(1) 課題番号： 0501.1
(2) 実施機関名： 東北大学大学院理学研究科
(3) 課題名： 三陸沖におけるプレート境界域の地震学的構造の解明
(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) イ・ウ
(4-3) 5ヶ年計画全体の目標：
三陸沖・宮城沖など過去にプレート境界型の大地震が発生した領域において，海陸プレート境界およびその周辺での地震波速度構造を海底人工地震探査などによって詳細に求め，地震波速度構造が持つ空間的な不均質パターンと，プレート境界地震の発生過程（微小地震活動度，大地震の破壊域，大地震の地震時すべり量分布など）に見られる様々な空間変化との対応関係を明らかにすることにより，プレート間のカップリング強度変化の要因となる構造パラメタの理解に資する．
(4-4）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：
平成11〜15年度の5ヶ年の間，東京大学地震研究所の特定共同利用研究（用船航海）などの研究航海に参加し，1994年三陸はるか沖地震の震源域および三陸南部から宮城沖にかけての海域において海底地震探査（一部は海陸共同観測として実施）を行い，その結果，プレート境界地震の発生域において次のような地震波速度構造を明らかにすることができた．
まず，深さが20kmまでの浅部プレート境界域では，エアガン探査によってプレート境界および沈み込む海洋性地殻内部からの反射波の強度が空間的に変化し，しかもそれが定常的な微小地震活動の活動度と関連することを見いだした．この観測事実の再現性と普遍性は，宮城沖から三陸沖にかけての領域では，観測領域を拡大しながら行っている同様の探査によって確認されつつある（図１）．一方，プレート境界までの深さが20〜60kmの領域では，こうした高分解能の探査データまだ得られていないが，宮城沖で行った海陸共同観測では，海域探査の大容量エアガンのショットを陸上で捉えることにより，深さ30〜40kmまでのプレート境界からの反射波を捉えることが可能であることがわかった（図２）．
(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：
地震予知研究計画の主要な目的の一つに，「プレート間カップリングの空間分布の把握」が挙げられている．微小地震の活動度は，そこでのプレート間カップリングの程度を反映したものの一つであると考えられることから，上記の成果は地震波速度構造を解明することによってカップリングの空間変化を推定することが可能であることを示した．
(4-6）当初目標に対する到達度と今後の展望：
「プレート間カップリングの空間分布の把握」のために詳細な地震波速度構造を解明することが有効であることが，本研究によって確かめられつつあり，当初目標は十分に達成できていると考えている．しかし，地震学的な構造の変化とプレート間カップリングの対応関係についての研究は端緒についたばかりであり，大地震の地震時すべり分布などとの対比をすすめるとともに，反射波波形の空間変化がどのような地震学的な構造を反映しているのかについての議論を深めることにより，反射波強度がなぜプレート間カップリングと関係するのかを明らかにすることが必要となるであろう．
(4-7) 共同研究の有無：
本研究課題は，東京大学地震研究所，東京大学海洋研究所，九州大学理学研究院，千葉大学理学部などとの共同研究として進めている．観測は11〜15年度に，三陸沖および宮城沖の海域で毎年実施しており，各年およそ15名の研究者が参加している．
(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）：
Hino, R., Relation between seismic velocity structure of subducting oceanic crust and interplate micro-seismicity, Bull. Earthq. Res. Inst., 78, 113-120, 2003.
Fujie, G., J. Kasahara, R. Hino, T. Sato, M. Shinohara
and K. Suyehiro, A significant relation between seismic activities and
reflection intensities in the
Hayakawa, T.，J. Kasahara, R. Hino, T. Sato, M. Shinohara, A. Kamimura, M. Nishino, T. Sato and T. Kanazawa, Heterogeneous structure across the source region of the 1968 Tokachi-Oki and the 1994 Sanriku-haruka-Oki earthquakes at the Japan Trench revealed by an ocean bottom seismic survey, Phys. Earth Planet. Inter., 132, 89-104, 2002.
伊藤亜妃・日野亮太・西野実・藤本博巳・三浦誠一・小平秀一・長谷見晶子，エアガン人工地震探査による東北日本前弧域の地殻深部構造，地震2，54，507-520，2002．
Kamimura, A., J. Kasahara, M. Shinohara, R. Hino, H. Shiobara, G. Fujie and T. Kanazawa, Crustal structure study at the Izu-Bonin subduction zone around 31N: implications of surventinized materials along the subduction plate boundary, Phys. Earth Planet. Inter., 132, 1-3, 105-129, 2002.
(5-2）平成15年度に公表された論文・報告：
日野亮太・西野実・望月公廣・植平賢司・佐藤利典・中村美加子・仲田俊一・篠原雅尚・笠原順三，宮城沖におけるエアガン・海底地震計を用いた人工地震探査，地球惑星科学関連学会2003年合同大会講演予稿集，J036-P001，2003．
Hino., R., M. Nishino, K. Mochizuki, K. Uehira, T. Sato, M. Nakamura, S. Nakata, A. Sato, M. Shinohara and J. Kasahara, Seismic Structure of the Middle Japan Trench Subduction Zone by Airgun-OBS Experiment, IUGG 2003 Abstr., SS03/08A/D-120, 2003.
Nishino, M., R. Hino and M. Shinohara, Seismic Structure of Interplate Seismogenic Zone in the southern Japan Trench from SP Converted Phases, IUGG 2003 Abstr., SS03/08A/D-101, 2003.
Hino., R., M. Nishino, K. Mochizuki, K. Uehira, T. Sato, M. Nakamura, S.
Nakata, M. Shinohara and J. Kasahara, Seismic Structure of the Middle Japan
Trench Subduction Zone by Airgun-OBS Experiment, Eos Trans. AGU, 84(46), Fall Meet. Suppl.,
Abstract T52B-0252, 2003
(6) この課題の実施担当連絡者：
氏名：日野亮太； 電話：022-225-1950； FAX：022-264-3292
E-mail：hino@aob.geophys.tohoku.ac.jp
図の説明：
図１．2002年度に宮城沖で実施したエアガン−OBS地震探査の結果．a)観測海域図．1936, 1978, 1981年に発生した宮城沖地震のアスペリティの位置（山中・菊池，2003）および周辺海域で過去に実施された探査の測線位置（Fujie et al., 2002；Miura et al., 2002）を示した．黒枠が探査海域．b)2002年の探査測線配置図．赤実線が探査測線で，赤丸で示した位置のOBSのデータが解析に使用できた．c)e)でプレート境界の反射波振幅変化を示す，測線３の位置と周辺の地震活動．d)測線３に沿う方向での微小地震の相対的な個数の変化．e)測線3でのOBSの記録を反射法的に処理することによって得られた，プレート境界からの反射波の振幅変化イメージ．矢印を示した部分で強い反射波が観測されている．
図２．1978年宮城県沖地震の震源域付近における地震学的構造．断面の位置は，図１a)中に示されたMiura et al.(2002)の探査測線と同じ．海域探査でのエアガンの信号を陸上観測点で捉えた記録上で現れた後続波の走時から推定された地殻深部における反射面分布．波線と数値は同じデータの初動解析から求めたＰ波速度構造モデル．○印はUmino et al. (1995)がdepth phaseを用いて再決定したプレート境界地震の震源深さ分布で，それに沿うように推定された反射面はプレート境界面と解釈される．
