海域と島嶼域における地震・地殻変動観測による南西諸島北部のプレート境界域テクトニクスの観測研究

課題番号2301

（1）実施機関名：

鹿児島大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

海域と島嶼域における地震・地殻変動観測による南西諸島北部のプレート境界域テクトニクスの観測研究

（3）関連の深い建議の項目：

1．（3）ア．プレート境界地震

（4）その他関連する建議の項目：

1．（4）ア．構造共通モデルの構築
2．（1）地震発生長期評価手法の高度化
2．（2）ア．プレート境界滑りの時空間発展

（5）優先度の高い地震・火山噴火との関連：

南海トラフの巨大地震

（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：

　南西諸島北部の奄美大島域に臨時の地震観測点を6点、トカラ列島域に地震観測点を5点、及びGNSS観測点を6点展開し、当該領域での地震・地殻変動の基礎データの蓄積を継続的に行ってきた。これらの臨時観測データと常設観測点データを併合して行った繰り返し地震の解析から、当該領域のプレート間カップリング率が60%を超えると推定された。また、過去の観測データの再解析から推定された1911年喜界島地震（M8.0）の震源位置、同地震の津波の聞き取り調査に基づき、津波の特徴を説明する断層モデルを解析した。喜界島地震の震源や推定されたアスペリティの付近では、少なくとも最近10年間は微小地震活動が低調であることが分かった。一方、島嶼域のGEONET観測点の速度ベクトルを用い、2次元有限要素法を適用した解析の結果、カップリング率は30%と求められた。これらのことから、従来はプレート間の固着が弱い、もしくはほとんど無いと考えられてきた南西諸島北部域の少なくとも一部の領域では、プレート間の固着が弱くないことが示唆された。

（7）本課題の5か年の到達目標：

　当該領域においては、陸域が海溝軸から100～200 km離れた島弧軸に沿って直線状に配列する島嶼に限定されるため、プレート境界付近の微小地震活動等の時間空間的変化の詳細な把握に限界がある他、プレート境界の3次元形状も十分には把握できていない。一方で、当該領域のテクトニクスの解明においては、東北日本弧や南海トラフとは異なり、背弧活動（沖縄トラフの拡大）の影響を無視できない。本課題は、精度を向上させて推定するプレート境界の3次元形状と沖縄トラフ拡大の寄与を考慮した地殻変動のモデリング、及び繰り返し地震の解析から当該領域のプレート間の固着域、固着率、固着状態の推移を明らかにする。また当該領域では、短期的スロースリップイベントや超長周期地震の発生が最近明らかになったことから、本課題では非火山性微動等も含めたプレート境界周辺域で発生する現象の理解を進める。これらの結果を基に、当該領域のテクトニクスについて考察し、日向灘や南海トラフとの連続性や相違点について比較する。

（8）本課題の5か年計画の概要：

　本課題は、平成26～30年度において、海底地震計を同一位置に繰り返し投入し、無人島を含む島嶼域での地震観測点と併せて、島弧軸に直交する方向にも拡がりをもつ継続的な地震観測網を構築する。また、限定された陸域を最大限に活用するために、無人島や未設置の有人島におけるGNSS観測を積極的に行い、平成26年度から5ヵ年を通じて地殻変動データを蓄積する。これらの海域及び島嶼域の臨時観測点データ、常設観測点データのデータを併合処理することにより、以下の項目についての観測研究を実施する。
(a) プレート境界の3次元形状：平成26年度から5ヵ年において、海域及び島嶼域で得られた地震観測データにトモグラフィ解析を適用し、速度モデルを推定する。平成26年度の1次元速度モデルの推定から開始し、観測データの蓄積状況に応じて、3次元速度モデルの推定に拡張する。これらの速度モデルを適用した震源決定に基づき、海溝軸付近における反射法探査による浅部構造の先行研究と比較考察しながら、プレート境界の3次元形状について、精度を向上させて推定する。データの蓄積に応じて、速度モデルと3次元形状モデルを逐次修正する。
(b) GNSS観測データの解析：平成26年度は、当該領域における剛体としてのプレート運動を求める。平成27年度は、観測データからプレート運動を除去することにより、当該領域の弾性変形を解明する。一方、過去に実施された構造探査の結果を用いて、地殻－マントル境界の形状モデルを生成する。平成28年度は、(a)のプレート境界の推定形状をモデルに取り込み、3次元有限要素モデルを構築する。平成29～30年度は、3次元有限要素法を用いたフォワードモデリングを行い、沖縄トラフ拡大率、フィリピン海プレートの境界面の固着域、固着率を推定する。GNSS観測データの蓄積による精度向上を図り、かつ (a)の形状モデルの修正に応じてフォワードモデリングを繰り返すことにより、モデルの改善を行う。
(c) 繰り返し地震解析、非火山性微動等の現象の理解：島嶼域及び海域で継続的に得られる地震観測データを用い、平成26年度から5ヵ年を通じて、繰り返し地震の解析から固着域、及び固着率の推定を継続して実施する。この結果を、(b)で得られる固着域、固着率と比較考察する。また、平成26年度から5ヵ年を通じて、非火山性微動等のプレート境界周辺域の現象について、発生位置の推定、活動様式を明らかにし、固着域、固着率との関係、短期的スロースリップイベント、超長周期地震との時間的空間的関係を比較考察する。
平成30年度は、以上の(a)～(c)の結果を基にし、当該領域のテクトニクスについて考察する。また、推定された固着の状態、非火山性微動等のプレート境界周辺域における現象の活動様式の視点から、隣接する日向灘や南海トラフとの連続性や相違点について比較考察する。

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名：

八木原　寛、中尾　茂、後藤和彦

他機関との共同研究の有無：有
東京大学地震研究所（篠原雅尚、望月公廣、塩原肇、山田知朗）、長崎大学大学院水産・環境科学総合研究科（馬越孝道）、神戸大学大学院理学研究科（中東和夫）、九州大学大学院理学研究院（清水洋）、東北大学大学院理学研究科（日野亮太）、北海道大学大学院理学研究院（村井芳夫）、千葉大学大学院理学研究科（佐藤利典）

（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：鹿児島大学大学院理工学研究科附属南西島弧地震火山観測所
電話：099-244-7411
e-mail：yakiwara@sci.kagoshima-u.ac.jp
URL：http://leopard.sci.kagoshima-u.ac.jp/noev/home.htm

（11）この研究課題（または観測項目）の連絡担当者

氏名：八木原　寛
所属：鹿児島大学大学院理工学研究科