「定常的な広域地殻活動地殻活動」研究計画に関する自己評価
1) 実施計画
(1-1) 実施計画の概要
地震発生の全過程を理解するには，地震発生の場の性質を解明し，地殻内への応力の蓄積・再配分過程を明らかにしなければならない．我々は，建議における提言とこれまでの大学の実績を考慮し，以下の3項目を実施することとした．
(a)プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(b)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(c)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究．
(1-2) 計画の必要性および建議との関連性
建議の4本柱の最初の柱として「地震発生に至る地殻活動解明」が挙げられている．この中で“定常的な広域地殻活動”として行うべき課題として，プレートの定常的な運動による広域かつ長期の応力変動の解明とともに，プレート間カップリングの支配要因であるプレート境界域の不均質構造の解明，内陸部への応力伝達機構を知る上で重要となる列島内部の不均質構造の解明及び長期的な地震発生確率の定量的な推定が挙げられている．
これまで大学は，プレート境界及び内部の地殻活動・構造研究及び活断層調査による地震繰り返し履歴の研究等に大きな実績を上げてきた．我々は，本部会に寄せられた各大学からのproposalを検討し，その研究内容が建議に合致しており，scienceとしての意義付けが十分にあること，計画内容と予算規模が適正で，それに見合った十分な成果が期待できること，地震予知に直接関わっていない研究者に対しても，参加の道が開かれていることの3点を基準とし，(1-1)に挙げた3つの柱を掲げ，研究を推進することとした．即ち，上記(a)及び(b)は，地震発生場の空間的な非一様性に焦点をあてたものである．特に(a)は，海域におけるプレート間カップリングの解明の上で必須のものであり，(b)はプレート内（陸域）における応力・歪の蓄積過程を理解する上で重要な地殻内不均質構造を解明し，地殻の動的特性を反映している地殻活動との関連性を研究するものである．一方，(c)の課題は，時間軸を導入して地震活動の規則性，或いは定常運動からのずれ等に焦点をあてたものである．また，proposalとしては出されていない広域応力場に関する研究については，平成13年度から地震研究所の共同研究として立ち上げることとした．
(1-3) 具体的目標
本部会が推進した具体的目標の主たるものを以下に挙げる．
(1)プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(a)プレート境界の不均質構造及びプレート間カップリングの空間的分布の解明
・三陸沖におけるプレート間カップリングの空間分布及びその物理機構の解明．
・日本海溝-東北日本弧-日本海の大局的な構造変化の解明（(2)と連携）．
・海底地震による伊豆・小笠原海域の不均質構造解明（伊豆・小笠原の蛇紋岩の役割）.
・フィリピン海プレートの沈み込み形態に関する観測研究（海洋科学技術センターとの共同（(2)と連携）
・千島海溝-北海道東部-オホーツク海下の地殻・マントル構造の解明（海洋科学技術センターとの共同（(2)との連携）
(b)九州・琉球域のフィリピン海プレート形状及び地殻活動に関する観測研究
(2)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(a)島弧下の不均質構造解明，特に地殻の大局的構造と深部断層系のマッピング．
(a-1)日本海溝-東北日本弧-日本海の大局的な構造変化の解明（(1)と連携））．
(a-2)東北日本弧の不均質構造と地殻活動．
(a-3)北海道中軸部（日高地域）における島弧間衝突による地殻変形過程の解明．
(a-4)フィリピン海プレートの沈み込み形態に関する観測研究（海洋科学技術センターとの共同（(1)との連携）．
(a-5)千島海溝-北海道東部-オホーツク海化の地殻．マントル構造の解明（海洋科学技術センターとの共同（(1)との連携））．
(b)日本列島における電磁気学的構造研究の推進
(b-1)ネットワークMT法観測による日本列島の大局構造の解明
北海道，東北，四国・中国及び九州地域における研究観測及び解析手法の高度化．
(b-2)広帯域MT法観測による精密構造探査
東北日本（脊梁山地・出羽丘陵）における研究観測
(3)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究．
(a)断層の横ずれ量推定手法の確立．
(b)活断層系から発生する地震の震源規模．
(c)古文書・津波調査による地震発生時期の解明．
(4)本計画期間に発生した地震に関する観測研究
(a)1999年台湾地震．
(b)2000年鳥取県南西部地震．
2) 主要な成果の概要
(2-1) 主たる成果
(1)プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(a)プレート境界の不均質構造及びプレート間カップリングの空間的分布の解明
・三陸沖におけるプレート沈み込み構造及びプレート間カップリングの解明．
プレート境界反射強度と地震活動との逆相関性の発見．流体の関与によるカップリング強度低下の可能性大．大地震破壊域とその周辺地域において顕著な構造の差が見られる． 更に，陸域における観測と合わせ，プレート間カップリングの時空間変化が明らかとなった（準備過程の章参照）．
・日本海溝-東北日本弧-日本海の大局的な構造変化の解明（(2)と連携）．
日本海生成時の伸張場に起因する浅部地殻の改変・地殻の薄化の発見．島弧地殻における反射的下部地殻の発見．島弧下における上部マントル速度の急激な低下の再確認．
・海底地震による伊豆・小笠原海域の不均質構造解明（伊豆・小笠原の蛇紋岩の役割）.
