弘前大学理工学部
東北地方太平洋沖地震前後における東北地方北部の応力場の時空間変動の解明
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
ア．列島及び周辺域のプレート運動、広域応力場
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ウ．ひずみ集中帯の成因と内陸地震発生の準備過程
東北地方北部の内陸及び海域で発生した地震の震源メカニズム解の解析を行い、東北地方太平洋沖地震前後に東北地方北部の応力場がどのように時空間変動したのかを詳細に明らかにする。
弘前大学で収録している地震波形データを用いて、東北地方北部の内陸及び海域で発生した地震の震源メカニズム解を決定するとともに、文献調査から震源メカニズム解の収集も行い、東北地方太平洋沖地震前後での東北地方北部の応力場の時空間変動を明らかにする。特に以下の点を重点的に調査する。
（a） 東北地方太平洋沖地震後に秋田県内陸では横ずれ型のメカニズム解が卓越していることが明らかになっている。周辺地域での発震機構解の空間分布も詳細に調べて、応力場を推定する。
（b） 東北地方太平洋沖地震前後での応力場の変化、及び東北地方太平洋沖地震後の応力場の時間変化を推定する。
（c）平成22年度の研究から、下北半島沖で2010年1月24日に発生したM4.5の地震のように、P軸が南北を向く地震が少なからず発生していることがわかっていた。これが応力場の局所的な空間変化なのか、東北地方太平洋沖地震前の時間変化なのかを明らかにする。
（d）北上山地も南北方向のP軸をもつ地震が発生する地域であることが知られていた。この場所での応力場が東北地方太平洋沖地震後にどのように変わったのかを知り、南北方向のP軸を示した原因、及び（c）との関わりを考察する。
小菅正裕、渡邉和俊、佐藤魂夫、佐藤勝人
東北大学大学院理学研究科
海底局共用化による海底地殻変動共同観測と大水深における観測を進めるための開発研究
3．新たな観測技術の開発
（1）海底における観測技術の開発と高度化
ア．海底地殻変動観測技術
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ア．アスペリティの実体
現計画の反省の一つは、東北地方太平洋沖地震を引き起こしたプレート境界における大規模なすべりを予測できなかったことである。その主たる要因は、すべり遅れの面的分布を的確に捉えることができなかったことにある。この問題を克服するためには、海底地殻変動を広域かつ面的に観測する必要があり、それを可能にする観測体制が必要である。そこで、「新たな個別課題」として、オールジャパン体制による海底GPS観測を可能にするとともに、大きな滑りが推定されている海溝近傍の大水深における観測も可能にする研究を進め、上記の課題の解決を目指す。
現在海上保安庁が運用している海底GPS観測システムに対応し、関係大学でも使用できるように海底局を共用化し、共同観測を試行する。さらに、東北地方太平洋沖地震で課題となった海溝軸付近の大水深における観測を可能にするために、現有システムの運用の改良と装置の開発を進め、試験観測を行う。
東北大学大学院理学研究科 藤本博己、木戸元之
協力機関の参加者氏名
東京大学地震研究所
海底古地震研究によるプレート境界断層の活動履歴の解明
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
オ．地震発生サイクルと長期地殻ひずみ
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ア．アスペリティの実体
東北地方太平洋沖地震のような超巨大地震の発生を予測するには、メガスラストの長期間におよぶ活動履歴と地殻変動を明らかにする必要がある。深海底に残された地形・地質学的なデータから、メガスラストの活動履歴・地殻変動を明らかにするための、手法を開発する。
東北地方太平洋沖地震の震源域において、詳細な海底地形データの収集、メガスラスト先端部を含む海底の詳細イメージング、ピストンコアによる採泥を行い、海底地表地震断層を特定するとともに、活動履歴・地殻変動を収集するための手法を開発する。
東京大学地震研究所 佐藤比呂志、石山達也
協力機関の参加者氏名
他
東京大学地震研究所
長期海底地震観測による超巨大プレート境界地震発生に伴う地殻活動時空間変化の解明
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ア．アスペリティの実体
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
