中規模地震の震源過程・震源特性とそれに基づくアスペリティ像の確立

平成20年度年次報告

課題番号：1204

（1）実施機関名：

　東北大学大学院理学研究科

（2）研究課題（または観測項目）名：

　中規模地震の震源過程・震源特性とそれに基づくアスペリティ像の確立

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1 （3）ア．断層面上の不均質性

（4）その他関連する建議の項目：

　1（2）ア．プレート境界域における歪・応力集中機構
　1（2）イ．内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構
　1（2）エ．地震発生サイクル
　2（2）エ．地殻活動モニタリングシステムの高度化：その他特定の地域

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成20年度実施計画の位置付け：

　プレート境界やプレート内で発生する地震の発生機構を明らかにすることを最終目的とする。特に、データを蓄積しやすい中規模地震に注目し、それらの震源過程・震源特性から推定したアスペリティの分布や特性と、GPS観測により推定されるプレート境界や内陸活断層周辺でのマクロな挙動や構造との関係を調べ、規模依存性や活動履歴、環境依存性の解明を行い、アスペリティ像の確立をめざす。
　平成20年度は宮城県沖などのプレート境界およびその周囲に発生する地震のすべり量分布を比較しアスペリティの繰り返しすべりを検証するとともに、中・大地震震源域周辺の詳細な構造との比較より抽出されたアスペリティ領域の特徴についてまとめ、5ヶ年の到達目標達成をめざして観測研究を進める。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　広帯域地震観測および高サンプリング地震観測を実施し、東北地方周辺での大～中規模地震の震源過程・震源特性の推定を行う。特に、震源再決定等と併せて、これらの地震についてアスペリティの繰り返しすべりにより説明できるかどうかを確認する。
　中・大地震震源域周辺の詳細な地震波速度構造や地震波速度異方性構造・応力場などの分布を求め、地震波・地殻変動解析による地震時すべり量分布との比較から、アスペリティ領域の特徴抽出を試みる。
　これらについての5ヶ年の到達目標達成をめざして観測研究を進める。

（7）平成20年度成果の概要：　　

　2008年1月11日に発生した岩手県釜石沖の地震（マグニチュード4.7）のすべり量分布について地震波形インバージョンにより推定し、2001年の地震と同一のアスペリティのすべりにより生じたことを確認した。さらにより高周波側での解析を試み2008年と2001年の地震の観測波形に見られる相違が地震時すべり域の相違によること、そしてその原因として周囲で発生したより小規模の相似地震活動の相違が挙げられる。

図1．2008年の地震と2001年の地震のすべり量の比較。赤コンターが2008年、青コンターが2001年を示す。単位はcm、コンター間隔は5cm。 星印と丸印はそれぞれ震源とセントロイドの位置を示す。

　2008年6月に発生した岩手・宮城内陸地震については地震波速度構造と地震時すべり域との関係を検討しており、継続中である。

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

　島村浩平，アスペリティの破壊の規則性とゆらぎに関する研究，東北大学修士論文，2008．

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　プレート境界からスラブ内の地震について震源再決定を行い、相似地震はプレート境界付近に発生すること、2003年宮城県沖地震の震源域では地震発生前から顕著な地震活動が見られていたことを明らかにした。
　DDトモグラフィー法により、2003年宮城県北部地震・2000年鳥取県西部地震・1995年兵庫県南部地震・2004年新潟県中越地震・2001年芸予地震・1997年鹿児島県北西部地震の震源断層およびアスペリティ周辺の地震波速度構造を詳細に求めた。その結果、それらの地震について、アスペリティの領域が断層面上の高速度域に対応する可能性を示した。このことは、速度構造からアスペリティの位置を事前に同定できる可能性を示唆する。
　2005年8月16日に発生した宮城県沖の地震（マグニチュード7.2）と1978年宮城県沖地震（マグニチュード7.4）の余震分布・地震時すべり量分布を比較し、2005年の地震が1978年の地震のアスペリティの一部の破壊である可能性を示すとともに、1930年代に発生した地震の余震分布より、宮城県沖にあるアスペリティが、1930年代は時間をかけて順番に破壊していったのに対して、1978年には全体が一気に壊れたという仮説を提示した。2003年10月31日に発生した福島県沖の地震（マグニチュード6.8）のすべり分布を推定し、この地震を起こしたアスペリティの原因として沈み込んだ海山が原因である可能性を検討した。
　2008年1月11日に発生した岩手県釜石沖の地震（マグニチュード4.7）が1995年、2001年の地震と同一のアスペリティのすべりにより生じたことを確認した。さらに高周波数帯域における解析から周囲で発生した相似地震により地震時すべりのわずかな相違が生じた可能性を指摘した。
　これらの事例から、複数のアスペリティが隣接している場合には、破壊過程が毎回同一とはならず、釜石沖のような一見単純に見える場合でも、詳細に見ると破壊過程は単純ではなく周囲の一回り小さなアスペリティの破壊の履歴に支配されていると考えられる。個々のアスペリティでのすべりの履歴を詳細に調べれば、本震時の破壊過程を予測できる可能性があり、強震動予測の高度化に繋がると期待される。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　海野徳仁・松澤暢・岡田知己・日野亮太・中島淳一・伊藤喜宏・内田直希・他
　他機関との共同研究の有無：有

• 高サンプリング地震観測
  防災科学技術研究所（小原一成・他）
• 1997年鹿児島県北西部地震の研究
  鹿児島大学（後藤和彦・他）・筑波大学（八木勇治）
• 2005年宮城県沖の地震と1978年宮城県沖地震の研究
  鹿島建設小堀研究室（武村雅之・他）・筑波大学（八木勇治）

（11）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：東北大学大学院理学研究科　地震・噴火予知研究観測センター
　電話：022‐225‐1950
　e‐mail：zisin‐yoti@aob.geophys.tohoku.ac.jp
　URL：http://www.aob.geophys.tohoku.ac.jp/