構造探査による蛇紋岩化層の発見．同地域の低地震活動を説明する有力な証拠．
・フィリピン海プレートの沈み込み形態に関する観測研究（海洋科学技術センターとの共同（(2)との連携）
南海トラフから四国下中央構造線までのフィリピン海プレートの形状の解明．土佐ばえから四国下中央構造線までのプレート境界が極めて反射的であり，沈み込むプレートからの流体（水）の関与している可能性がある．また，四国下の下部地殻・モホ面の大局的な形状が明らかとなった．
・千島海溝-北海道東部-オホーツク海下の地殻・マントル構造の解明（海洋科学技術センターとの共同（(2)との連携）
(b)九州・琉球域のフィリピン海プレート形状及び地殻活動に関する観測研究
・微小地震観測網の整備により深発地震面即ちプレートの位置と形状，深発地震の発震機構の精度が大きく向上した．
(2)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究．
(a)島弧下の不均質構造解明，特に地殻の大局的構造と深部断層系のマッピング
(a-1)日本海溝-東北日本弧-日本海の大局的な構造変化の解明（(1)と連携，(1)の(a)参照）．
(a-2)東北日本弧の不均質構造と地殻活動．
・東北脊梁山地に発達する逆断層系が”listric fault”としてのマッピングされた．断層に沿って，低速度体が分布．反射的下部地殻に達する深さでほぼ水平となる．
・東北脊梁山地に展開した稠密自然観測網データより，同地域の3次元的構造（P波，S波速度及びVp/Vs）が求められた．地殻内に顕著なS波反射面が検出された，更に，精度よい微小地震分布が求められ，主たる地震活動が制御震源探査で求められた上部地殻内にあることがわかった．
(a-3)北海道中軸部（日高地域）における島弧間衝突による地殻変形過程の解明．
・千島前弧の東北日本弧側への衝上がマッピングされた．日高山脈西側の褶曲断層帯下では，低速度層が発達していることが判明した．衝突による東北日本弧側浅部地殻の変形に対応するとすれば，これまでの地殻短縮速度が年に4mmに達する可能性がある．
・日高地域を中心とする稠密自然地震観測網から，海域部を含む日高衝突帯の3次元的構造が提出された．浅発地震の発震機構解によれば，日高山脈周辺では圧縮場が支配的であり，衝突に起因するものと考えられる．
・沈み込む太平洋プレート内部の詳細な震源分布か明らかになった．これらは，プレートを垂直または水平に断ち切る3枚の面によって特徴づけられる．
(a-4)フィリピン海プレートの沈み込み形態に関する観測研究（海洋科学技術センターとの共同（(1)との連携, (1)の(a)参照）．
(a-5)千島海溝-北海道東部-オホーツク海化の地殻．マントル構造の解明（海洋科学技術センターとの共同（(1)との連携））．
(b)日本列島における電磁気学的構造研究の推進
(b-1)ネットワークMT法観測
・九州，中国四国，東北，北海道各地方において面的に良好な電磁場応答関数が決定された．
・一次的な１，2次元解析から島弧地下深部に沈み込む水の存在を示唆する構造が得られた．
・電磁場応答関数の周期，空間分布から，上記の各地すべてにおいて背弧マントルウェッジ部に水ないしはメルトが存在する可能性が示唆された．
・三宅島２０００年噴火活動に伴って，水の移動を直接示唆する面的な電場変動がとらえられた．
(b-2)広帯域MT法観測
・東北地方背弧において，地下中部に水の存在を示唆する低比抵抗帯が検知された．微小地震は低比抵抗帯の周囲上部に分布し，地震波の反射体は低比抵抗領域に分布していた．
・北アナトリア断層での構造決定．
・宮城県中部地震震源域での構造決定（前計画の再解析をおこなったもの）．
・長野県中部地震震源域での構造決定（前計画の再解析をおこなったもの）．
(3)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究．
(a)断層の横ずれ量推定手法の確立
・丹那断層及び畑野断層においてトレンチ手法を用いて横ずれ変位量の推定に成功した．これは，震源断層の物理的性質の解明にへ向けた大きな進展である．
(b)活断層系から発生する地震の震源規模
・活断層で起きた地震断層規模と活断層の長さとの調査から，松田（1990）による起震断層が，その活断層系での最大規模の活動単位として妥当であること，歴史地震の多くが起震断層の長さの1/4~1の断層長に相当する規模を持つことが判明した．