イ．上部マントルとマグマの発生場
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
ウ．広域の地殻構造と地殻流体の分布
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
イ．非地震性滑りの時空間変化とアスペリティの相互作用
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
エ．スラブ内地震の発生機構
平成23年東北地方太平洋沖地震発生直後から、広範囲にわたって多数の余震が発生した。これらの余震は震源域のプレート境界で発生しているのみならず、陸側プレート内および沈み込む海洋プレート内でも活動が見られる。超巨大地震によって、プレート境界域およびその周辺において、地震発生前から応力状態が大きく変化し、地震活動に変化が生じたことが推定される。超巨大地震後には、陸側プレート内および沈み込む海洋プレート内でも活発な地震活動があることは、これらを示していると考えられる。超巨大地震の発生様式を考える上において、超巨大地震発生後の地殻活動の時空間変化を明らかにすることは、地震発生サイクルと関連して重要である。
本課題は、東北太平洋沖地震発生後の地殻活動、特に地震活動の時空間変化を解明することにより、次に発生する地震に向けた超巨大地震発生域におけるカップリングの回復過程を推定し、超巨大地震の発生機構解明に貢献することを目指す。
本課題では、東北地方太平洋沖地震震源域直上である海底において、長期観測型海底地震計による地震観測を行い、地震発生後の時間経過による地殻活動の時空間変化の実体を明らかにする。本震発生以前の平成17年度から5か年にわたって、今回の震源域では、長期観測型海底地震計を用いた海底地震観測が行われており、詳細な震源分布が得られている。さらに、東北地方太平洋沖地震震源域直上では、発生直後から多数の海底地震計を空間的に高密度に展開し、詳細な余震分布が得られている。本課題では、この緊急余震観測に引き続き、長期観測型海底地震計をほぼ1年間震源域直上に設置し、詳細な震源分布を求める。これらの結果から、超巨大地震発生前後の地震活動の差異、および地震発生後の地震活動の時空間変化を明らかにすることにより、超巨大地震発生域におけるカップリングの回復過程の推定を試みる。
東京大学地震研究所 篠原雅尚、塩原肇、望月公廣、山田知朗
海域観測を実施している北海道大学、東北大学、九州大学、鹿児島大学との共同研究として実施することが望ましい。
東京大学地震研究所
大規模内陸地震の震源断層モデルの構築
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ウ．ひずみ集中帯の成因と内陸地震発生の準備過程
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
オ．地震発生サイクルと長期地殻ひずみ
東北地方太平洋沖地震のような巨大地震は、内陸の応力状態にも大きな影響を与えている。こうした応力変化が引き起こす内陸地震の発生を予測するために、内陸震源断層の位置・形状をモデル化する。
変動地形・地質・重力・地震活動・地殻構造データをもとに、日本列島の震源断層の位置形状についてのカタログを作成する。
東京大学地震研究所 佐藤比呂志、岩崎貴哉、石山達也
協力機関の参加者氏名
東京大学地震研究所
超巨大プレート境界地震による内陸域の応力変化及び応力集中メカニズムの解明
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ウ． ひずみ集中帯の成因と内陸地震発生の準備過程
1．地震・火山現象予測のための観測研究の推進
（2）地震・火山現象に関する予測システムの構築
（2－1）地震発生予測システム
イ．地殻活動予測シミュレーションの高度化
東北地方太平洋沖地震発生後、日本列島内陸各地で地震活動が活性化あるいは静穏化するなど、地震活動に変化が生じた。これは、超巨大地震によって、プレート境界域のみならず、日本列島内陸域の応力状態が大きく変化したことを示すものである。長野県北部や茨城県北部で発生したM7クラスの地震は、活発化した地震活動の顕著な例と言えよう。同様の現象は1896年の三陸地震（M8.2）のほぼ2ヶ月後に発生した陸羽地震（M7.2）でも見られており、このような超巨大地震の発生は、内陸大地震発生の一つのメカニズムとして捉えるべきであろう。
本課題は、東北太平洋沖地震によって生じた地震活動変化を解明するとともに、広域応力の変化が個々の内陸震源断層周辺の応力場にどのように影響を与えるかを明らかにして、内陸大地震の発生機構解明に貢献することを目指す。
