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平成17年度の成果の概要

1． はじめに
  　平成15年7月に科学技術・学術審議会において建議された「地震予知のための新たな観測研究計画（第2次）の推進について」（以下、「第2次新計画」という。）のもと、平成16年度より地震予知に関する研究計画が実施されている。第2次新計画では、計画を推進するために、科学技術・学術審議会測地学分科会地震部会の下に、計画実施機関からの委員で構成する観測研究計画推進委員会を平成16年4月に設置し、年度ごとに観測研究実施計画及び観測研究成果報告の取りまとめを行うこととした。
　本報告は、第2次新計画における平成17年度の主な研究成果を取りまとめたものである。
　なお、計画の実施機関は以下の通りである。
・国立大学法人：   北海道大学、弘前大学、東北大学、秋田大学、東京大学、東京工業大学、名古屋大学、京都大学、鳥取大学、高知大学、九州大学、鹿児島大学
・独立行政法人： 情報通信研究機構、防災科学技術研究所、海洋研究開発機構、産業技術総合研究所
・政府機関： 国土地理院、気象庁、海上保安庁
　地震の発生を定量的に予測するためには、広域の地殻応力が特定の断層域に集中していく地震発生の準備過程を理解し、地震断層域で応力が再配分されるしくみを理解する必要がある。さらに、観測を通じてこれらの過程を迅速に把握するとともに、地殻活動の推移予測を目的とした物理モデルに基づいた数値シミュレーションモデルによる予測を行うことが必要である。この考えに基づき平成16年度から実施されている第2次新計画では、次のような項目に沿って研究を実施している。
（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
（2） 地殻活動の予測シミュレーションとモニタリングのための観測研究の推進
（3） 新たな観測・実験技術の開発
（4） 計画推進のための体制の整備
　上記項目のうち「（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」は、地震発生に至る地殻活動の全過程と、その過程に伴って現れる種々の地殻現象の発生機構を解明するための総合的観測研究であり、次のような小項目に分けられている。
1） 日本列島及び周辺域の長期広域地殻活動
2） 地震発生に至る準備・直前過程における地殻活動
3） 地震破壊過程と強震動
4） 地震発生の素過程
　また、「（2）地殻活動の予測シミュレーションとモニタリングのための観測研究の推進」は、地殻活動の推移予測を行うための地殻活動予測シミュレーションモデルの開発研究及び地殻の状態を実時間で把握する地殻活動モニタリングシステムの高度化のための研究であり、次のような小項目に分けられている。
1） 地殻活動予測シミュレーションモデルの構築
2） 地殻活動モニタリングシステムの高度化
3） 地殻活動情報総合データベースの開発
　「（3）新たな観測・実験技術の開発」は、地震発生に至る一連の過程に伴う地殻現象を高精度で検出するための、新たな観測・実験技術の開発研究である。
　「（4）計画推進のための体制の整備」については、計画全体を効果的に推進できる体制の整備、観測研究プロジェクトを立案・推進するための広く開かれた仕組みの整備を図るものであり、平成16年度から科学技術・学術審議会測地学分科会地震部会に設置された観測研究計画推進委員会が重要な役割を担っている。観測研究計画推進委員会は、国立大学法人、独立行政法人、政府機関等の組織がそれぞれの機能に応じた役割分担と密接な協力連携の下に計画を推進するための委員会であり、本報告書も同委員会により編集されている。
2． 重要な成果
 
