北海道沖低頻度大規模地震の総合的理解とそのモニタリングへの基礎的研究

課題番号1002

（1）実施機関名：　

北海道大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

北海道沖低頻度大規模地震の総合的理解とそのモニタリングへの基礎的研究

（3） 関連の深い建議の項目：

1．（2）ア．史料，考古データ，地質データ及び近代的観測データ等に基づく低頻度大規模地震・火山現象の解明
1．（2）イ．プレート境界巨大地震
1．（3）ア．プレート境界地震
2．（２）イ．地殻ひずみ・応力の変動

（4）その他関連する建議の項目：

4．（6）国際共同研究・国際協力

（5）優先度の高い地震・火山噴火との関連：

（6）平成25年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

• 北海道太平洋沖で17世紀前半に発生した低頻度大規模地震による津波堆積物調査結果を総合的に解析し、海溝近傍のプレート境界で25mもの滑りが発生していたことを明らかにした。さらに、津波の浸水域と津波堆積物の堆積特質との関連を明らかにした。
• 海底構造探査の結果から、北海道太平洋沖で発生した最近のプレート境界大地震の滑り域とプレート境界での反射強度の関係を明らかにした。
• 東北地方太平洋沖地震による広域地殻変動がロシア極東部まで及んでいることをロシアに展開したGPS観測網により明らかになった。

（7）本課題の5か年の到達目標：

　北海道太平洋沖では2011年東北地方太平洋沖巨大地震が発生する以前から太平洋沿岸で多くの津波堆積物調査が実施され、過去に災害を発生させてきた歴史津波より巨大な津波を発生させた低頻度大規模地震が17世紀前半に発生していたことが明らかになってきた。さらに、17世紀前半に発生した低頻度大規模地震の際に、2011年東北地方太平洋沖巨大地震と同じように海溝近傍のプレート境界で20ｍ以上の非常に大きな滑りが発生していた事も明らかになっている。
　本研究課題では、北海道近傍で発生する低頻度大規模地震の発生様式を理解する調査研究を実施し、さらにそれら大規模地震を発生させるプレート境界の発生場を理解するための観測研究を実施し、最後にプレート境界状態のモニタリングのための手法開発のための基礎的研究を実施する。多くの研究項目を横断した研究計画となっており、地質学データに基づく低頻度大規模地震の発生様式の解明から研究成果をモニタリング手法の開発につなげるまで低頻度大規模地震の予測を現実に近づけるための総合的研究を実施することを目的とする。
　1）低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
　17世紀前半以前の津波堆積物イベントに対し、多地点で面的津波堆積物調査を実施する。これまでの調査結果も総合的に利用し、津波遡上数値計算を実施することで断層モデルを推定し、低頻度大規模地震の発生様式の多様性を解明する。
　2）低頻度大規模地震の発生場の理解
　海底構造探査により海溝近傍の構造及び海底地形を明らかにし、大滑りの発生場を理解する。研究成果は海溝近傍プレート境界の滑り予測のための情報を提供する。
　北海道太平洋沖の低頻度大規模地震の震源域で海底地震調査観測を実施し、プレート境界で発生した微小地震の観測波形を解析し、微小地震の応力降下量の面的分布を得る。その応力降下量分布と大地震の大滑り域との関連を解明し、巨大地震の発生場を理解する。
　低頻度大規模地震の履歴や発生様式が解明されても、広範囲で長期にわたる巨大地震の影響が評価できなければ、将来の低頻度大規模地震を予測することはできない。そこで、極東ロシアでのGPS地殻変動観測および地震観測により、2011年東北地方太平洋沖地震後の広域応力蓄積過程を解明し、マントル粘弾性の影響やプレート運動に与える影響を評価する。
　3）プレート境界状態のモニタリング手法開発
　低頻度大規模地震の履歴と発生様式の多様性が理解され、その発生場が理解できれば、それらの情報を地震発生予測に用いるため、プレート境界の固着をモニタリングする手法を開発する必要がある。現実には本研究課題は上記（1）、（2）の2つの課題の研究成果を受けて開発するものである。プレート境界で発生する微小地震活動や微小地震の応力降下量分布の時間変化を捕らえることでプレート境界の状態を把握し、モニタリングする手法を開発する。