本課題では、東北地方太平洋沖地震発生後の活発化した地震活動域において、地震観測を基軸とした総合観測を実施し、まず、超巨大地震によって引き起こされた内陸域の応力場の変化と地震活動変化の実態を明らかにする。さらに、個別の内陸断層への応力集中のメカニズムを明らかにする。そのために、以下の研究を行う。
1.内陸地震活動の応力変化応答の解明
日本に展開された高密度高感度地震観測網の観測データを基軸とし、GPSデータ等の他の地球物理データを活用しつつ、列島域における地震活動変化と応力場の時間変化を、東北地方太平洋沖地震発生前から後まで追跡する。
2.超巨大プレート境界地震に伴う応力の内陸地震断層への集中メカニズムの解明
応力集中のメカニズムとして、以下の2つの要因を作業仮説として考える。
（1） 地震時の破壊及び余効的滑りに起因する応力変化
（2） （1）にともなう内陸域の流体の影響
これらのメカニズムの解明のため、地震活動が活発化している地域において、基盤的高感度地震観測網を活用し、更に稠密な地震観測を実施する。すでに地震研究所は、長野県北部・新潟県南部、茨城県北部・福島県東部、房総半島～茨城県において地震観測を実施している。これらの観測成果を踏まえて、観測の継続/新規展開を進め、地震活動域における高精度震源・メカニズム解分布、3次元地震波速度・減衰構造を求め、応力変化、流体分布、活断層との関連などを明らかにする。（1）については、このような地震観測と海域観測・GPS観測との連携が有効である。（2）については、稠密地震観測と電磁気的観測との連携が効果的である。
東京大学地震研究所
地震予知研究センター 岩崎 貴哉
観測開発基盤センター
地震火山噴火予知研究推進センター
各大学と観測地域等を調整し，共同研究として実施することが望ましい．
東京工業大学火山流体研究センター
広帯域MT観測による誘発地震活動と地殻内流体の関係の解明
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（1）日本列島及び周辺域の長期・広域の地震・火山現象
ウ．広域の地殻構造と地殻流体の分布
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ウ．ひずみ集中帯の成因と内陸地震発生の準備過程
いわき市周辺で誘発されている正断層型の地震活動域で、広帯域MT観測を行い、地震活動と地殻内流体との関連を明らかにする。
いわき市周辺で誘発されている正断層型の地震活動域で、広帯域MT観測を行う。
東京工業大学火山流体研究センター 小川康雄
協力機関の参加者氏名
各大学と観測地域等を調整し，共同研究として実施することが望ましい．
京都大学防災研究所
東北地方太平洋沖地震発生域周辺における地震前すべり欠損レートの再検討
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ア．アスペリティの実体
各種の測地学的データを統合的に見直し、東北日本におけるプレート境界面のすべり欠損レートについて再検討する。
東北日本におけるプレート境界面上のすべり欠損レート（または固着率）の推定に関しては、これまでもGPSデータを用いていくつもの研究が行われてきたが、豊富なデータが必ずしも生かしきれていないし、解析手法において改善の余地もある。東北地方太平洋沖地震が発生した今、この地震の発生メカニズムの解明や周辺で今後発生しうる大きな余震の発生ポテンシャルの評価のために、地震前の測地学的データを評価し直すことは重要である。このような観点から、本課題では、100年来のデータが存在する三角・三辺測量、水準測量、験潮の各データセットや、最近の海底地殻変動観測の結果をGPSデータに加えて統合的に評価することにより、東北地方太平洋沖地震発生前の東北日本におけるすべり欠損レートについて再検討する。また、バックスリップモデルで表現できないような地震間変形メカニズムの寄与の可能性についても並行して検討する。
京都大学防災研究所 福島 洋、飯尾能久、山崎健一
海洋研究開発機構
東北地方太平洋沖地震の総合調査によるプレート境界の詳細イメージング
2．地震・火山現象解明のための観測研究の推進
（2）地震・火山噴火に至る準備過程
（2－1）地震準備過程
ア．アスペリティの実体
地震発生域内プレート境界の詳細イメージング
長大ストリーマーを用いたマルチチャンネル反射法探査を実施し、プレート境界のイメージを得るとともに、高分解能反射法探査システムも併用して破壊した断層面の特定を試みる。この調査は、今後の掘削計画の事前調査として位置付ける。
海洋研究開発機構 地震津波・防災研究プロジェクト地球内部ダイナミクス領域 金田義行
研究開発局地震・防災研究課