2−1． 研究計画の特筆すべき成果
 
1） アスペリティモデルの発展
  　本計画を通じ、プレート境界における地震発生を説明する有力なモデルとしてアスペリティモデルの重要性が述べられている。アスペリティモデルとは、プレート境界等の断層面には「地震時に大きく滑る領域（アスペリティ）」と「ゆっくりと滑る領域（ゆっくり滑り域）」があり、ゆっくり滑りによってアスペリティに応力が集中していくというモデルである。平成17年度もアスペリティモデルに関して、いくつかの重要な成果があった。
　2005年（平成17年）8月16日に宮城県沖で発生した地震（マグニチュード7.2）はプレート境界に発生した地震で、この地域で30年から40年ごとに発生するとされている想定震源域内で発生した。しかし、1978年（昭和53年）の宮城県沖地震（マグニチュード7.4）よりも小さかったため、今回の地震をどのように理解すべきかが問題となった。地震波やGPS（汎地球測位システム）の解析により2005年の地震による滑り分布が求められ、1978年の宮城県沖地震の滑り分布と比較した。その結果、2005年には1978年に滑った場所の一部が滑ったことが明らかになった。また、1978年の地震による滑り分布を詳細に見ると三つのアスペリティから成っていることが分かり、2005年にはそのうちの一つが滑ったと見なすことができた。このことは1978年と2005年の地震の精密な余震分布からも明らかになっている。
　さらに、この地域で1930年代に発生した三つの地震の余震分布を1978年宮城県沖地震と2005年の地震と比較した結果、1930年代に発生したマグニチュード7クラスの三つの地震によって滑ったアスペリティは、1978年宮城県沖地震で一度に滑った三つのアスペリティと一致する可能性が高いことが分かった。これらの結果を総合的に解釈すると、宮城県沖地震の震源域には、三つのアスペリティが存在する。これらのアスペリティは、1933年、1936年、1937年に破壊され、それぞれマグニチュード7.1、マグニチュード7.4、マグニチュード7.1の地震が発生したと考えることができる。また、2005年の地震は1936年の地震で滑ったアスペリティに対応し、現時点で1933年と1937年に滑ったアスペリティが未破壊のまま残っていることを示唆している。この考えが正しいとすると、今後、これらのアスペリティによる地震が発生する可能性があることが分かる。
　この結果は、アスペリティモデルが単なる地震のしくみを解明するためのモデルというだけでなく、今後の地震発生予測の点で実際の防災上、大きく役立つ可能性を示したという点で意義が大きい。（図1）
2） 深部低周波微動に同期したゆっくり滑り
  　第1次新計画期間中に、西南日本のフィリピン海プレートの沈み込みに沿った地殻深部で低周波の地震や微動が発生していることが明らかになっており、その原因の解明が本計画でも重要な課題となっていた。
　平成17年度には、高感度地震計、傾斜計及び歪計の観測によって、上記の深部低周波微動とプレート境界におけるゆっくりとした滑りとが同期して発生していることが明らかになった。例えば、2006年1月には2週間程度の間に紀伊半島から伊勢湾を横切り愛知県にかけて深部低周波微動の発生域が移動していったことが観測された。この活動とHi-net（防災科学技術研究所が全国に展開している高感度地震観測網）の傾斜記録を照合した結果、プレート境界の滑り域も微動発生域と同様に移動していったと解釈できる変動が現れていることが明らかになった。また、2005年7月に、気象庁が東海地方に展開している歪計によっても、低周波地震活動に伴ってプレート境界で数日間にわたるゆっくりとした滑りが検出された。これは深部低周波地震や微動の発生原因を解明するために重要なデータであるだけでなく、西南日本のプレート境界において巨大地震のアスペリティに応力・歪が集中していく過程を明らかにする目的のためにも非常に重要な発見と見なすことができる（図2）。
　一方、このような短期的ゆっくり滑りがほぼリアルタイムで検出できるようになり、かつ、その滑りの場所が特定できるようになったことは、東海地震予知のために行われている歪の観測による前駆滑り（プレスリップ）の検出にとっても重要な進展となっている。
3） トモグラフィによる歪・応力集中帯深部構造の解明
  　本計画では、内陸地震発生のしくみを解明するために、内陸地震発生域における不均質構造と歪・応力集中機構を明らかにすることを目指している。その目的のため、特に日本列島の中で歪速度の速い領域である歪集中帯への歪・応力集中機構の研究が実施されている。平成17年度には、気象庁一元化カタログ及び大学の地震波読み取り値を用いたトモグラフィ解析を行った。
　従来、東北地方脊梁部に歪が集中していることが指摘されており、その原因がマントルから上昇してきたマグマによる地殻深部の温度上昇にある可能性が明らかになっていた。新潟から神戸にかけての歪集中帯においては、今回のトモグラフィ解析によって特徴的な構造が見つかった。すなわち、東北地方脊梁部と同様に歪集中帯に対応してマントル中に低速度域が存在していること、また糸魚川−静岡構造線の西側では地殻深部に、東側では地殻浅部に低速度域が存在していることが明らかになった。これは日本列島における応力・歪集中機構を理解する上で非常に重要な結果であり、これを基にして、より詳細な歪・応力集中機構を明らかにする必要がある（図3）。
4） 断層固着状態の計測可能性
  　本計画においては、地震発生の素過程の実験的・理論的研究を重視し、摩擦や破壊過程の理解を深めることを目指している。平成17年度には、地震発生の素過程研究計画から、摩擦強度を表す断層固着状態を推定するための新手法の提案があった。
　従来、岩石の滑り実験において、断層面に模した滑り面を横切る弾性波の振幅が、地震性滑りの発生に先行して減少することが分かっていた。この原因を探るために、滑り速度を変化させながら断層面を透過する弾性波の振幅変化を測定した。その結果、弾性波の振幅は、摩擦強度を表す断層固着状態を反映していることが明らかになった。地震の直前予知のためには地震発生に先行するゆっくりとした滑りである前駆滑りの検出が重要であると考えられている。前駆滑りについては地殻変動観測による検出が想定されてきたが、前駆滑りによる断層面の固着状態の変化を、断層面を透過する弾性波の振幅によって検出できる可能性を示した意義は大きい。

