3.成果と今後の展望 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

1.1.目的

 建議で設定された研究目的は以下のとおりである。
 地震発生に至る地殻活動の全容を把握し理解するため、(1)プレート運動に起因する広域かつ長期にわたる応力場とその形成メカニズムを解明し、(2)地殻及び上部マントルの不均質構造によって地震発生領域に応力が集積していく地震発生準備過程の進展の程度を評価し、(3)地震発生準備の最終段階にある場所で生起する地殻現象を実測した上で地震発生に至る過程の進展を予測し、(4)地震発生に伴う地震動の解析によって地震と震源近傍での不均質構造との関係を解明する、という筋道に沿って研究の進展を図る。それぞれの項目に対応して、“定常的な広域地殻活動”、“準備過程における地殻活動”、“直前過程における地殻活動”、及び“地震時及び地震直後の震源過程と強震動”という四つの課題を設定し、研究を進める。

1.2.成果

(1)定常的な広域地殻活動

(ア)プレート運動とプレート境界域の調査

 1983年日本海中部地震の発生前後からアムールプレートの存在が推定されていたが、GPS観測等によりその存在が確認され、西南日本はアムールプレート上に位置することが分かってきた。この知見は日本列島の応力場や変形場の解明に重要であるが、プレート運動速度の定量化と、南九州・南西島弧の変動の原因解明が残されている。
 高感度基盤観測網・連続海底地震観測網の整備に伴い、全国的に一様な高精度の震源決定が進み、プレートの形状や物性の推定及びその不均質構造の解明が進みつつある。例えば、三陸沖における地震活動の詳細な解析によって、相似地震の活動履歴からその場における平均的なプレート間すべり速度の見積りが可能であることが示された。陸上におけるGPS観測によりプレートのカップリング特性が明らかにされつつあるが、相似地震がGPSとは独立にカップリング特性を推定できることを示したことは大変重要な成果である。さらに、プレート境界面でのすべりの時間発展を、従来にない高い空間分解能で推定できる可能性も示された。

(イ)プレート間カップリングの空間分布の把握

 三陸沖では、GPSから推定されたカップリングの強い領域は、大地震発生時の断層面上のすべり量の大きな領域(アスペリティー)と大局的には一致することが分かった。GPS観測により把握できるアスペリティーの空間分解能は50~100km程度であるが、相似地震活動を用いれば、もっと小さなスケールの非地震性すべりの状況が把握できる可能性がある。
 フィリピン海プレートの沈み込み帯では、GPS連続観測データから、日本列島中央部、特に伊豆半島周辺のプレート内での変形の影響が認められ、想定東海地震の震源域で従来考えられていたよりも歪(ひずみ)蓄積速度が小さい可能性が指摘された。ここでのプレート境界の固着域の推定もこの結果と矛盾しないことから、現在まで東海地震が発生しなかったことが説明できる可能性が示された。
 また、GPS及び地殻変動連続観測データの解析から、これまで実証的にその存在が確認されていなかったサイレント地震の存在が明らかになり、また、余効すべりの解明が進むなど、プレート境界における歪の解放過程の詳細が明らかになってきた。しかし、このような間欠的に発生する非地震性すべりが大地震の発生とどのような関係にあるかについては、固着域における固着の程度の時間的変動の詳細など、未解決の問題が数多く残されている。
 三陸沖での構造探査により、プレート境界の反射強度は微小地震の活動度と逆相関にあることが報告された。四国における構造探査において、プレート境界からの顕著な反射波が見付かった。測線が1946年南海地震時のすべり量の小さな領域と考えられるところを通っていることから、顕著な反射波は、カップリングが小さいことを反映している可能性が指摘された。一方、伊豆‐小笠原弧などにおいては、プレート境界に存在する蛇紋岩のために、浅発大地震が起こらないことが推定された。

(ウ)プレート内部の不均質構造の解明

 島弧の基本的構造の解明については、東北日本弧において海溝軸から島弧を経て縁海に至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ける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体、低速度体、反射面などが確認された。反射面や低周波微小地震は下部地殻内の高Vp/Vs域の上端付近に存在している。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。
 以上のような結果については、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、北海道における千島弧との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り、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。
 また、日本列島内陸部の変動帯(新潟‐神戸構造帯)の存在を明らかにしたことは、内陸地震の発生を考える上で極めて重要な貢献である。

