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、及び、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及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 年度から展開している 350 観測点のオフライン地震観測装置を回収し、観測網の撤収を行った。
このオフライン地震観測から得られたデータと高感度地震観測網 Hi-net のデータを併せて処理し、観測対象領域全域における高精度三次元地下構造を推定した。得られた速度構造から厚い堆積層の下で広範囲に広がる高速度領域の存在が明らかとなり、トラフ状構造に沿って基盤構造の違いがあることがわかった。2004 年新潟県中越地震の本震断層はこの高速度領域内で発生し、その断層南端は領域の境界によって限られており、地震発生が基盤構造に依存していることを示唆する。また 2011 年長野県・新潟県県境付近の地震を含む
近年発生した新潟周辺のひずみ集中帯における被害地震は、複数のブロックが同時にもしくは短い時間差を持って破壊するという共通点がある。このことは、当初想定していたようにひずみ集中帯下には既存のブロック構造が存在し、ブロック単位で破壊を引き起こしていると考えられる。また本年度は非弾性の三次元分布を明らかにするために減衰トモグラフィー解析を行い、ひずみ集中帯下の減衰構造を明らかにした。それによると高速度領域は低減衰、新潟平野下の低速度領域は高減衰といった対応が見られた。海域では、平成
22 年度に 1964 年新潟地震震源域に敷設した機動観測型海底ケーブル・インライン式地震計の海底地震観測を継続して実施した。また、粟島ケーブル式海底地震計観測システムのケーブル陸揚げ地点において、ダイバーによる海岸から水深 20 m までの浅海部ケーブル敷設状況の調査を行った。平成 23 年度に行われた人工地震による構造調査のデータを解析することにより、海底ケーブル・インライン式地震計のセンサー3 成分の方向の推定を行った。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、昨年度に引き続き新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線データについて 2 次元解析を実施し、2 次元深部比抵抗構造を決定した。また、庄内平野－新庄盆地周辺部における 5 測線の MT 法応答関数ならびに鉛直－水平磁場間の応答関数を用いた 3 次元インバージョン解析を開始し、地域の広域
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的 3 次元比抵抗構造の推定を目指した。一方、東北地方日本海沿岸の庄内平野東縁断層帯とその周辺地域での観測を継続し、庄内平野東縁断層帯に沿って東に傾き下がる地震波低速度域が存在していることが、地震波干渉法による解析結果でも裏付けられた。またこの領域は高 V P /V S 域となっていることも確かめられた。このことは、ひずみ集中帯の生成原因が地殻下部の非弾性変形に起因していることを強く示唆する。一方、2011 年東北地方太平洋沖地震による応力変化に対する内陸のひずみ応答の解析から、本研究の解析領域を含む日本海東縁でのひずみ集中帯形成には、浅部の低弾性の媒質の影響が大きいことが指摘されている。しかしこれは深部の非弾性変形の存在を否定するものではなく、今後、時間をかけて余効変動を解析することにより、地下深部の非弾性変形が浅部の応力集中を生み出すという当初のモデルの正しさが、より明確な形で証明されるものと期待される。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て実施したところ、石狩低地東縁断層南部の断層ラインよりも東側で地震活動は活発であることが分かった。ま た 、 P 波 速 度 構 造 に よ り 石狩低地ひずみ集中帯は、西部の高速度域と東部の低速度域との間の明瞭な構造境界に位置しており、このような構造境界がひずみを集中させる機構の背景であると考えられる。M T 法 に よ る 比 抵 抗 構 造 探 査 の結 果 、 西〜北側の高比抵抗域と南東部の低比抵抗域との間に広域的な構造境界が存在し、その付近には局所的に比抵抗の低い流体の豊富な領域があり、弱部を形成していると推定される。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
地震観測を継続し、高精度の震源分布と地震メカニズム解の詳細な解析により活断層の深部構造を推定するとともに、詳細なレシーバー関数解析及び自然地震を用いた反射法解析により、琵琶湖西岸の活断層集中域での不均質構造の推定を試みた。