2−2． 大地震の緊急的研究とその成果
  　大地震の発生に伴う極めて活発な地殻活動を研究すると、通常では得られない知見が得られるため、従来から大地震の直後には、余震観測を始めとした集中的な観測が行われてきた。平成17年度には、緊急に観測すべき地震として次の地震に関する観測研究を実施した。

1） 2005年3月福岡県西方沖の地震（マグニチュード7.0）
  　2005年（平成17年）3月20日に発生した福岡県西方沖の地震について、緊急に観測研究を実施した。海底地震観測を含む臨時の地震観測やGPS観測により、詳細な余震分布が明らかになり、余震分布の陸側の延長は福岡市中心部を横切る警固断層と一致することが示唆された（図4）。また、博多湾の海底堆積物の調査を実施して警固断層の活動履歴を明らかにした。
2） 2005年8月宮城県沖の地震（マグニチュード7.2）
  　2005年8月16日に発生した宮城県沖の地震について、海底地震観測及び臨時のGPS観測を行い、余震分布及び余効変動の発生域の解析を行った。その結果は、上記2−1の1）に既に示したが、宮城県沖において30〜40年間隔で発生する地震発生を統一的に説明する新たなモデルが提案され、今後の同地域での地震発生予測に役立つデータが得られた。
3） 2005年10月パキスタン北部の地震（マグニチュード7.6）
  　2005年10月8日にパキスタンの北部で発生した地震は、内陸活断層で発生した比較的大きな地震であったが、紛争地域であったことから直ちに現地調査をするには至らなかった。しかし、本地震に関しては欧州宇宙機関のENVISAT衛星に搭載されたSAR（合成開口レーダー）の画像を用い、地震に伴う地殻変動分布図を得ることができた（図5）。このように衛星画像を用いた迅速な地殻変動解析は、特にGPSデータのない海外で発生した地震において、地震時滑りの解析による地震の発生機構の研究に有効であるだけでなく、その後の現地調査にとっても重要な基礎データとなる。

3． 成果の概要
  　ここでは、（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、（2）地殻活動の予測シミュレーションとモニタリングのための観測研究の推進、（3）新たな観測・実験技術の開発の3項目について、平成17年度に達成された成果の概要を示すことにする。

3−1． 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） 日本列島及び周辺域の長期広域地殻活動
  　日本列島の地殻活動を理解・予測するためには列島から東アジア規模の観測研究が必要である。これは、日本列島周辺でのプレート運動によりもたらされる力が日本列島における活発な地殻活動の原因であり、さらにその力が日本列島内で再配分され地震発生域に作用しているからである。そのため、日本列島周辺のプレート運動の詳細及び日本列島規模の構造と変形を知る必要がある。

