５．むすび「ひずみ集中帯の重点的調査観測・研究」では、ひずみ集中帯における震源断層モデル構築、および、ひずみ集中帯機構解明という 2 つの大きな目的に沿って、複数の個別テーマで調査観測・研究を進めている。震源断層モデル構築については、海陸統合地殻構造探査を実施し、複数の断層形状を明らかにしたとともに、地形地質調査、歴史地震調査等、断層モデルを構築する上で必要な調査研究を実施した。ひずみ集中帯機構解明においては、全国各地の火山などひずみ集中が特に顕著な地域における調査観測を継続し、重要な知見が蓄積されてきている。
機動的地震観測装置を用いた稠密自然地震観測は、調査対象とする地域における地震活動および地下構造の描像を得るのに、有効な調査観測手法である。陸域では、平成 20 年度に展開した 300 観測点のオフライン稠密地震観測網の維持管理を行い、そのうち 80 観測点を移設した。このオフライン地震観測から得られたデータ基にデータセットを作成して、三次元トモグラフィー解析を行った。その際、初期震源データの検討を行うことによって、信頼性のある三次元速度構造モデルを得ることができた。この構造モデルは、構造探査データによる精度の高い結果やブーゲー重力異常と比較しても矛盾はない。この構造モデルを基にして、厚い堆積層下に隠れた詳細な基盤形状を明らかにした。基盤深度は大きな起伏があり、北東－南西方向に走る基盤深度の低い低地領域を見つけることができた。
2004 年中越・2007 年中越沖地震の震央や多くの活断層は、この低地領域の脇に位置しており、ひずみ集中帯における地震発生と低地領域の帯との間には関連性が見られる。海域
では、機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計を、新潟県粟島南方沖で発生した 1964年新潟地震の震源域に敷設した。地震観測データは、粟島陸上局においてリアルタイムで記録すると共に、インターネット回線を用いて、東京大学地震研究所に伝送し，陸域の地震観測網データと併合した処理を実施することによって，微小地震の震源分布を求めた。
機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計からのデータは、敷設直後から得られており、順調に稼働している。一方、平成 20 年度に上越沖で実施した長期観測型海底地震計を用いた海底地震観測のデータから、微小地震の震源分布などの詳細な地殻活動を明らかにする解析を、前年度から引き続いて行った。
ひずみ集中には、地殻の弾性・非弾性構造の非一様的な分布や流体の存在などが関与していることが考えられる。そのため、日本海東縁のひずみ集中帯のほか、火山などの国内でひずみ集中が顕著な地域において、各種の調査観測を実施した。まず、東北日本の日本海側のひずみ集中帯の地下深部構造を明らかにするため、東北日本海側のひずみ集中帯の地下深部構造を明らかにするため、比抵抗構造探査装置 11 台を用いて、昨年度までに実施してきた庄内平野－新庄盆地周辺部の南側にあたる新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線で、観測点間隔約 5～10km 及び測線長約 150km、27 観測点の広帯域 MT 法観測を実施した。また、昨年度の観測の補充として、山形県鶴岡市南部から天童市に至る月山測線の東側地域で補充的広帯域 MT 法観測を 3 観測点で実施した。昨年度までに電磁場応答関数を推定していた庄内平野－新庄盆地周辺部における 5 測線の応答関数から予察的
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な二次元浅部比抵抗構造を求め、島弧に沿う方向の浅部地殻流体分布と地殻活動との関連性を明らかにした。また、今年度に実施した米沢測線のデータから、汎用の MT 周波数応答関数ロバスト推定手法を用いて電磁場応答関数を推定し、二次元比抵抗構造の推定を行った。一方、東北地方日本海東縁の庄内平野東縁断層帯付近に臨時地震観測網を展開して、得られたデータから三次元地震波速度構造と震源を詳細に推定した。断層帯に沿って東に傾き下がる低速度帯が断層帯北部に存在しており、この浅部で Vp/Vs が大きいこと、また、1894 年の庄内地震（M7.0）で破砕された領域で特に速度低下が顕著であることから、少なくともこの低速度帯の主要部は破砕帯に存在する流体を見ている可能性が高いと考えられる。地震発生域の下限は、一元化震源データでは東側が浅く、西側が系統的に深くなっているが、再決定の結果、東西の深さの差は小さくなり、概ね深さ 15～20km 程度が下限と考えられる。地震のメカニズム解としては周囲と同様に東西圧縮の逆断層型または横ずれ断層型の地震が見つかっており、東西圧縮が卓越する応力場にあると考えられる。観測網内での地震活動が低調であるため、低速度帯の詳細な特徴抽出や、地震の応力場を議論するためには、もうしばらくデータの蓄積が必要である。ひずみの集中が観測されている