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、樽前山及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 繰り返し観測及び干渉 SAR 解析を行ったところ、目立ったマグマ蓄積のパターンが得られなかったことから、現在両火山は静穏期にありマグマ活動による地殻変動は検出限界以下であると考えられる。検出能力の評価を行ったところ、マグマ貫入のステージにおいては SAR 干渉解析と繰り返し GPS 観測の検出能力は同程度であるが、ダイク貫入ステージでは SAR 干渉解析の方が検出能力に優れることがわかった。
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を開始し、地震火山観測用計測ユニットを設置して地震観測データを伝送した。また GPS 観測点 1 点を設置し、観測を開始した。これまで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、富士山、三宅島、御嶽山で調査観測を実施した。草津白根山においては、その山頂周辺に整備された活動火口観測システムによる水位・水温・降水量等の連続観測を引き続き実施し、これらと火山ガス、湖水・温泉水などの化学組成などの繰り返し観測及び地殻変動観測・微小地震観測から、ひずみ集中による地殻活動と527

それに連動する地殻内流体の変動を捉えることを目的とした。2009 年 7 月ころから湯釜南方の地震活動が低調化しているのと同時期に、水釜北噴気では噴気温度の上昇が観測されている。また、2011 年夏頃には水釜北噴気は閉塞したが、これ以降地震活動が活発化している。湯釜湖水の化学組成も地震活動が低調な時期に各陰イオン成分濃度が上昇している。
これらの結果は、湯釜直下にあると推定されている熱水貯留層からのガスや熱水の放出経路が一時的に確立されたことで、熱水貯留層周辺で地震を発生しにくくなった可能性がある。富士山周辺域における広帯域 MT 法観測ならびに広帯域 MT 法連続観測、三宅島、浅間山における自然電位マッピング観測を行い、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、構造的弱点における地震活動把握のため、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及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 データを全て加えて、御嶽山周辺で発生した地震の震源決定解析を実施した。また、これらのデータに平成 20 年度～23 年度夏期に行った集中観測データを加え、これらの観測で記録された地震波初動の押し引きデータから御嶽山周辺で発生した地震のメカニズム解を決定した。その結果この地域では NW-SE 方向に P 軸を持つ横ずれ断層型と逆 断 層 型 の 地 震 メ カ ニ ズ ム 解 が 卓 越 し て い る こ と が わ か っ た 。 こ れ ら の デ ー タ を 用 いてCMT データインバージョン法及び地震メカニズムトモグラフィーを行い、御嶽山周辺域の三次元応力場及び間隙流体圧場の推定を行ったところ、御嶽山東麓の群発地震発生域付近に高圧間隙流体域が存在することもわかった。また、近接する地震ペアの P 波走時差と S波走時差を複数用いて微小領域内の V P /V S を推定したところ、御嶽山東麓の群発地震発生域付近では高 V P /V S 域であることがわかった。
九州地方では、桜島、霧島山周辺における広帯域 MT 法連続観測を行い、火山流体の存在と移動・その変化の検出を図った。また、桜島・姶良カルデラ周辺においても、精細な地震波トモグラフィーを行い、火山地域での不均質構造の推定を試みた。また、新規に GNSS観測装置を導入して地盤変動観測を稠密に行うことによりひずみ速度の空間分布と不均質構造との関係を考察した。阿蘇山周辺の地殻や上部マントルの不均質構造を捉えるため、阿蘇カルデラ内外における機動的地震観測を継続した。精細なレシーバー関数解析を行い、阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行った。マグマ蓄積と周辺応力場との関係を明らかにするための地盤変動観測を継続し、不均質構造が応力分布に与える影響を考察した。