ア． 日本列島及び周辺域のプレート運動
  　日本周辺のプレート運動を解明するという目的のため、中国、ロシア、モンゴル等、東アジア及び太平洋地域におけるGPS精密計測が実施されている。東アジアに関しては既存のGPSデータの解析から、アムールプレート及びアムールプレートに接する南中国ブロックの動きが明らかになりつつある。一方、太平洋上の島におけるGPS観測により太平洋プレートの詳細な動きが明らかになりつつある。さらに、列島規模のVLBI（超長基線電波干渉法）観測により高密度GPS観測の精度向上が図られている。このような観測の継続により、日本列島周辺のプレート運動が解明され、日本列島での地震発生予測に資することになる。
イ． 列島規模のプレート内の構造と変形
  　日本列島の構造に関して、列島規模の高密度地震観測網（Hi-net等）により、広域の詳細な三次元不均質構造（地震波速度構造及び減衰構造）の解析が進み、波形解析による速度不連続面分布の推定と併せて、西南日本の詳細なプレート形状が明らかになりつつある。

2） 地震発生に至る準備・直前過程における地殻活動
  　応力の集中と地震の発生の関係を解明するには、地震発生に至る準備過程から直前過程までの地殻活動を相互に関連する一連の過程として研究する必要がある。近年、急速に理解の進んだプレート境界における歪・応力集中機構、内陸地震の準備過程、地震発生直前の物理・化学過程及び地震発生サイクルについて、それぞれの成果を概観する。

ア． プレート境界における歪・応力集中機構
  　プレート境界型地震に関しては、アスペリティモデルの検証と高度化を中心課題として研究が実施されている。
　プレート境界のゆっくり滑り域中に孤立した小さなアスペリティの破壊頻度は、アスペリティの周りの滑り速度に依存すると考えられている。小さなアスペリティの破壊による相似地震（小繰り返し地震）の解析により、東北沖や北海道沖の太平洋プレートとの境界における滑りのモニタリングが行われ、プレート境界地震発生機構の解明が進んでいる。一方、フィリピン海プレートとの境界において、南海トラフ沿いでは相似地震が少なく、日向灘から南西諸島にかけては相似地震が比較的多く発生する等、地域性が大きいことが分かってきた。
　近い将来の大地震の発生が予測される宮城県沖では構造探査が実施され、プレートの形状と構造及びそれらと地震の震源との関係が明らかになった。2005年8月に発生した地震の解析によって、過去の地震を含めた統一的な理解が進んだ。また、この地震による地殻変動は海底測位観測によっても検出され、海底測位観測の精度の検証が進んだ。
　西南日本のフィリピン海プレートに沿った地殻深部で発生している低周波微動は、プレートの固着域とゆっくり滑り域との遷移帯で発生しており、プレート境界の固着の原因を明らかにする上でも重要な現象である。平成17年度には、低周波微動の発生域における地震波速度構造及び比抵抗構造が明らかになり、微動の発生に流体が関わっている可能性を示した。また、前述したように微動発生とプレート境界のゆっくりした滑りとの同期性が明らかになった。
　南海トラフ沿いの巨大地震発生域における地震の発生様式を明らかにするための研究も行われた。特に破壊の開始点となりやすい東南海地震と南海地震の震源域の境界付近の研究が進められ、特徴的な構造も明らかになった。
イ． 内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構
  　活断層等の内陸地震発生域に歪や応力が集中していく過程については、まだ未解明な部分が多い。平成17年度も内陸地震発生域への歪・応力集中プロセスの解明のため、内陸の歪集中帯を中心として地震波速度構造、比抵抗構造等多面的な研究が進められた。
　比抵抗構造は、地殻の流動特性に大きな影響を与える地下の流体分布を知るための重要な情報である。北海道弟子屈地域、東北地方脊梁部及び跡津川断層地域において比抵抗構造が明らかになり、地震波速度構造との相関について議論ができるようになった。
　新潟と神戸を結ぶ歪集中帯に位置する2004年（平成16年）新潟県中越地震（マグニチュード6.8）域における調査結果の解析を進め、その発生機構と構造との関連を明らかにした。その結果、本震断層面は明瞭な地殻の構造境界に位置することが明らかになった。
　同じく歪集中帯にある跡津川断層沿いでは、総合的な集中観測が実施されている。平成17年度は観測の継続に加え解析が進み、地震波速度構造及び比抵抗構造が明らかになりつつある。
　2005年3月に発生した福岡県西方沖の地震についても、緊急観測の解析が進み、余震分布が明らかになるとともに福岡市の警固断層との関連が明らかになってきた。
ウ． 地震発生直前の物理・化学過程
  　地震発生直前には不可逆的な物理・化学過程が進行すると考えられているが、まだよく分かっていない。その解明のため、地震学的直前過程、電磁気学的時間変化、流体の挙動等について研究が進められた。
　電磁気学的変化については、地震に関連する可能性のあるVHF帯の伝播散乱の研究や全磁力の研究が行われている。
　力学的変化としては、ゆっくりとした歪ステップに前駆する歪変化が南アフリカの金鉱山における観測でとらえられた。これは前駆滑りの可能性があり、解析の進展が期待される。
エ． 地震発生サイクル
  　プレート境界における多くの地震は、ある程度「固有」の大きさと発生間隔を持つことが、観測的研究・実験的研究・シミュレーション研究から確かめられているが、2004年（平成16年）インドネシア・スマトラ島沖大地震（マグニチュード9.0：米国地質調査所）からも分かるように、時に隣り合う複数のアスペリティが同時にまたは連続して破壊し、予想を超えた巨大地震となることもある。このような通常の地震発生サイクルよりも長いサイクルで発生する巨大な地震についての研究が、主に津波堆積物の調査によって進展した。
　北海道の根室沖では、通常想定されているマグニチュード7.8よりも大きいマグニチュード8.2程度の地震の存在が示唆された。南海トラフ沿いの巨大地震に関しては、約500年間隔で通常の南海地震よりもかなり大きな津波を発生する地震があったことが示された。三陸沖についても500年程度の間隔で大規模な津波が生じていたことが明らかになった。