(エ)長期的な地震発生確率の推定

 各々の断層における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、従来のモデルよりも観測結果をよく説明する連動セグメントモデルを提案した。また、古文書等の調査による歴史地震の発生時期の解明によって、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った。その一部は、プレート境界域のアスペリティー分布の解析結果とともに、地震調査研究推進本部地震調査委員会での長期評価に用いられたことは特筆すべきであろう。

(2)準備過程における地殻活動

(ア)プレート間カップリングの時間変化の検出

 大地震の震源過程の解析によって、アスペリティーの分布が得られ、かつ同一のアスペリティーが繰り返し大きなすべりを示すことが明らかになった。また、相似地震や釜石沖の固有地震活動は、かなり小さなアスペリティーがプレート境界上に存在していることを示すとともに、アスペリティーとそれ以外の領域での強度のコントラストが極めて大きいことが分かった。つまり、少なくとも三陸沖では、プレート境界は非地震的にすべる領域と地震時にのみすべる領域の両極端に分かれる可能性がでてきた。その場合、相似地震活動をモニターすることにより、その周りの非地震性領域のすべり速度が推定できることになる。
 間欠的非地震性すべりが関東、豊後水道、東海地域で見付かり、フィリピン海プレート域にも存在することが分かった。
 このような新しいアスペリティーモデルは、これまで議論があった固有地震説に対して地震学的にサポートを与えるものである。例えば、釜石沖では、M4.8±0.1の地震が繰り返し発生しており、2001年末までに99%の集積確率で次の地震が発生すると長期予測されていたが、実際に2001年11月13日にM4.7(気象庁マグニチュード)の地震が発生し、この長期予測の正しさが証明された。岩石実験やシミュレーションにおいても、アスペリティーが存在していた場合、固有地震的な挙動を示すことが分かった。

(イ)地震多発地域での応力蓄積過程とゆらぎの検出

 GPS観測により三陸はるか沖地震のアスペリティーの強度が地震後1年程度で回復したことが明らかになり、野島断層における注水試験等によっても断層の回復過程がとらえられた。これらのことから、断層の強度回復が地震の繰り返し間隔に比べると瞬時に起こり得ることが明らかになった。一方、東北地方や日本海及び鳥取の地震に関して、破壊過程や余震分布を解析した結果、続けて起こる地震の震源域は互いにオーバーラップせず「棲み分け」ていることが明らかになった。また、野島断層周辺における応力測定の結果から、主圧縮軸が断層にほぼ直交することが分かった。このことは断層の剪断応力が小さいことを意味しており、地震時の応力降下量が地震前にかかっていた応力と同程度である可能性を示唆する。

(ウ)断層面の構造・物性及び活断層周辺の調査研究

 野島断層、茂住断層、2000年鳥取県西部地震震源域の地表及び孔内地震計記録の解析により、断層破砕帯に特徴的な波(断層トラップ波)が検出され、断層破砕帯の性質が明らかになった。根尾谷、阿寺、跡津川断層周辺及び長野県西部地域でボーリング孔を用いた地震観測や電気伝導度調査、掘削試料(コア・サンプル)解析などが行われ、更に全国の主要活断層周辺で高密度の地震・地殻変動の移動観測が実施され、断層構造や応力場が推定された。更に、大深度ボーリングにより断層帯の特徴が抽出され、断層の不均質性に関する知見が得られた。
 1995年兵庫県南部地震の発生直後の野島断層における断層構造を、地球物理学的及び地質学・物質科学的に調査するとともに、孔内地震観測、地殻変動観測、地下水観測、電磁気観測などにより、断層破砕帯の構造とその強度の回復過程の研究が進展した。掘削孔から採取されたコア・サンプル、ロギングデータの解析により、断層の活動履歴と断層破砕帯の物理・化学・水理学的性質が、世界で初めて実証的、定量的に解明された。断層破砕帯の幅は約30mと推定され、地震波の解析によって推定された断層破砕帯の幅や、電磁探査から推定された低比抵抗帯の幅と調和的な値が得られた。破砕帯の内部構造・物質移動についても、断層破砕帯中に水素ガス及び二酸化炭素の濃集が確認されるなど、物質科学、地球化学的手法によって明らかになった。
 1997年2‐3月に行われた注水実験により、野島断層周辺岩盤における透水係数が初めて求められ、注水に伴う歪、湧水量、自然電位等複数項目の変動がモデル化された。また誘発地震の発生が確認され、その発生特性が調べられた。さらに、2000年1‐3月にも注水実験が行われ、1997年実験以降の3年間に、野島断層周辺岩盤における透水係数が低下したことが、複数の観測(800m孔における湧水量、歪計測、自然電位、誘発地震の発生時空間特性)によって示され、断層の固着が進行しつつあることが示唆された。また、野島断層周辺で観測された地震波のS波偏向異方性解析からも、断層周辺における固着が急速に進行している可能性が示された。
 兵庫県南部地震の際に活動した野島断層は、野島平林(北淡町)付近で最大の変位を示した。そこで発見された断層岩はシュードタキライトと固結した細粒ガウジの薄互層から成り、過去の地震性摩擦すべりの物理過程が詳細に記録されていることが分かった。