得られたデータを総合して、活断層集中帯及び火山周辺のひずみ速度の速い地域におけるひずみ蓄積と地震発生メカニズムの解明を目指した解析を行った。別府島原地溝帯に設置した GPS 受信機（伸張場地殻変動検出装置）、機動的地震観測装置及び福岡県西方沖地震断層近傍の伸張場地震観測装置による観測を継続し、得られたデータを処理解析した。特に、配備した地震計 10 台を展開して安定したデータを取得できた。取得したデータよって，別府島原地溝帯を中心として九州地域の、ひずみ速度分布、応力分布、地震発生層の厚さ分布、平均的間隙水圧分布を求めた。GPS 観測によって別府地域に大きなひずみが集中しており、そこでは微小地震活動が高いことが明らかになった。この地域は地震発生層の厚さが他の地域と比べて薄く、このためにひずみ速度が大きくことが示された。この結果は応力比の空間変化からも支持され、ひずみ集中メカニズムが定性的であるが明らかになった。
さらに、間隙水圧は断層地域で高い結果が得られ、地震発生特性との関連が示唆された。
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・収集を行い、データベースの運用を継続した。また、データを効率的に流通させるためのデータ利用システムをデータサーバ上に構築した。
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。長野県下高井郡奥志賀高原から飯山を経て、北部フォッサマグナを横断し、糸魚川-静岡構造線を越えて小谷に至る全長 61km の区間について、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。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。信濃川断層帯は、西に 20 度程度の傾斜を示す逆断層で、深さ2.5km ほどで 35 度程度に傾斜を増大させる。北部フォッサマグナの新第三系の褶曲形態と、善光寺地震の被害分布を考慮すると、この断層は大局的には東傾斜の主断層のウェッジスラストを構成していると推定される。北部フォッサマグナには、海水準下 5km 程度まで新第三系堆積物が分布し、褶曲している。この堆積盆地の西部では、小谷-中山断層の北東延長の断層で 4km ほどの垂直変位を示し、新第三系の堆積盆地を規制した主要な断層となっている。糸魚川-静岡構造線は、東側低下の 1km 程度の垂直変位を示すものの、新第三系堆積盆地への直接的な関与は少ない。新第三系堆積盆地の形成に大きく関わった断層は小谷中山断層とその延長である。
平成 24 年度は、秋田沖から西津軽沖にかけての海域において、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。本研究で得られた結果として、まず、秋田沖・西津軽沖大陸棚や西津軽海盆では、島弧地殻的な構造を形成しており、活構造の発達が認められる。地殻構造の特徴は南部における佐渡海嶺～新潟沖・山形沖大陸棚に至る海域とほぼ同様である。それに対して、日本海中部地震震源域付近に沿って分布するひずみ集中帯は、地殻構造が海洋性と大陸性の中間的な特徴（遷移地殻）となっている。この領域内で、日本海中部地震は発生し、ひずみ集中帯に沿った短縮変形した構造も認められる。特に顕著であるのは震源域の西縁に沿った構造で、東傾斜の逆断層を伴った背斜が発達し、一部の測線ではそれに対応した明瞭な反射面を地殻内にイメージすることができた。この反射面は、地殻の厚さが東側へ向かってさらに厚く変化している部分に位置し、海陸統合処理による日本海中部地震の余震分布とも非常によく対応していることから、日本海中部地震の震源断層である可能性が高い。さらに、日本海中部地震震源域から西に位置する日本海盆南東部（松前海台と大和堆の間）にもひずみ集中帯が分布しているが、地殻構造は日本海中部地震震源域付近よりさらに地殻が薄くなっていき、海洋性地殻的な構造へと近づいていく。この海域で発達している背斜は、その構造に対応する断層と見られる反射面が地殻内にイメージされ、一部はモホ面近傍まで達している。
このひずみ集中帯の領域からさらに西側の日本海盆に至ると、ほぼ典型的な海洋性地殻の構造になり、短縮変形した構造はなくなる。
平成 24 年 4 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 47 観測点において GPS 観測を実施した。こうして取得した観測データ
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を周囲の GEONET 観測点及び IGS 観測点と合わせて解析し、精密な日座標値を算出した。得られた座標時系列は、2011 年東北地方太平洋沖地震の余効変動が当地域においても継続していることを明瞭に示すものであった。変形の詳細な分布に注目すると、この地震の地震時地殻変動による変形は、ひずみ集中帯内部でほぼ一様に分布していたが、最近 1 年間の余効変動では不均質な変形分布が見られるようになってきており、リソスフェアのレオロジー構造もしくは断層の摩擦特性を反映している可能性がある。さらに、ひずみ集中帯の地殻変動分布を理解する目的で、運動学的なモデルを構築した。当地域で見られる顕著な水平短縮変形及び沈降運動は、東西の弾性的な地殻ブロックの収束運動が定常的な断層すべりによって解消されるモデルで再現可能である。このことは、測地観測で得られる地殻変動の大部分は、こうした長期的な非弾性変形を反映しており、地震発生につながる弾性変形は二次的な効果を持つに過ぎないことを示している。