3） 地震破壊過程と強震動
  　大地震の破壊過程を詳しく調べることにより、地震の破壊開始点やアスペリティの分布及びその周辺の応力や強度に関する情報が蓄積されていく。このような研究を通じアスペリティの分布やその活動の再来性の理解が進めば、地震規模の予測だけでなく大地震時の強震動生成域についても定量的評価が可能となる。

ア． 断層面上の不均質性
  　1秒間隔のGPSデータ等の新しい種類のデータの利用や、地震波伝達関数（グリーン関数）の精密化により、地震発生時における滑りの不均質性をより精密に求めることができるようになった。その結果、2003年（平成15年）宮城県北部の地震（マグニチュード6.4）及び2005年3月福岡県西方沖の地震では、従来よりも精密にアスペリティの位置が得られるようになった。
　プレート境界の地震においても、1944年（昭和19年）東南海地震（マグニチュード7.9）の再解析や、2003年十勝沖地震（マグニチュード8.0）の強震動生成域とアスペリティの関係について再解析が行われた。また、内陸地震に関しては、滑り量分布と地震波速度構造との関係について、滑りの大きい領域は地震波速度の大きな領域に位置している傾向が高いことが明らかになりつつある。
イ． 地震波伝播速度と強震動予測
  　強震動記録の蓄積により、特に平野部の地震波伝播特性が明らかになりつつある。関東平野では大まかな三次元基盤構造が分かっているので、強震動記録を利用して基盤構造を微調整することにより、地震波動シミュレーションの精度を向上させることができた。また、震源モデルの改良も進み、より精密な強震動の評価が可能となりつつある。

4） 地震発生の素過程
  　地震発生や準備過程の解明及びそれに伴って発生する現象の解明のためには、実験室における研究が不可欠である。本計画では、これらを「地震発生の素過程」研究計画として推進している。

ア． 摩擦・破壊現象の物理・化学的素過程
  　地震発生におけるアスペリティの実体を解明するためには、断層の摩擦や破壊現象を理解する必要がある。そのために、高速・大変位滑りで発生すると考えられる摩擦溶融やそれに伴う摩擦特性の変化、鉱山における超高周波破壊過程観測、断層の幾何構造、透過弾性波による摩擦強度のモニターと断層ガウジ（断層帯内の細粒破砕物）の挙動、発光現象、破壊によるガスの放出等の実験的研究が実施された。このうち、特に透過弾性波を用いた研究により断層の摩擦強度を遠隔モニターする手法の可能性が示されたことは、既に述べたとおりである。
イ． 地殻・上部マントルの物質・物性と摩擦・破壊構成則パラメータ
  　種々の構造探査で得られたP波、S波、比抵抗等の値が実際にどのような状態のどのような物質を表すかを知るための研究が必要である。そのために、高温高圧における蛇紋岩の弾性波速度、間隙水圧による弾性波速度の変化、蛇紋岩の電気伝導度、野外における断層物質の調査等の研究が実施された。特に蛇紋岩については、P波速度の温度依存性が得られた。