石狩低地帯周辺での地震活動を把握するため、自然地震観測を継続し、2008 年 12 月から2010 年 12 月までの間に 296 個の震源を決めところ、石狩低地帯では、2010 年 12 月 2 日
M4.6 の地震が起こった北部地域および中南部でやや地震活動が活発であることが分かってきた。また、石狩地域の MT 法による比抵抗構造探査では、南部地域において厚い堆積層の下に基盤の盛り上がりと思われる高比抵抗層を検出し、北部地域では断層帯の下部に低比抵抗構造が分布すると推定された。国内でも有数の活断層が集中的に存在する琵琶湖西岸活断層集中域において、稠密地震観測を継続するとともに、観測データを解析し、高精度の震源分布とメカニズム解を求めた。その結果、マグニチュード 0.5 程度の小さな地震まで高精度のメカニズム解を決定することにより、花折断層帯のやや西、東経 135 度 45分付近を境に逆断層型から横ずれ型に応力場が変化することが推定された。レシーバー関
数解析により、モホ面の詳細な深さ分布を推定した。花折断層帯や琵琶湖西岸断層帯、有馬-高槻断層帯付近では、モホ面がでこぼこしている可能性が示唆された。
火山は、ひずみ集中が顕著に生じている場所であり、国内の代表的な火山地域において、ひずみ集中帯の機構解明の調査観測が実施された。北海道では、ひずみ集中と火山活動との関連性を明らかにすることをめざし、樽前山および十勝岳地域において、地殻変動を調べるため繰り返し GPS 繰り返し観測および干渉 SAR 解析を行った。樽前山では明瞭な変動は見られていないが、十勝岳では干渉 SAR 解析により 62-II 火口周辺の局所的な変動パ
ターンは上下変位では上に凸の隆起、東西変位では東西へ広がる変動が見られ、明らかな膨張のパターンが検出された。
東北地方では、日本海側のひずみ集中帯と比較対象である脊梁ひずみ集中帯の北部の状況を高精度で把握するために、岩手山における地震観測と GPS 観測を継続するとともに、新たに機動的地震観測点 1 点と GPS 観測点 2 点を設置し、観測を開始した。平成 21 年度に設置された観測点のデータとあわせて解析することにより、今後、脊梁の岩手山周辺のひずみ集中帯の特徴も抽出できるものと期待される。
関東・中部地方では、草津白根山、伊豆大島、三宅島、御嶽山で調査観測を実施した。
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草津白根山ではひずみ集中に連動して起こる地殻内流体の変動をとらえるために山頂周辺に活動火口観測システムを構築し、火山ガスの化学組成、火口湖の湖水の水位・水質、流体貯留層近傍での地震活動、GPS による地盤変動などの観測を継続した。今後、データ蓄積を継続して季節変動と火山活動との分離を図り、変動を起こす場である火山体の構造についての知見を深めながら、変動の本質的な理解を進める。伊豆大島全域にわたる広帯域
MT 法観測、三宅島火山における絶対重力の測定を行い、火山流体の存在と移動・その変化の検出を図った。御嶽山周辺では平成 20 年度に御嶽山周辺に設置した 5 点の高感度地震計データおよび広帯域地震計データに、名古屋大学定常観測点データ、Hi-net データを加えて御嶽山周辺での地震活動を解析した。2010 年 8-9 月には御嶽山山頂直下で地震活動が活発になり、御嶽山を囲むように置いた機動観測点 11 点のデータにより活動をより正確に押さえることができた。御嶽山山頂直下の約 3～5 km の深さには、地震波減衰域は存在しないが、御嶽山山頂から東側の観測点との波線に沿った場所で地震波の減衰がみられた。