(c)古文書・津波調査による地震発生時期の解明
・江戸・明治時代の宮城県沖地震の震度・津波分布の推定を行い，長期評価に貢献した．
・浜名湖及び紀伊半島の潟湖の湖底堆積物のピストン採取調査から，先史時代の東海地震の同定ができた．
(4)本計画期間に発生した地震に関する観測研究
(a)1999年台湾地震．
・地形調査・余震観測のデータ解析によって，1999年台湾大地震の発生が，ユーラシアプレートとフィリピン海プレートの衝突域に出来た滑り面（デコルマ）とそこから立ち上がるランプ面の形状に支配されていたことが分かった．
・現在進めている活断層研究・手法を用い，この地震の位置・規模・発生時期がどの程度予測可能であったかの検証をおこなった結果，発生位置をほぼ予測であることが判明した．
(b)2000年鳥取県南西部地震．
・稠密余震観測とともに，探鉱器を用いた余震観測及び制御震源探査が実施された，現在，データ解析が精力的に実施されている．
2-2) 大学以外の機関による重要な成果
海洋科学技術センターによる海域構造探査により，プレートの形状，プレート境界の物性，陸側斜面における島弧地殻の構造に関する知見が飛躍的に増大した．
3) 成果の自己評価
3-1) 成果の地震予知研究に対する位置づけ
(1) プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究
この研究課題において，プレート間カップリング，特にその空間的不均質性に関する知見が大いに深まった．これまでの海域構造探査により，地震活動が周囲と比較して低い領域に低地震波速度異常が存在することが明らかとなってきた．また，プレート境界の反射強度は地震活動度とは逆相関にある．このように構造と地殻活動との密接な関係が明らかになったことは大きな進展であり，高密度の制御震源探査によって海陸プレート境界のカップリング強度を定量的にマッピングをできる可能性が示唆される．更に，陸域の観測（自然地震観測及びＧＰＳによる地殻変動観測）を組み合わせ，アスペリティー分布に関する知見を得たことも重要な進展である．また，このようなカップリングの不均質性において流体（水）の関与を示唆する結果も提出された．
今後の地殻活動予測モデル構築の上で，このようなプレート間カップリングの空間的不均質性に対する情報は，必要不可欠である．
(2)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究
平成9年度以降，各プロジェクトの連携が強まり，その結果，特に陸域については同一のフィールドにおいて多面的な研究が実施された．島弧の基本的構造解明については，東北日本弧に於いて海溝軸から島弧を経て縁海にいたる詳細な地殻構造断面が得られた．北海道地域においても，島弧-島弧衝突というテクトニクスの中での地殻の改変過程（千島弧側の衝上・東北日本弧側の褶曲断層帯の発達）が明らかになってきた．また，四国沖から四国下においてのフィリピン海プレートの沈み込みの形状，プレート境界の反射特性が精度よく求められた．一方，島弧地殻内部については，トモグラフィーによる島弧地殻の3次元不均質構造の解明とともに，主要断層系の深部構造，断層帯周辺の物性などが明らかになった．特に，断層周辺において，流体の存在を示唆するような低比抵抗域，低速度域，反射面などが確認された．これらの結果は，地震発生予測モデルを構築する上で，地震発生場の物性や内陸地震断層面の構成則に対して重要な拘束条件を提供するものである．
更に，得られた結果については，地質学的見地からの解釈も行われつつあり，東北日本弧における中新世以降の地殻の発達過程，北海道における衝突運動と褶曲断層帯の発展過程について新しいモデルが構築されつつある．このような形の学際的な研究は，過去の地震予知計画では見られなかったものである．このような研究は，時間スケールまで含んだ地震発生場の性質の解明に対して緒を開くものと言える．
(3)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究
各々の断層の地震の発生時期の解明だけでなく，破壊様式に踏み込んだ研究手法の確立の緒を開くものとして，横ずれ断層の横ずれ量を推定する手法の確立は重要な成果である．また，活断層から発生する地震の震源規模については，これまで提案された起震断層モデルやセグメントモデルよりも，より良く観測結果を説明する連動セグメントモデルを提案した．このモデルは，統計的調査に基づいているが，今後は各地で行われている活断層調査結果等，個別の事例による検討と物理的イメージを持つモデルへの改良へと進める．