3−2． 地殻活動の予測シミュレーションとモニタリングのための観測研究の推進
 
1） 地殻活動予測シミュレーションモデルの構築
  　本計画の重点の一つは、地殻活動予測シミュレーションの研究である。現実的な物理モデルに基づいた数値シミュレーションモデルによる地殻活動シミュレーションモデルの開発が行われれば、時々刻々と変化する地殻活動の情報と照らし合わせながら行う地殻活動予測が現実味を帯びてくる。

ア． 日本列島域
  　地球シミュレータを利用した大規模シミュレーション研究が順調に進み、日本列島規模の地殻活動シミュレーションモデルの原型が出来上がっている。平成17年度には、実際の予測シミュレーションを実施するために必要なデータを得る手法として、現実的な三次元プレート形状モデル用いてGPSの地殻変動データからプレート間の滑りを解析する手法及び地震の発震機構を用いて応力場を推定する方法を開発した。
イ． 特定の地域
  　日本列島のいくつかの代表的な地域に関するシミュレーションモデルの開発も行っている。南海トラフ沿いの巨大地震発生サイクルを再現するシミュレーションモデルを構築し、現実的なプレート境界形状と摩擦特性を与えることによって、南海トラフ沿いにおける過去の地震発生の特徴を再現できるようになった。また、三陸沖や千島海溝南部のプレート境界のように比較的小さなアスペリティが分布する領域におけるシミュレーションモデルを構築し、ゆっくり滑り等によるアスペリティ間の相互作用や地震発生の多様性を再現できるようになった。
ウ． 予測シミュレーションモデルの高度化
  　現在用いられているシミュレーションモデルを高度化するために、微視的過程と巨視的過程との関係の解明、さらにシミュレーションに必要な応力分布を得るための解析法等の高度化が必要である。断層面上の滑りによる応力変化の解析解の導出、不均質媒質中における破壊成長過程の計算手法、流体圧変化が震源核に及ぼす影響の評価、地殻変動から断層摩擦特性の推定手法に関する研究に進展があった。

2） 地殻活動モニタリングシステムの高度化
  　地殻活動のモニタリングは、地殻活動予測シミュレーションに必要な観測データを提供するものである。現在、GEONET（国土地理院の全国GPS連続観測網）やHi-netを始め多くのデータが広く公開され、それらのデータを地殻活動モニタリングに活用するための多くの研究が行われている。これらに加えて地殻活動モニタリングに有用な諸観測を整備し、日本列島域及びいくつかの特定の地域のモニタリングの高度化を推進している。

ア． 日本列島域
  　地殻活動のシミュレーションと定量的比較が可能な地殻変動データを提供するGPSやVLBI観測の精度向上の研究が継続して実施されている。特にGEONETの1秒ごとのデータがリアルタイムで利用可能になったことにより迅速な地殻変動監視が可能となり、GEONETのデータの用途が広がった。また、GPSのデータからプレート境界の滑りを解析する手法も高度化が続けられている。
　地震観測についても、一元化処理に基づく震源決定が継続して行われ、Hi-netに代表される地震観測網の波形データ利用も進み、相似地震によるプレート境界滑りのモニタリング、応力増加速度の解析、深部低周波地震や微動の解析等が行われている。
　その他、地下水位変化については地殻歪への換算精度向上が図られる等、地殻活動モニタリング観測としての研究開発が進んでいる。地磁気、重力、潮位等も継続して観測されている。
イ． 東海地域
  　大地震の発生が予測されている東海地域では、歪計、傾斜計、地下水位観測等の観測網の検知能力の検証と向上のための研究が継続的に行われている。2000年後半頃から2005年にかけての長期的ゆっくり滑りについてもその推移を明らかにする研究が行われている。さらに、2005年7月や2006年1月の短期的ゆっくり滑りがリアルタイムで検出されるようになった。
ウ． 東南海・南海地域
  　巨大地震発生域である、東南海・南海地域においても各種のモニタリング研究が行われている。この地域で発生している深部低周波地震や微動に関しては、発生様式の解明に加え、短期的ゆっくり滑りとの関連を明らかにする研究が進められている。また、海溝沿い浅部で発生している超低周波地震についても震源位置や発震機構の解析によってしくみの解明が進んでいる。また、海域における海底地震観測が進められ、陸上の観測網による一元化震源では精度の限界がある海域の震源分布が明らかになりつつある。
エ． その他特定の地域
  　近い将来の大地震発生が予測される宮城県沖では、海底地震観測による震源精度の向上が図られている他、相似地震やGPSによるゆっくり滑りのモニタリングが行われており、地震発生に備えた地殻活動の監視が継続的に行われている。
　内陸で最も地震発生確率の高いとされる糸魚川−静岡構造線においては、地殻構造調査の他、重点的な地震及びGPS観測が実施されている。
　南関東においては、定常及び臨時の地震観測網を整備するとともに、そのデータを用いた地下構造の解析が行われ、この地域の地震活動モニタリングの精度向上に役立っている。また、地震活動の解析も進み、関東直下におけるプレートの相互作用が明らかになりつつある。
　日本海溝・千島海溝沿いについては、海底地震計による観測を進めるとともに、余効滑り等のモニタリングを行っている。