九州地方では、桜島火山周辺域における広帯域 MT 法・絶対重力連続観測や霧島火山、伊豆大島全域にわたる広帯域 MT 法観測、三宅島火山における絶対重力の測定を行い、火山流体の存在と移動・その変化の検出を図った。平成 23 年 1 月 26 日より霧島新燃岳が爆発的噴火を開始したため、平成 22 年夏に実施した新燃岳周辺観測域の北側での広帯域 MT観測、MT 連続観測を平成 23 年 3 月より開始した。また、桜島・姶良カルデラ周辺を含む南九州地域において地震観測を継続することにより三次元 P 波速度構造を求めるとともに精細なレシーバー関数解析を行い、桜島・姶良カルデラ周辺において設置した GPS 観測から求められるひずみ速度と力源との関係について考察した。レシーバー関数解析により阿蘇火山周辺の地殻および上部マントルの不均質構造をとらえるため、阿蘇カルデラ内外において地震観測を継続した。また、マグマの蓄積や散逸が周辺の応力場に与える影響を調べるために、同地域での GPS 観測を継続した。九州北部の別府島原地溝帯は現在日本列島の中でも顕著な伸張場を形成しており、日本海拡大による伸張とその後の圧縮によって形成されたひずみ集中帯の機構を解明するためには、圧縮場のみならず伸張場における応力の境界条件とこれに対する地殻の応答を比較することが重要であることから、伸張場における地殻の活動を把握するため、20 年度に決定した展開案を基にして GPS 受信機（伸張場地殻変動検出装置）をひずみ集中の起こっている別府島原地溝帯へ展開した。また、地震発生後のひずみ変化に伴う地震活動変化を正確に把握するため、福岡県西方沖地震および警固断層地域に伸張場地震観測装置を設置完了し、データの蓄積をしている。また、機動的地震観測装置を別府島原地溝帯に直交するようにこれらを配置し、観測を開始した。さらに 22 年度は臨時観測点を増強し、詳細な構造推定のデータ取得を開始し、別府島原地溝帯、特に九重などの火山周辺での震源がより精度よく決定された。これらの解析により、警固断層地域においては断層セグメント境界において強い不均質が存在し、応力場がゆがめられていることが明らかになった。また、別府島原地溝帯では、ひずみ蓄積メカニズムを知る上で重要な応力場の情報を得るために現有の地震観測網でのデータを用いた微小地震の再読み取り、発震機構の再決定を行った。そのうえでストレステンソルインバージョンを行った。これらにより、別府島原地溝帯では間隙水圧が高いなどのために強度が小さい可能性が見出された。
機構解明データサーバを用いて、地震・地殻変動・地球電磁気データなどの多項目デー
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タの収録・収集をおこない、データベースを構築した。また、サーバ上にホームページを開設し観測研究情報の公開にむけての準備を行った。今後は、データ利用者が使いやすいデータ公開の方法について更に検討を加える。
ひずみ集中帯に発生する地震の震源断層モデルを構築する上で、断層の位置、形状は最も基本的な情報であり、本重点的調査観測研究においても、そのための地下構造探査が積極的に実施された。平成 22 年度は、越後山脈から東山丘陵を経て出雲崎に至る 70km の区間について、海陸統合地殻構造探査を行い、地殻上部の速度構造、反射法地震探査断面を得た。孔井資料を含む地質情報をもとに断層の形状を含む地質断面図を作成した。東山丘陵の東側には中角度で東に傾斜する伏在活断層が分布する。長岡市北部の平野下には東傾斜の伏在活断層が存在する可能性が高い。また、長岡平野西縁断層帯の一部である西山丘陵の鳥越断層は低角度のデタッチメントを経て、出雲崎で中角度となる西傾斜の断層であり、大局的には中越地震の震源断層の上盤に形成された副次的な断層であることが明らかになった。また、長岡平野東縁に位置する悠久山断層を横切る約 5.5km の区間で高分解能反射法地震探査を実施し、地表近傍の活断層・活褶曲と地下深部の断層との関係を明らかにするための基礎資料を収集した。推定された地質構造は、基本的には東傾斜の伏在衝上断層に起因した構造であり、悠久山断層は伏在する東傾斜の逆断層の上盤に形成された二次的な断層である。
佐渡島北方から新潟沖にかけての日本海東縁ひずみ集中帯は、1964 年新潟地震（M J 7.5）を含む大陸棚付近の領域と最上トラフから佐渡海嶺に至る領域の南北に 2 つの帯状に拡がっていると指摘されている。この海域におけるひずみ集中帯とその背景となるテクトニクスを解明する上で、地震探査による地殻構造研究を実施し、地殻内の変形構造と速度構造を把握することは、日本海東縁における地震研究上重要な研究テーマの 1 つである。平成22 年度は、佐渡島北方から新潟沖にかけての最上トラフから佐渡海嶺、大和海盆に至る海域において、独立行政法人海洋研究開発機構の深海調査研究船「かいれい」を用いて、マルチチャンネル反射法地震（MCS）探査と海底地震計（OBS）による屈折法・広角反射法地震探査を実施した。暫定的ではあるが、本探査の結果、新潟地震震源域付近において、浅部の構造不均質が強く北西傾斜の断層による非対称な背斜と基盤のギャップが観測された。さらに、佐渡海嶺・最上トラフ周辺では圧縮による変形構造が卓越し、その領域は調査海域北部で広くなる。一方、海底地震計による屈折法・広角反射法地震探査では、地殻の厚さは大和海盆では約 18km であり、佐渡海嶺下の下部地殻上部では、まわりに比べ、P 波速度が速い速度を示し、最上トラフから新潟地震震源域付近である粟島沖にかけては、堆積層および上・中部地殻（P 波速度 1.6-6.5km/s）が激しく変化している。