(エ)構造の不均質及び地殻流体に関連する調査研究

 地殻流体の存在を示すと考えられる地震波反射面や低周波微小地震は、下部地殻の高Vp/Vs域とよい対応を示している。高Vp/Vs域の少なくとも深部に関しては部分溶融していると考えれば、その固結に伴って水が放出されることが期待される。したがって、下部地殻の高Vp/Vs域から流体が上部地殻に供給され、それに伴って低周波微小地震が発生したり、地震波反射面が生成されたりするというモデルが考えられた。
 比抵抗分布の結果も地下流体の状況を示すことが期待され、Vp/Vs等の地震学的情報との対比が可能になってきた。大地震の発生は、地震発生域直下に存在する流体の移動により誘発される可能性が指摘された。地震の活発な領域の深部では高Vp/Vsの領域や低比抵抗の領域が存在している。
 1998年岩手県内陸北部の地震においては、その前後で流体の移動に伴うと考えられる地震波速度の変化があったという複数の報告がある。また、伊豆半島東部やその周辺における群発地震に関連して、流体の移動に伴うと考えられる重力変化、地下水位変化、傾斜変化がとらえられた。
 西南日本において、深部低周波微動が多数発見された。沈み込んだフィリピン海プレートから脱水反応によって地殻底部に多量の水が供給され、それに伴って微動が発生している可能性が高いと考えられる。これは地震発生域への水の供給源を考える上で、非常に大きな情報である。

(3)直前過程における地殻活動

(ア)前駆現象の発現機構に関する観測研究

 プレート境界固着域下端での応力集中過程を解明することを目的として、地震・傾斜・3成分歪計・GPS等による総合観測井を東海及びその周辺域に設置し、本格的な観測を開始した。
 2000年伊豆諸島の群発地震活動と三宅島火山活動の際に実施したGPSの稠密アレイ観測の解析によって、開口クラックの進展状況が時間を追って克明に追跡できた。この結果、開口クラックの大きい領域と群発活動の領域によい対応が見られるなど、群発地震活動のメカニズムの解明が進んだ。また、同時期に実施された高精度重力観測からは、三宅島のマグマが群発地震の発生している開口クラック域に移動したことを示す結果が得られた。
 伊豆半島東部の群発地震発生域で実施された比抵抗構造探査によって、表層(1~2km)に低比抵抗層が見いだされた。伊東市北部の御石ケ沢(OIS)観測点では、10年間にわたって継続した顕著な全磁力の減少(5nT/年)が検出された。また、1998年伊豆半島東方沖群発地震の発生に先行した地殻歪・傾斜変動が検出された。これらは、主としてマグマ活動に関連すると思われる現象であり、通常の地震の前駆現象との関係は明らかではない。
 室内実験により、岩石破壊に至る過程で水の流動によって発生する電流を実測するとともに、流動電流係数と透水係数との定量的関係などを求めた。今後、地表観測点で地震前にどのような電磁信号が観測されるかを明らかするために、電磁信号の地殻中の伝播などについての研究を推進する必要がある。

(イ)前駆現象検出のための試験観測

 底地殻変動観測については、キネマティックGPSによる船の測位を含めて、海底測位の短期間繰り返し精度として5cm程度を達成し(3.2.(2)(イ)参照)、研究的要素を取り入れた試験観測の段階に進んだ。また、精密制御震源システム(アクロス)の開発を進め(3.2.(2)(ウ)参照)、野島断層においてアクロス振動装置を15か月間連続運転し、P波とS波の速度変動をモニターした。