3） 地殻活動情報総合データベースの開発
  　地殻活動情報総合データベースは、過去のデータやモニタリングのデータを効率的に利用する上で重要である。

ア． 日本列島地殻活動情報データベースの構築
  　列島規模のデータベースとしては、過去の強震動記録、津波記録、地磁気記録、震源カタログの整理が進められている。また、高感度地震観測データ等の公開システムの改善が進められている。さらに、重力や活断層のデータベースの整備も進められた。
イ． 地殻活動データ解析システム
    GEONET等の地殻変動データを効率的に解析・表示するシステムの改善が進められた。

3−3． 新たな観測・実験技術の開発
  　新たな観測・実験技術の開発によって従来取得できなかった観測データが得られ、研究が飛躍的に進むことが期待される。本計画では、以下の項目に重点を置き、継続的に観測・実験技術の開発を進めている。

1） 海底諸観測技術の開発と高度化
  　日本周辺のプレート境界の地震のほとんどは海域で発生する。陸上の観測データのみでは分解能が悪いため、海底での観測技術の開発が必要である。海域における観測技術として、GPS音響結合による海底地殻変動観測、海底の圧力・傾斜観測、海底ケーブル利用の観測システム、海底ボアホールを利用した歪・傾斜変動観測、海底における長期地震観測の開発及び高度化が進められている。これらの観測技術は、海域で発生する地震に関連したデータによってその精度と信頼性が検証されつつある。
2） ボアホールによる地下深部計測技術の開発と高度化
  　降雨や地下水変動等のノイズ源の多い地表を離れた深い場所での観測のためにはボアホールを用いた観測技術開発が必要である。特に、深部での応力測定は重要であり、応力測定手法として、従来の水圧破砕法の改良、乾式破砕法の開発、オーバーコアリング法（応力解放法）の開発が進められている。特にオーバーコアリング法に関しては、小口径の歪計を用いた方法がほぼ確立された。また、ボアホール深部の高温環境やデータ伝送時のノイズに強い光等の先端技術を用いた計測手法の開発が行われている。
3） 地下構造と状態変化をモニターするための技術の開発と高度化
  　地下における地震波や電磁波の反射や伝播特性の変化をとらえることができれば、地下の状態の遠隔モニタリングが可能となる。そのような考えのもと、正弦波やパルス波による人工震源装置の開発が進められている。また、地球深部起源ガスと地殻活動との関連を明らかにする研究も行われている。
4） 宇宙技術等の利用の高度化
  　地震予知研究分野でもGPSに代表される宇宙技術の利用が進んでいる。特にGPSやSARによる地殻変動の解明とその高度化の研究が進められている。