また，プレート境界地震の長期評価についても大きな進展があり，その一部は直接地震調査研究本部地震調査委員会での評価に用いられたことも特筆すべきであろう．
3-2) 目標の達成度
(1) プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究
“定常的な広域地殻活動”で提言された研究は，プレート境界の不均質構造を明らかにし，その結果を踏まえてプレート間カップリングの空間的分布を明らかにしようとするものである．この意味で，プレート境界において実施された研究には，大きな進展があった．何故ならば，構造探査によってプレートの形状等の知見が集積するとともに，自然地震及び地殻変動観測からプレート境界面の物性（反射強度）の空間依存性が明らかになったからである．さらに，カップリングの支配要因として流体の存在を強く示唆する結果が出されたことも重要である．これらの結果は，建議で提言された課題に対するある程度の答えを提出したものであり，さらに地震発生予測モデルの構築に貢献するものである．
(2)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究
この課題についても(1)と同様にプレート内の不均質構造を明らかにし，島弧地殻への応力の蓄積過程の解明を目指すものであった．島弧地殻内の不均質構造については，3-1)で述べたようにその知見が増大した．何故ならば，北海道，東北及び西南日本（四国）において，島弧地殻の詳細な断面が提出され，その中に発達している断層系や地殻内反射面がこれまでにない精度で求められたからである．特に，断層面また，これらの結果を総合し，地質学的時間スケールでの地殻の変形過程が徐々に明らかになりつつある．
しかしながら，このような実験・観測で明らかにされた不均質構造と地殻活動（地震の発生様式や地殻変動）との関係，島弧内地殻活動の物理的メカニズムについては，まだ不明の点が多く残されている．東北地域においては，1997-1998年を中心とした個々の実験データの最終結果が出つつあり，今後は分野間を越えたより学際的な解析・解釈によってこの問題に迫るべきであろう．
(3)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究
手法の確立等に進展が見られたものの，現段階では基礎データの収集の段階から十分に抜け出ているものの数は多くない．地震の繰り返し発生モデルの検討や，震源断層の物理的性質（震源の静的・動的パラメータ，破壊伝播様式，破壊強度分布等）の解明への貢献は，今後の課題と言えよう．
3-3) 計画の妥当性と今後の方針
(1) プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究
プレート境界カップリングに関する知見が深まったことにより，当初設定した目標はほぼ妥当であることがわかった．手法についても，ある程度の方向性が出てきており，今後はその高度化が必要と考える．カップリングには流体（おそらく水）への関与が考えられ，今後の構造探査をＳ波速度構造の推定にまで進展させることが必要であろう．また，定常的な微小地震の活動度がプレート境界域におけるカップリング強度を忠実に反映しているため，その時空間変化を詳細に評価するためには，海底における微小地震観測を強化する必要がある．そのためには，観測技術の向上が望まれる．また，陸上におけるGPS測位観測は，プレート境界におけるカップリング強度の空間分布を明らかにする上で極めて有効である．しかし，海域のカップリング領域について，陸上観測のデータだけで空間的に十分な分解能でマッピングがなされてはいない．地震学的データと総合してアスペリティの空間分布とそこでのカップリング強度の時間変化を解明するためには，地震活動のクラスター分布あるいは地震波不均質構造に対応するような空間スケールの分解能が必要であり，それを実現する唯一の方策は海底にも測地観測網を広げることにある．これによってプレート境界における固着−すべり現象の実態の解明が飛躍的に進展するものと期待される．従って，プレート境界域における研究の推進には，地震予知研究計画で進められている“観測技術の開発”との連携が必要である．
