）平成14年—16年　高知県沿岸部

レシーバ関数解析は名古屋大学との共同研究（２名）平成12−15年度

ＮＭＴ観測など電磁気観測は、東京大学地震研究所、神戸大学、高知大学、鳥取大学、ＪＡＭＳＴＥＣなどとの共同研究として実施（１５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）：

Nakamura, M., Y. Yoshida, D. Zhao, H. Katao and S.Nishimura, Three-dimensional P- and S-wave Velocity Structures beneath the Ryukyu Arc, Tectonophys, 369, 121-143, 2003.

Nakamura, M. and H. Katao, Microearthquakes and faulting in the southern Okinawa Trough, Tectonophys, 372, 167-177, 2003

Yamaguchi, S., Y. Kobayashi, N. Oshiman, et al., Preliminary report on regional resistivity variation inferred from the Network MT investigation in the Shikoku district, southwestern Japan, Earth, Planets and Space, 51, 193-203, 1999.

澁谷拓郎，レシーバ関数解析による四国東部地域の地殻およびスラブ構造，月刊地球，Vol.23, No.10, pp.708-713, 2001

澁谷拓郎, レシーバ関数解析による紀伊半島南部の地殻およびスラブ構造,京都大学防災研究所・研究集会13K-7報告書, 271-277, 2002.

(5-2）平成15年度に公表された論文・報告：

地震予知研究センター（橋本　学），地下水変化に対する前駆的すべりの断層モデル，地震予知連絡会報，70巻，402-403,2003

地震予知研究センター（重富國宏），安政南海地震前の井水の減少，地震予知連絡会報，70巻，421-422,2003

地震予知研究センター（梅田康弘），南海地震の前の井戸水の減少について，地震予知連絡会報，70巻，423-428,2003

山口覚，谷川大致，上嶋誠，小河勉，村上英記，大志万直人，塩崎一郎，2003，紀伊半島におけるネットワークＭＴ観測（３），第114回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会予稿集，D31−P011．

上嶋誠・山口覚・谷川大致・小河勉・村上英記・大志万直人・塩崎一郎・藤田安良・小山茂，2004，紀伊半島におけるネットワークMT観測（続報），平成15年度京都大学防災研究所研究発表講演会，D-31

Sato, K., M. Hashimoto, Y. Hoso, 2003, Development of a monitoring technique of anomalous crustal deformations preceding large earthquakes with the application of kinematic GPS, IUGG2003, G01/03P/D-022.

Hashimoto, M., Y. Umeda, K. Onoue, F. Ohya, Y. Hoso, and K. Sato, 2003, Interplate coupling derived from the GPS traverse across the hinge-line in Kii peninsula and its implication to preseismic changes in groundwater level before the 1946 Nankai earthquake, IUGG2003, JSG01/07P/A01-007.

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：橋本　学

電話：0774−38−4191

FAX：0774-38-4190

E-mail：hasimoto@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

図１．南海地震前の異常地下水変化を説明するモデル．（上）海岸付近の地下水面の断面図．（下）プレスリップにより地盤が隆起し，海水面が低下し，増幅されて地下水面も低下する．

図２．四国と紀伊半島におけるレシーバー関数解析結果