4． 課題と展望
  　現計画では、長期にわたる地殻活動によってもたらされる広域応力が特定の断層に集中していく地震発生の準備過程と、それに続く直前過程における応力の再配分機構を理解し、観測によるそれらの過程の迅速な把握と、物理モデルに基づいた地殻活動予測シミュレーションモデルを開発することが重要とされている。
　その中でも、プレート境界における地震発生に関する有力なモデルであるアスペリティモデルの検証と精緻化が重要な課題となっている。アスペリティモデルによると、プレート境界でのプレートの結合状態は、境界面での摩擦構成則のパラメータの連続的分布によって表され、地殻活動の予測シミュレーションを進める基礎となる。また、プレート境界を、アスペリティ領域とゆっくり滑り域の2種類の領域に分類するという単純化は、プレート境界で発生している様々な現象を理解する概念的モデルとしても非常に有用である。平成17年度には、相似地震によるゆっくり滑りのモニタリングが急速に進歩した他、宮城県沖の地震の発生様式がアスペリティモデルにより統一的に理解できることが示された。シミュレーションにおいても南海トラフ沿いの地震や千島海溝南部の地震の発生様式の特徴を再現できるまでに至っている。さらに、素過程研究からも断層面の固着状態を直接観測できる手法が提案された。
　このようにプレート境界においては、地震予知の3要素のうち、場所と規模の予測の基礎となるアスペリティモデルの検証が進んでいるのに加え、地殻活動シミュレーションモデルによる地震発生の再現に向けて着実に進んでいる。しかしながら、実際のモニタリングのデータをシミュレーションに取り込んで地殻活動を予測する手法に関しては、まだ今後の発展に期待する点が多い。今後はモニタリングとシミュレーションを組み合わせた現実的な地震発生予測を念頭に置いた研究が必要である。また、モニタリング研究によって、重要なデータを提供する地殻活動情報総合データベースについては、まだ取り組みが一部に限られているため、今後も力を入れて開発する必要がある。
　一方、内陸の地震に関しては、内陸の歪集中帯を特徴づける地殻から上部マントルにわたる地下構造や、歪集中帯で発生した地震の震源域周辺の詳細な構造が明らかになりつつある。また、強震動記録等の解析によって、断層面内の滑り分布や、滑り分布と地下構造との関係も明らかになりつつあるが、震源域に応力が集中していくしくみや過程については、地震発生の長期評価の根拠となっている固有地震という考え方がどこまで成り立っているのかも明らかにする必要がある。したがって、内陸地震発生予知のためには、地殻の不均質性によって応力や歪が局在化していく過程を解明するとともに、プレート境界地震のようなアスペリティモデルが内陸地震に適用できるかどうかを検証していく必要がある。


図1： アスペリティモデルに基づく宮城県沖の地震の破壊過程（東北大学［課題番号：1204］）。右上の図は、1978年宮城県沖地震（マグニチュード7.4）と2005年8月に発生した地震（マグニチュード7.2）の滑り分布と余震分布。右下の図は1930年代に発生した三つのマグニチュード7クラスの地震と1978年宮城県沖地震の余震分布の比較。左図は、これらの解析結果を総合して組み立てたアスペリティ分布の概念図。



図2： 深部低周波微動と短期的ゆっくり滑りの移動（防災科学技術研究所［課題番号：3002］）。（左）2006年1月の深部低周波微動の活動及びゆっくり滑りの全体図。黒丸は微動源の震央位置を示し、黒三角は防災科学技術研究所のHi-netの観測点のうち右図において傾斜記録を示した観測点を表す。AからEの矩形はゆっくり滑りが生じた領域であり、点線はフィリピン海プレートの等深線である。一点鎖線で示された領域内の低周波微動の時空間分布を右下に示す。（右）2006年1月3日から24日までの傾斜変化。各トレースは左図の黒三角で示した各観測点の傾斜の東西成分であり、図の上方向が東下がりを示す。潮汐や気圧成分は除去してある。この期間における微動の日別頻度と津気象台における気圧・雨量も図の下部に表示した。



図3： トモグラフィによって得られた深さ10、20、40キロメートルのS波速度構造（東北大学［課題番号：1202］）。大きい赤三角は活火山、小さい赤三角は第四紀火山を表す。白丸は低周波地震（気象庁一元化カタログ）である。



図4： 2005年福岡県西方沖の地震の余震分布（九州大学［課題番号：2102］）。震央分布（左）と左図中の枠で囲んだ領域の鉛直断面図（右）。破壊開始点はC-Cダッシュの領域に位置する。余震域の北端と南西端で分布が北向きに屈曲していることが分かる。また、C-Cダッシュ断面では深部で余震分布の傾斜がやや低角になっている。



図5： 2005年10月に発生したパキスタン北部の地震に伴う地殻変動分布図。変動は衛星方向の変動（東南東の上向き）を表している（Fujiwara et al.2006）。


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