(1）課題番号：

(1) 課題番号： 0501

(2) 実施機関名：東北大学大学院理学研究科

(3) 課題名：プレート間カップリングの時空間変化の解明

(4) 本課題の5ヶ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

　(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・イ・ウ，1. (2) ア

(4-3) 5ヶ年計画全体の目標：

　三陸沖は世界でも有数の地震活動が高い地域であり，また，津波地震やスローイベントなど，特異な地震が発生している地域でもある．したがって，地震現象の全体像を把握し，地震予知を実現するためには三陸沖は最適なフィールドであると考えられる．このような地域的特性を生かして，構造探査と幅広い周波数帯の地殻活動観測によりプレート間カップリングの時空間変化の解明を行なうことが研究の目的である．

　この目的のため，5ヶ年の計画を実施するにあたり，下記の4項目の具体的な目標を設定した (1999年1月に協議会に提出済み)．

(a) 海底下の震源分布・地下構造・震源過程を詳細に調査することにより，大地震の破壊開始点と境界に相当するアスペリティとバリアになり得る場所を同定する．また津波地震の震源域となりうる領域を同定する．

(b) 岩手県のすぐ沖では微小地震は活発だが大地震が発生した記録はない．この領域がクリープ域となっているか否かを検証する．またカップリング域の深部延長上の遷移領域におけるすべりの時空間変化を把握する．

(d) すべり速度のゆるやかな変化に対する摩擦係数の非線形的変化を詳細に解明する．

(4-4）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：各小課題の報告を参照．

(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：

小繰り返し地震（相似地震）の発見（0501.2，0501.4）と，それがプレート境界で発生していることが確かめられた（0501.6）ことにより，少なくとも東北地方の太平洋プレートと陸のプレートの境界においては，アスペリティ・モデルが成立していることが検証されつつある（図１）．プレート境界型大地震も同様の発生機構を示すと考えられ（Yamanaka and Kikuchi, 2004)，小繰り返し地震との違いは，そのアスペリティの大きさの違いとアスペリティの複合破壊にあると考えられる．もし，アスペリティが常に単独で破壊し，かつまわりの準静的すべりのレートが一定であれば，大地震は毎回同一の規模でかつ再来間隔は一定となり，固有地震的となることが，すでにシミュレーションによって確かめられている（Kato，2003）．したがって，これらの研究により，固有地震説に基づく長期予測の妥当性が示されたことになる．

一方，ある小繰り返し地震群の積算すべりは，その地震群を発生させるアスペリティの周りの準静的すべりの積算と一致するはずであり，この仮定に基づいて準静的すべりの時空間分布が得られている（0501.4）．GPSデータからもプレート間の固着状況の時空間分布が得られており，1994年三陸はるか沖地震の震源域の強度回復過程が捉えられ，また来るべき宮城県沖地震の想定震源域近傍において固着が強い状況が続いていることも明らかになった（0501.3）．これらの成果は，プレート境界型地震の長期予測にとって極めて重要な意味を持ち，さらに海底地殻変動データ（0503）も組み合わせて，プレート境界上の準静的すべりの時空間分布をモニターし続ければ，大きなアスペリティにおける歪蓄積の状況を高精度で把握でき，これによって大地震の中・短期予知にも道が開けると考えられる．

このような地震予知の戦略のためには，大きなアスペリティの位置を同定することが重要となる．アスペリティと非アスペリティ域ではプレート境界からの反射強度に違いがあることが示されつつあり（0501.1），過去の大地震の震源過程の解析のみならず，構造探査からアスペリティと非アスペリティ域の区別がつけられれば，上記の地震予知の戦略に基づき，プレート境界型大地震の発生予測はある程度可能になると期待される．

一方，地震活動の特性と摩擦特性の間の関係が推定された(0501.5）ことにより，東北地方東方沖プレート境界における大局的な摩擦特性が明らかになりつつある．大地震の再来間隔やスローイベントの時定数のみならず，このような地震活動の情報も組み込み，さらに過去の活動履歴や構造探査の情報もあわせて，摩擦パラメータの分布が推定できれば，地震発生の予測をさらに高度化できると期待される．

(4-6）当初目標に対する到達度と今後の展望：

　各小課題で報告されているとおり，当初目標のかなりの部分は達成できたと考えられる．実験装置の限界もあって(d)については，まだ発展途上であるが，次期5ヶ年計画において「素過程」の研究と位置づけ，詳細に検討を行う予定である．

　近い将来に大地震が発生すると予想されている宮城県沖において，プレート境界からの反射波が捉えられた（0501.1）ことは重要な意味を持つ．Seno (2003) が提唱しているバリア侵食モデルが正しければ，アスペリティの階層構造によってアスペリティ内部でも反射強度が時空間的に変化することが期待されるからである．今後，このような観点から反射強度の空間変化のみならず時間変化も調べていくことが重要となる．そして，これらの研究を通じて反射強度とアスペリティの関係が完全に解明されれば，予知研究はさらに高い段階に到達できるだろう．

(4-7) 共同研究の有無：各小課題の報告を参照．

(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）：　各小課題の報告を参照．

(5-2）平成15年度に公表された論文・報告：　各小課題の報告を参照．

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：藤本博巳；電話：022-217-6779； FAX：022-264-3292

E-mail：fujimoto@aob.geophys.tohoku.ac.jp

図の説明：

図１．東北地方太平洋沖のプレート境界の概念図．(a) 非地震時の状況．大小のアスペリティのまわりは準静的にすべっており，この準静的すべりがアスペリティに応力を集中・蓄積させる．(b) 地震時の状況．アスペリティでは，まわりの準静的すべりに比べてすべり遅れた分だけ地震時にすべる．これが繰り返されて，小さなアスペリティでは小繰り返し地震が発生する．