（8）本課題の5か年計画の概要：

●平成26年度研究計画
（1） 低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
北海道太平洋沿岸の面的津波堆積物分布を得るための現地調査を実施する。
（2） 低頻度大規模地震の発生場の理解
過去のプレート境界での微小地震の観測波形を用いて応力降下量の推定手法を確立する。ウラジヲストックを中心とした極東ロシアにGPS観測網を維持、強化し、2011年東北地方太平洋沖地震による長期的な影響をモデル化への基礎研究を実施する。
（3） プレート境界状態のモニタリング手法開発
　微小地震の応力降下量や微小地震活動を用いたモニタリング手法開発の検討
●平成27年度研究計画
（1） 低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
面的津波堆積物分布を得るための現地調査を継続する。過去の津波堆積物分析結果を津波遡上数値計算によって再現することで低頻度大規模地震の震源過程推定を試みる。
（2） 低頻度大規模地震の発生場の理解
北海道太平洋沖で自己浮上式海底地震計を用いた微小地震観測を実施し微小地震の応力降下量分布の推定を試みる。極東ロシアでのGPS観測網を維持、強化し、2011年東北地方太平洋沖地震による長期的な影響をモデル化への基礎研究を継続する。
（3） プレート境界状態のモニタリング手法開発
　微小地震の応力降下量や微小地震活動を用いたモニタリング手法開発の検討。
●平成28年度研究計画
（1） 低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
面的津波堆積物分布を得るための現地調査を継続する。調査で得られた試料の粒度分析・珪藻分析・火山灰認定等の分析を実施する。津波堆積物分析結果を津波遡上数値計算によって再現することで過去の低頻度大規模地震の震源過程を推定する。
（2） 低頻度大規模地震の発生場の理解
プレート境界での微小地震による観測地震波形を用いた応力降下量分布の推定を継続する。極東ロシアでのGPS観測網を維持、強化し、2011年東北地方太平洋沖地震による長期的な影響のモデル化を実施する。
（3） プレート境界状態のモニタリング手法開発
　微小地震の応力降下量や微小地震活動を用いたモニタリング手法開発を行う。
●平成29年度研究計画
（1） 低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
面的津波堆積物分布を得るための現地調査を継続。津波堆積物調査で得られた試料の分析を実施し、津波堆積物分析結果から過去の低頻度大規模地震の震源過程推定を高度化。
（2） 低頻度大規模地震の発生場の理解
北海道太平洋沖の千島海溝の海溝軸近傍で海溝軸に平行な側線で海底構造探査を実施し、低頻度大規模地震の大滑り域の付加体構造やプレート境界近傍の構造を明らかにする。プレート境界での微小地震による観測地震波形を用いた応力降下量分布の推定を継続する。極東ロシアでのGPS観測網を維持、強化し、2011年東北地方太平洋沖地震による長期的な影響のモデル化を実施する。
（3） プレート境界状態のモニタリング手法開発
　微小地震の応力降下量や微小地震活動を用いたモニタリング手法開発を行う。
●平成30年度研究計画
（1） 低頻度大規模地震の履歴・発生様式の解明
面的津波堆積物分布を得るための現地調査を継続する。調査で得られた試料の分析を実施し、津波堆積物分析結果を津波遡上数値計算によって再現することで過去の低頻度大規模地震の震源過程を推定し低頻度大規模地震の多様性を解明する。
（2） 低頻度大規模地震の発生場の理解
海底構造調査結果を分析し、2011年東北地方太平洋沖地震の大滑り域の構造との比較を行い、構造と低頻度大規模地震の震源過程の多様性との関連を解明する。面的応力降下量分布を得、大地震の大滑り域との関連を解明し、モニタリングにつなげる。極東ロシアでのGPS観測網を維持、強化し、2011年東北地方太平洋沖地震による長期的な影響をモデル化し、北海道沖のプレート運動の挙動の把握に適応する。
（3） プレート境界状態のモニタリング手法開発

微小地震の応力降下量や微小地震活動を用いたモニタリング手法開発を行う。

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名：

谷岡勇市郎・高橋浩晃・村井芳夫・勝俣啓・西村裕一・山田卓司・伊尾木圭衣
（北海道大学大学院理学研究院地震火山研究観測センター）
他機関との共同研究の有無：有
篠原雅尚・望月公廣（東京大学地震研究所）・日野亮太・東龍介（東北大学）
ロシアサハリン海洋地球物理研究所（3名）・ウラジオストックロシア極東大学（2名）

• ハバロフスク地球物理研究所（2名）
  参加機関　東京大学地震研究所、東北大学、ロシアサハリン海洋地球物理研究所
  ウラジオストックロシア極東大学、ハバロフスク地球物理研究所

（10）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先

部署等名：北海道大学大学院理学研究院地震火山研究観測センター
電話：011-706-3591
e-mail：isv-web@mail.sci.hokudai.ac.jp
URL：http://www.sci.hokudai.ac.jp/grp/isv/isv-web/

（11）この研究課題（または観測項目）の連絡担当者

氏名：谷岡勇市郎
所属：北海道大学大学院理学研究院地震火山研究観測センター