(ウ)前駆現象の素過程に関する実験的・理論的研究

 実験室レベルで得られた構成則を大地震発生予測モデルの構築やシミュレーションに役立たせるために、震源核の定量的モデリングに関する研究が進められた。構成則を記述するパラメータが現実の地震発生領域における温度、封圧力、間隙水圧などの環境要因にどのように依存するかが定量的に明らかになり、更に摩擦すべり破損と岩体の破壊を統一的に説明するようなスケーリング則が提唱された。また、大型剪断試験機を用いた固着すべり実験によって、アスペリティーの相互作用の多様性が分かってきた。
 高速・多チャンネルのAE及び歪計測システムや、岩石内部の破壊面の形状を、X線CTを用いて可視化する手法などの開発を行った。巨視的破壊面形成の様々な段階における岩石試料を回収し、発生した破壊面やクラックの分布を詳しく調べることにより、岩石試料が動的に破壊する前に破壊面が準静的に拡大する過程が存在すること、及びその過程におけるAE活動の特徴を明らかにした。
 また、折れ曲がりのある断層を持つ大型岩石試料を用いた摩擦すべり実験を実施し、発生する不安定すべりがマルチプルイベントになること、サブイベントの発生時間間隔が速度と状態に依存する摩擦法則で説明できることを明らかにした。さらに、これまでに提唱された摩擦法則を検討し、実験結果をより良く説明する新しい摩擦法則を提案した。
 能動的に高周波数弾性波を照射する大型試料のすべり実験において、断層面を透過する波動(振幅・位相)が変化するようすが観察できるようになり、実験室レベルでは、破壊核の形成過程がモニターできる可能性が示された。しかし、実際の震源域で応用する段階には至っていない。
 南アフリカ金鉱山において、自然地震研究のための百~千mというフィールドスケールでの大規模実験を行った。震源距離100mにおける加速度波形データから、M2の地震発生の2日前から応力低下が検出された。

(4)地震時及び地震直後の震源過程と強震動

(ア)断層面の不均質性に関する研究

 古い地震記象の解析により過去の大地震のアスペリティー分布を求めた。これをGPSデータから推定される非地震性すべり分布と比較することによって、アスペリティーと非地震性すべり域とは空間的に相補的であることが明らかになってきた。三陸沖の地震については、「個々のアスペリティーが単独で動けばM7クラス、複数が連動するとM8クラスの地震」という特徴が得られた。またアスペリティーでの地震モーメント解放量はプレートの相対運動から推定されるモーメント蓄積量とほぼ同程度だということが分かった。1944年の東南海地震では、熊野灘を中心に長さ百数十kmにわたるアスペリティーが得られた。また、フィリピン海プレート内地震で起こった芸予地震のアスペリティサイズは、地殻内地震のそれに比べて相対的に小さく、応力降下量が高いことも明らかにした。

(イ)震源域における強震動の予測に関する研究

 上述のように、大地震発生域におけるアスペリティー分布が得られつつあることは強震動の発生源を特定するという意味で極めて重要な成果である。この情報に加え、地殻上部の不均質性が強震動生成に及ぼす影響を調べるため、シミュレーション手法の高度化が行われた。また台湾・集集地震の長周期地震動モデリングを通して、震源及び地殻上部から堆積層の長周期地震動への影響も調べられた。さらに、特定の活断層に起因する地震の震源のモデル化、及び震源からサイトまでの波動伝播特性の評価に基づいて、シナリオ地震に対する強震動予測手法を構築した。 観測網の構築に関しては強震ネット、KiK-netの整備に加え、全国6大都市圏の拠点大学に強震動総合観測ネットワークシステムが整備された。これにより自治体等の強震計・震度計観測網の波形データも大学に収集するシステムができた。また、気象庁においても、1997年4月以降について、気象庁震度計波形データをCD-ROMにより提供できる体制を整えた。
 都市域においては精細な地盤構造が求められつつあり、実用的な強震動予測の環境が整いつつあるが、内陸活断層のアスペリティーに関する研究の進展は遅れている。

(5)近年発生した地震に関する観測研究

(ア)1999年トルコ・イズミット地震(Ms7.4)