ひずみ集中帯の地殻変動観測は、変形過程の解明および震源断層モデル構築において重要である。今年度は 7 月から 12 月にかけて、新潟県糸魚川市・上越市・十日町市・南魚沼市・長岡市・柏崎市の合計 49 観測点において GPS 観測を実施した。取得した観測デー
タを周囲の GEONET 観測点 28 点および IGS 観測点 8 点と合わせてデータ解析を実施し、精密な日座標値を算出した。得られた座標値のばらつきは水平成分で約 3mm、上下成分で約 13mm と、連続観測点と遜色ない結果が得られた。こうして得られた座標値と過去 2427

年間の観測で得られた座標値を用いて、ひずみ集中帯の地殻変動速度分布を推定した。その結果、糸魚川市周辺、東頸城丘陵周辺に東西方向の短縮変形の集中域が見られることが明らかとなった。この地域の地殻変形モデル構築の第一段階として、2004 年新潟県中越地震、2007 年新潟県中越沖地震を含む時期の GEONET 観測網による GPS 座標値データに基づいてひずみ集中帯の変形と応力蓄積に関する考察を進めた。その結果、これら 2 つの地震を境に顕著な地殻変動パターンの変化が見られること、地震の発生等に伴って、地殻深部での非地震性の断層すべりが影響を受けている可能性のあることが分かった。
震源断層モデル構築において、断層の幾何的形状だけでなく断層変位速度は地震発生確率および強震動予測を行ううえで重要である。そのため、陸域および海域における活断層の変動地形学的な調査を実施した。平成 22 年度は、陸域では第四紀後期の活動性が不明である越後平野東縁断層帯において変動地形調査を行い、活断層の活動性評価に資するデータを収集した。また、活断層の変位速度を解明する目的で、6 ヶ所において掘削深度合計約 110m のオールコアボーリングを掘削し、層相解析・火山灰分析・放射性炭素同位体年代測定を実施した。これらの結果に基づき、越後平野東縁断層帯を挟む後期更新統〜完新統の層序を明らかにし、地形・地質断面図を作成した。また、第四紀後期の活動性や分布のデータが不足している佐渡島・国中平野南東縁に位置する国中南断層帯において変動地形調査を行い、活断層の活動性評価に資するデータを収集した。また、活断層の変位速度を解明する目的で、5 ヶ所において掘削深度合計約 230m のオールコアボーリングを掘削し、層相解析・火山灰分析・放射性炭素年代試料測定を実施した。これらの結果に基づき、国中南断層帯を挟む後期更新統の層序を明らかにし、地形・地質断面図を作成した。
海域においては、日本海東縁に分布する断層帯である粟島−男鹿断層帯の一部をなす酒田沖隆起帯を横切る複数の測線を設け、浅層 (海底下 100m 以浅) を対象とした音波探査を実施した。その結果、隆起帯の東縁に沿って活断層が存在すること、隆起帯南部において断層活動がより活発であることが明らかになった。海底下にはいくつかの浸食面が認められ、その中の伏在する起伏に富んだ明瞭な面の比高は 30m 程度である。この面を最終氷期の浸食面と仮定し、その年代を 1.8 万年とすると、1.7m/千年という変位速度が見積もられるが、この推定が正しいかどうかは、今後堆積物の採取と年代測定によって確認する必要がある。現在海底下に見られる地質構造では、酒田沖隆起帯の北部でより古い年代の地層が海底に露出していることと突き合わせると、本隆起帯を形成する断層の活動的な部分は時代によって異なっていると考えられる。
ひずみ集中帯で発生する地震による強震動予測を高精度化するためには、震源から放射される強震動の大きさ、地盤での増幅度、および途中経路における波動伝播特性を高精度化する必要がある。そのうち、地盤増幅度の影響評価をより高度化するため、新潟県及び山形県の自治体より、所有するボーリングデータの提供を受け、電子化及びデータベースへの登録を行った。山形県地域の浅部地盤初期モデルを作成し、平成 20 年度に作成した深部地盤全国モデルと合わせることにより当該地域の浅部・深部統合地盤初期モデルが作成された。新潟県地域において高密度な微動観測を実施し、その観測データをもとに平成
21 年度に作成した新潟県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を実施した。その結428