これまで，大学の微小地震観測網はプレートの形状やその地震学的構造の解明に大きく貢献してきた．このような定常的観測と，機動的高密度観測を組み合わせることによって，プレートのより詳細な構造が明らかになるであろう．高精度の震源データの蓄積に加え，変換波などの後続波を詳しく解析することによって，スラブ上面の位置・形状を推定精度を上げることが可能である．また，発震機構分布に時間軸を加え，GPS観測データから推定されているアサイスミックなすべりや規模の大きな地震の震源過程などの結果と有機的に結合し，スラブ内応力場のモデル化やプレート間カップリングの研究を進めていくことが必要である．
(2)プレート内部の地殻活動及び構造不均質に関する研究
前述のように，平成9年度以降，陸域については同一のフィールドにおいて多面的な研究が実施されるようになった．このような研究の枠組みによって，これまで比べて格段に精度よく島弧地殻の不均質性が明らかになった．また，この5年間に海陸合同構造探査の技術が確立し，殆ど毎年行われたことも大きな進展である．このような研究の連携は，地震発生の背景となる複雑な島弧地殻の不均質構造解明に必要不可欠であり，今後とも推進すべきと考える．島弧の基本的構造については，北海道，東北について明らかになりつつある．西南日本においては，海溝から四国下までの構造解明については大きく進展したが，その基本構造（海溝から背弧側までの全体像）を得るに至ってはいない．さらに，九州下のプレート沈み込み及び島弧地殻についても，まだ不明の点が残されている．
3-2)で述べたように地殻内不均質構造と地殻活動の関係，最終的には不均質構造と応力蓄積過程との関係については，未だ十分な進展を見ていない．これには，まず連携を密にして行った観測研究を，解析・解釈の面でもより進展させることが必要である．特に東北日本弧においては，各観測についての最終的結果が出つつあり，より総括的な解析の段階に達しているものと考える．特に，地殻の構造不均質と地震活動・地殻変動との関係を念頭において研究を進めるべきであろう．また，島弧地殻の応力蓄積過程にまで研究を進展させるには，より広い分野の研究者を含む体制をつくることが必要と思われる．特に，シミュレーション分野との連携が重要であろう．
(3)地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究
基礎データの収集によって当初目標を達成する計画としたが，妥当ではなかった．現状の予算では基礎データの収集を十分行うことはできないので，他の経費による調査との共同や，既発表データの収集などによってデータを補う方針で進む必要があろう．地震調査委員会で行っている長期評価等に利用できるモデルの構築や評価等，実用性の高い成果を含むように計画を進める方針である．
また，東北地方太平洋下には固有地震的小地震活動が見つかっており（準備過程の章参照），シミュレーションや岩石実験においても固有地震的活動が再現されている．今後は，このような研究とも連携しながら，地震の繰り返しの規則性と複雑性を解明していく必要がある．
ここに述べた成果が，このような予測モデル構築に大きく貢献するためには，更に以下の点が考慮されなければならない．
・成果をより効率的に地震発生モデルに結びつけるには，モデリング・シミュレーション分野の研究者グループとの連携体制を確立・強化する必要があろう．例えば，定常的な広域地殻活動分野として重要な成果をモデリンググループに提供するだけでなく，シミュレーションから期待される変動や活動を検証する研究，即ち，仮説検証型の研究があってよい．
・大学以外の機関が実施している類似のプロジェクトとの関係を明確にする必要がある．まず，大学が本地震予知研究計画の中で実施する研究の特徴，独自性を明らかにすべきであろう．さらに必要とあれば，連携や共同研究等の形態をとり，研究の効率化を図るべきであろう．
・大学からの提案では，既存微小地震観測網を積極的に利用した研究の提案が少なかった．一方では，(2)における機動的実験・観測で中心的役割を果たしているのも各大学の観測センターの研究者・職員であり，各センターの負担となっていることも事実である．今後の予知研究の推進において，既存観測網をどのように位置づけるのかが大きな問題となる．