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及び強震動予測を行う上で重要である。そのため、陸域及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。陸域では、第四紀後期の活動性に関わる資料が十分ではない
高田平野東縁断層帯において、活動性評価を行うために必要な資料を得ることを目的として、23 年度から断層を横切る群列ボーリング調査を実施し、24 年度はさらに追加掘削を行った。また潟町砂丘下に分布する海成層の分布高度とその年代解明のために、掘削を行った。各コアでは 14C 年代測定、テフラ分析を実施し、地下層序のさらなる解明と地層の対比編年を行った。さらに 22 年度に実施した断層隆起側の海成段丘面の編年資料と比較して、後期更新世における高田平野東縁断層帯の変位量、平均変位速度を明らかにした。長野盆
地西縁断層帯を対象として、従来詳細が不明であった平均変位速度の解明を目的とする変動地形学的調査を実施した。飯山市街地においてはオールコアボーリングを群列で 5 本掘削し、記載を行って地質断面図を作成した。飯山市静間ではピットを、中野市草間ではオールコアボーリングをそれぞれ掘削し、記載を行った。編年に関してもテフラ分析と放射性炭素年代測定を実施し、平均変位速度や段丘面の離水時期に関する検討を行った。完新世の活動性に関するデータの乏しい越後平野東縁断層帯において変動地形調査を行い、活動性評価に資するデータを取得した。空中写真判読によって新たに認定された新潟県三条市月岡の段丘地形について、平成 20 年度に行われた浅層反射法地震探査結果と併せて検討した結果、段丘の離水が越後平野東縁断層帯の活動と密接に関係している可能性が高いことが判明した。地層の変形構造や堆積年代を解明するために、6 本のオールコアボーリングを掘削し、層相解析・放射性炭素年代測定を行った。その結果、段丘面の離水時期（＝越後平野東縁断層帯の最新活動時期）が完新世の後期であることが明らかとなった。
海域では、中越沖、新潟沖、粟島周辺、酒田沖、秋田沖の沿岸海域分布する活断層について、今までの調査結果に基づいて活動度をまとめた。変位速度が最も大きいのは新潟沖の角田山東縁断層の海域延長部で、変位速度は 3 m/千年に達する可能性がある。秋田沖の活断層の変位速度は 1 m/千年前後である。粟島付近の活断層は約 0.5 m/千年の変位速度を持つ。粟島南方沖での詳細な地形調査によって 1964 年新潟地震時の海底の変位が現れた範囲が震源域の一部に限られることが明らかになった。酒田沖の活断層の変位速度は約 0.4m/千年と推定されたが、最終氷期の浸食面は明瞭ではなく、さらに詳しい調査が必要であ530る。また、2007 年中越沖地震の震源域では、震源断層につながると考えられる背斜構造の隆起速度が約 0.4 m/千年と推定したが、他の断層の変位速度推定方法とは異なることから、単純に比較することは難しい。さらに、沿岸域だけでなく、日本海東縁海域の海岸から約100 km 沖合までの範囲について、既存データを活用して活断層図を作成した。
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、及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、秋田県及び山形県の自治体より提供を受けた 700 本のボーリングデータについて、デジタル化及びデータベースへの登録を行った。秋田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 23 年度に作成した秋田県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を実施した結果、初期モデルの修正が必要な地点が抽出された。また、平成 23 年度に新潟県地域の一部地域を対象として実施した浅部地盤初期モデルの修正の対象地域を拡張するとともに、微動観測データ及び地震観測データも用いたインバージョン解析により、浅部・深部統合地盤初期モデルを修正した。これらの検討結果として新潟県、山形県、秋田県で別々に作成されたモデルを統合し、一つのモデルとした。