 トルコ北部を東西約1、200kmにわたって連なる北アナトリア断層帯では、大地震の間欠的連動性と移動性が見られる。このことと、地震空白域の同定により、北アナトリア断層帯西部域で近い将来大地震が発生する可能性が高いと指摘されていた。また、この地域に展開していた日本-トルコ合同微小地震観測網により、この地震の震源近傍で頻発していた群発地震活動も観測されていた。そして1999年8月、想定されていた領域で大地震が発生した。本震の強震波形から、この地震の震源過程が推定されており、破壊域の長さや断層面上でのすべり量分布などが得られた。破壊がS波速度を超える速度で伝播した可能性も指摘されている。地震発生直後から実施された余震観測からは、断層に沿う線状の余震分布が得られ、アスペリティー周辺部で余震が多いなどの特徴が明らかになった。さらに、日本‐トルコ合同地震断層調査の結果、この地震に伴う地震断層の詳細なセグメント構造が明らかになった。
 イズミット地震の震源域を横切る測線で、地震発生前から実施し、地震後も続行した比抵抗探査からは、震源近傍は高比抵抗領域であり、余震もこの領域に発生していることが分かった。また、西部の余震活動ギャップ域では逆に比抵抗が低いことも明らかになった。ただし、比抵抗構造とVp/Vs構造との対応は今のところ明らかではない。

(イ)1999年台湾・集集地震(Ms7.7)

 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できたすべり面とそこから立ち上がるすべり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行った結果、発生位置はほぼ予測どおりであることが判明した。
 高密度の観測網で得られた強震波形から震源過程が推定され、曲がった断層面のモデル化が必要であることが指摘された。

(ウ)2000年鳥取県西部地震(M7.3)

 この地震は歪レートが小さく活断層も認められていなかった所で発生した。本震の破壊域では1989年以来、M5クラスの地震が断続的に発生していたことも特徴的である。一方、GEONETの完成後、Hi-netやKiK-netも完成した直後に発生した大地震であり、速やかに地震断層面が決定され、ほぼリアルタイムで余震分布も求められた。さらに、初期破壊を含む詳しい本震の破壊過程が求められた結果、先行した地震活動域を取り巻くように破壊が進展していったことも明らかにされた。世界的に見ても、このように整った観測体制で大地震をとらえたのは初めてである。
 破壊開始点直下の深さ30km付近では深部低周波地震が発生していたこと、また破壊域の直下に低比抵抗域が存在することが定常観測及び臨時観測により判明した。これらは流体の存在を強く示唆するものであり、これの検証並びに本震破壊過程と地殻構造解明のため、本震直後から大学を中心とした大規模な地殻構造探査が行われた。本震の大きなすべりは地震波速度の遅いところを選んで進行していったことも分かった。流体の供給源として考えられる深部構造の検証は、これまでの観測では不十分である。

1.3.今後の展望

(定常的な広域地殻活動)

 日本列島周辺の大局的なプレート運動の枠組みは解明されたが、西南日本と東北日本が別のプレートに属する場合、その境界はどうなっているか、伊豆マイクロプレートの存在とその東海地震の発生過程に関する役割、新潟から神戸にかけての歪集中帯の実体、プレート内部変形の問題の解明が今後の課題である。
 陸上におけるGPS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が、数十kmより小さなスケールの空間変化に関しては、陸上観測のデータだけでは十分な分解能で推定できていない。相似地震による推定手法は空間分解能を上げることが可能であり、今後の進展が期待される。
 これらの陸上からの推定を評価し空間分解能を上げるためには、海底における観測を強化する必要がある。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。また、サイレント地震の発見により、プレート境界における固着‐すべり現象には、地震すべり、定常的な非地震性すべり以外に、間欠的な非地震性すべりがあることが分かってきた。サイレント地震や津波地震の空間分布の特性を明らかにすること、及び、それらは更に加速して通常の大地震に発展する可能性があるのかどうかについて明らかにすることが今後の重要な課題である。
 カップリングの空間変化の研究においても大きな進展があった。この原因を解明するために、各種の探査等を更に進めるとともに、精度の高いS波速度構造の推定など、それぞれの手法を高度化することが必要であろう。これにより、プレート境界及びその周辺の物質と物性、その構造や状態を明らかにして、カップリングの強さを決める要因を解明することが期待される。
 これまで、微小地震観測網はプレートの形状やその不均質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・形状などの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非地震性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。
 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り、これまでと比べて格段に精度の高い島弧地殻の不均質性が明らかになった。また、海陸合同構造探査の技術が確立し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、電磁気学的研究等のいろいろな手法も合わせて今後とも推進すべきである。西南日本においては、海溝から四国下までの地震波速度構造解明については大きく進展したが、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。地殻内不均質構造と地殻活動の関係、特に不均質構造と応力蓄積過程との関係については、いまだ十分な進展を見ていない。これまでに得られた制御震源及び自然地震データによる地震波速度構造、比抵抗構造、重力異常、反射面や散乱体の分布や低周波地震の震源分布を、岩石物性や流体の分布に関係付けて統一的に説明することが必要であろう。
 地震の発生予測は、過去に発生した事例の解析がそのベースとなっている。その意味において、活断層調査や古文書・津波の調査に基づく地震発生の繰り返しの規則性と複雑性に関する研究は、今後も重点的に進めるべき重要な課題である。プレート境界におけるアスペリティーの連動性が重要であるのと同様に、活断層のセグメントの連動性という問題は、大地震の規模推定のために大変重要である。