果、モデルの改良が必要な地域が認められたため、今後初期モデルの高度化を進める。
震源の影響としては、震源断層モデルの幾何的形状だけでなく、その地域で発生する地震の震源特性を明らかにし、震源から放射される強震動波形計算を高度化することが重要であることから、ひずみ集中帯で生じる地震の震源断層モデルの高度化を行なった。平成
22 年度は、ひずみ集中帯内のイベントとして、本震のメカニズム解が横ずれ断層型の 1995年兵庫県南部地震、1996 年宮城県北部の地震、2003 年宮城県北部の地震、また 1997 年山口県北部の地震を新たに加えた 12 本震を含む全部で 324 イベント（Mw:3.1－6.9）の震源特性を評価した。震源スペクトルの推定には前年度と同様に、S 波コーダ部分を用いた解析を行った。各地震系列の応力降下量と短周期レベルは、ひずみ集中帯の内外、また、本震のメカニズムタイプによって特徴付けた各地震系列のメカニズムタイプにおいても系統的な特徴は無かった。解析結果の評価のために、F-net によって得られている地震記録を用いてスペクトル形状や短周期レベルの絶対値の評価を開始した。
最後に、ひずみ集中帯における強震動予測に向けた取り組みとして、歴史地震の強震動評価のための震源モデルの構築と地下構造のモデル化を進めた。対象とした歴史地震は1828 年三条地震で、評価には簡便法を用いた。本プロジェクトで実施された三条－弥彦測線の地殻構造探査の地震プロファイルの解釈に基づき、震源断層として 2004 年新潟県中越地震の震源断層の北東側に位置する南東傾斜の断層面を設定した。加えて、当該地域におけるこれまでの地震活動などを考慮し、前述の断層とほぼ共役な北西傾斜の断層面についての評価も実施した。その結果、南東傾斜の断層面を仮定した場合の震度分布は、古地震調査による震源近傍の震度分布を良く説明し、北西傾斜の断層面を持つモデルについては、震源から離れた地域における震度と調和的な分布を示した。さらに、来年度以降に実施を予定している詳細法による強震動予測のための地下構造モデルの構築に着手した。当該地域は逆断層構造が多く存在することで特徴付けられ、この構造が観測される地震動に影響を与えると考えられる。したがって、本研究では、この地域における主要な逆断層を考慮した地下構造のモデル化を進めた。
ひずみ集中帯は日本国内では頻繁に被害地震が発生しているが、近年の震度計による観測事例はまだ少なく、震源断層モデル構築において、過去地震の震度分布は非常に重要である。このような観点で、歴史史料、あるいは紙記録として残存している過去の地震波形記録を収集し、過去に発生した地震の震度分布の推定を進めている。まず、ひずみ集中帯における近世以前に発生した地震のうち、昨年度にデジタル・XML 化済みの 1751 年越後高田地震及び 1802 年佐渡小木地震の史料データについて、可能な限り原史料に遡って紙面上で校訂作業を行った。この校訂作業の結果に基づいて史料データを修正し、原史料の調査・収集によって得られた新たな史料データを追加した。また、一昨年度にデジタル・XML 化済みの 1828 年越後三条地震の史料データについては、新史料の追加や再校訂作業に伴って史料データの追加・修正を行った。さらに、1751 年越後高田地震について、校訂作業済みの史料データから信頼性の高い史料を選び出し、その史料に基づいて村落ごとの家屋倒壊率を導き出した。この村落ごとの家屋倒壊率から推定震度を求め、既存のものよりも信頼性の高い震度分布図を作成した。加えて、高田平野における歴史地震の年代確定に向けて、新潟県内にて地質学的痕跡の調査を開始し、試料の分析を行った。一方で、山429

形県で発生した 1833 年庄内（出羽）沖地震について、新規に史料のデジタル・XML 化を行った。
1810 年文化男鹿地震と 1793 年寛政西津軽地震の史料から、「ゆれの強さ」に関する情報による詳細な震度分布図を作成した。これを、既存のこれらの地震に関する研究や、過去に震源域が判っている昭和の日本海東縁部での地震などと比較検討し、文化と昭和の男鹿地震の違いなどを検討した。また、日本海東縁部の地震を総合的に解析可能とするため、波形記録の残存状況調査及び収集を他の調査等と重複しないよう注意して実施し、近畿地方の三重県内の 3 箇所に関して記録を収集した。海外の記録収集に関しては、ヨーロッパ共同事業等の中心として地震波形記録収集だけでなく、文化財保護としても古い地震観測記録データ化を実施しているイタリアの地球物理火山研究所のローマ本部を訪問し、価値がある記録データを収集した。

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