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
23 年度までの解析結果の信頼性をより向上させるため、多数の強震記録や広帯域地震計記録を吟味して震源特性の再解析を行った。推定された応力降下量は、平成 23 年度までの結果と比べて、イベントごとのばらつきが小さくなった。本震の応力降下量はその地震系列において、最大もしくは大きい方に位置する。ひずみ集中帯内外の地震系列及び本震によって、推定された応力降下量の系統的な差は認められず、本震の断層タイプによる違いも見られなかった。また、規模の大きな地震について、強震波形インバージョン等による不均質すべりモデルを 14 地震、広帯域強震波形モデリングによる強震動生成領域モデルを15 地震収集した。これらを相互に比較した結果、S 波コーダスペクトル比から推定した本震のコーナー周波数から見積もられる断層面積（クラック面積）は、不均質すべりモデルから抽出される破壊面積に対応していることがわかった。以上のことから、内陸地殻内地震の強震動予測のための特性化震源モデル構築としては、ひずみ集中帯内外の区別なく既往の内陸地殻内地震の震源モデルパラメータ（断層面積、アスペリティ面積等）の設定を用いることが良いと考えられる。
最後に、ひ ず み 集 中 帯 で 発 生 す る 地 震 に 対 す る 強 震 動 予 測 の 高 度 化 の た め 、1828 年三条地震を対象として、地下構造モデルの改良を行うとともに、強震動評価を実施して震源断層モデルの検証を行った。平 成 23 年 度 ま で に 得 ら れ た 逆 断 層 構 造 を 取 り 入 れ た 三 次
元 地 下 構 造 モ デ ル を 初 期 モ デ ル と し て 、自 然 地 震 の 観 測 記 録 を 用 い た スペクトルインバージョンにより改良を加え、中小地震の再現計算により地震基盤から工学的基盤までの地下構造モデルの妥当性を検証した。得られた地下構造モデルを用いて、南東傾斜断層モデル及び北西傾斜断層モデルに対して周期 0.1～20 秒の広帯域において詳細法による強震動評価を実施し、予測震度分布と史料の被害記録から推定された震度データとの比較、及 び531

予 測 地 震 動 の 粒 子 軌 跡 と 史 料 に 記 載 さ れ た 地 震 動 の 特 徴 と の 比 較 か ら震 源断 層モ デルの検証を行った。
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、平成 20 年度以降にデジタル・XML 化した 1828年越後三条地震・1751 年越後高田地震・1802 佐渡小木地震等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や再校訂の作業を行った。これらの作業の結果に基づいて地震史料データベースの史料データ（XML 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、ひずみ集中帯で発生した 1714 年小谷地震・1762 年佐渡地震・1858 年大町地震について、平成 20 年度以降にデジタル・XML 化した史料の校訂、データベース化を行うとともに、新たな史料を収集して史料データの追加を行った。以上の成果に基づいて、地震史料データベースを修正し、画像データ等との統合作業を行った。さらに、この地震史料データベースを用いて信頼性の高い史料を選び出し、ひずみ集中帯で発生した歴史地震の被害分布・震度分布を推定して、震度データベースを構築した。このように個別に構築した地震史料データベースと震度データベースを組み合わせて「ひずみ集中帯歴史地震データベース」を作成した。
1802 年享和佐渡小木の地震、1627 年寛永松代、1826 年文政飛騨の地震、1706 年宝永鶴岡の地震の各史料から、「揺れの強さ」に関する情報による詳細な震度分布図を作成した。
更に津波の史料や、既存研究や、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た。史料の検討から、1627 年寛永松代の地震は、いわゆる幽霊地震であり、別の地震の記録の年月違いによる実在しない被害であることが判った。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、松江地方気象台に保管されている記録を収集した。
海外の記録収集に関しては、オーストラリアで最も古い地震観測所であるリバビューの現地調査及び記録保管場所での波形データ収集を行った他、デビルトの波形データと、北米において地震計の特性データなどを収集できた。

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