(準備過程における地殻活動)

 プレート境界においては、非地震性すべりの蓄積によりアスペリティーに応力が集中し地震に至るというアスペリティーモデルが提唱された。この仮説を検証するための観測研究が今後の重要な課題となる。アスペリティーと非地震性すべり域の境界付近の構造と挙動を詳細に調べることにより、アスペリティーの実体とそれらの連動破壊が何に規定されるかを解明することが重要である。
 三陸沖では破壊の開始点が海溝側に位置することが多く、また前駆的な活動も海溝側から始まることが多いので、海溝周辺における海底地殻変動観測を強化し、陸上のGPS観測では把握することが困難な、海溝付近のゆっくりとしたすべりを検証することが重要である。
 プレート境界では、間欠的な非地震性すべりが頻繁に発生している可能性が高い。これらの非地震性すべりが大地震発生に結び付くか否かの判断は極めて重要である。この非地震性すべりの発生機構が明らかになれば、直前過程の解明にも有効となるだろう。内陸地震の応力蓄積過程については、東北地方では大局的な機構が見えつつあるが、他の地域でも同様の解析を行い、統一的なモデルを構築することが重要である。また、モデルが構築されたとしても、それをGPS等による歪レート観測のみから検証することは困難であり、応力測定を精力的に行うことが必要である。新潟から近畿に至る歪集中帯が、来るべき大地震に関連するのか否かの解明も急務である。
 断層の微細構造と流体の問題については、東北地方についてはかなり分かってきているが、他の地域でも研究を推進する必要がある。また、電磁気学的構造と地震学的構造を統一的に説明するモデルの構築も重要である。
 さらに、西南日本で発見された多数の低周波微動は、火山や大地震震源域周辺の深部低周波地震と同様に、流体の移動で統一的に説明できる可能性がある。これが実現できれば、地殻流体に関する理解は急速に深まることになり、地震の発生や火山の噴火を理解するために極めて重要である。
 また、断層周辺の応力の情報は断層が弱面か否かの判定において決定的に重要である。断層のモデルを構築するために、今後も断層周辺の構造推定と応力測定を推進する必要がある。

(地震時及び地震直後の震源過程と強震動)

 震源過程を詳しく調べることにより、アスペリティーや、それに関連した応力変化が得られる。この応力変化は地震発生直前の応力・強度分布に関係している。地殻不均質構造の影響を考慮するなど、震源過程の解析手法の高度化を図り、応力の情報を抽出することが重要である。
 強震動記録の解析結果から得られたアスペリティー分布は、地震発生及び強震動の予測にとって極めて重要な意味を持つ。プレート境界については、アスペリティーの空間分布の全容を明らかにすることが急務である。内陸の地震についても、アスペリティーの位置、深さ分布、非地震性すべり域の関係に焦点を当てて研究を進める。
 アスペリティーの実体を解明するためには、今後、テストフィールドを設定し、強震動記録解析と、構造探査、地殻変動解析、数値シミュレーション等を総合的に推進する必要がある。
 一方、強震動の予測の精度を向上させるためには、不均質構造の影響についても研究を進める。地下構造データの収集については、人工地震探査のみならず強震計ネットワークのデータを積極的に活用していく。強震動予測シミュレーターに必要な要素技術の開発が進んだので、今後は、震源過程、破壊の開始点とアスペリティー分布、震源断層の形状、3次元地殻不均質構造、表層地盤構造等を考慮した統合シミュレーターとして組み上げることにより、地震災害軽減に寄与することが期待できる。

お問合せ先

科学技術・学術政策局政策課

(科学技術・学術政策局政策課)