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、平成 23 年度は 50 観測点を新設して合計 350 地点の観測網を構築した。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及び高精度震源決定を行った。解析に稍深発地震データを追加したことにより、ひずみ集中帯下の中・下部地殻構造の解像度が改善された。得られた速度構造と震源分布から地震発生層の弾性波速度の分布を求め、地震発生層の P 波速度下限は 5.4 km/sec になることを示した。その結果を基に地震発生層上面を求め、1828 年三条地震の震央が基盤のトラフ状構造の最深部以外に位置する可能性を示した。変換波を用いたレシーバ関数解析から、ひずみ集中帯下の深部地殻構造を明らかにし、モホ面付近の構造を推定した。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、更にシステム安定動作に向けての監視、及び機能強化を図った。また、海底地震観測によって得られるデータを高精度に解析するために、観測域においてエアガンを用いた人工地震による構造調査を行った。この調査により、得られたデータを精度よく解析することが可能となり、1964 年新潟地震震源域における精度の良い地震活動分布が明らかとなった。またこれらの地震観測データを、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、粟島周辺での微小地震の震源分布などの詳細な地殻活動を明らかにした。
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、比抵抗構造探査装置 1 台を用いて、昨年度に実施した新潟県村上市から福島県相馬市に至る米沢測線で補充的広帯域 MT法観測を 2 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、ならびにその南側にあたる米沢測線の応答関数から予察的な二次元深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。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、断層帯に沿って東に傾き下がる地震波低速度・高減衰域が存在しているこ493

とを確認した。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。2011 年東北地方太平洋沖地震の後、月山付近で地震活動が活発化したが、この場所も深部に低速度域が存在することを明らかにした。この東北地方太平洋沖地震に伴う内陸のひずみ変化の不均質性は浅部の地震波速度構造と良い対応があり、地震時応答は概ね弾性応答で説明できることを示した。一方、宮城県北西部に見られているひずみ集中帯の形成は弾性応答の不均質性では説明できず、非弾性変形が関与している必要がある。これらの結果は、当初考えていたように地殻深部が非弾性変形することによってひずみ集中帯が形成されている可能性が高いことを示している。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 2012 年 1 月までの間に 1252 個の震源を決めところ、石狩低地帯では、北部地域及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、速度構造では石狩低地帯は大局的には低速度で特徴付けられるとともに、その西部では高速度、東部ではより低速度の層が確認された。また、石狩地域の MT 法による比抵抗構造探査では、周囲の海の影響を評価し、その影響を受けたデータを除いて二次元比抵抗構造を再解析し、三次元モデルの初期構造も作成した。石狩平野東縁断層帯の北部地域では断層帯の下部に周囲より比抵抗低い場所があることが推定された。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。GPS の繰り返し観測は順調にすすめられたが、干渉 SAR 解析は昨年まで解析に利用していた ALOS/PALSAR が 2011 年 4月に観測を終了したため、計画を変更し、PS-InSAR による時系列解析を試みた。ノイズを除去しよいデータを得るためにはパラメータの調整が必要であることがわかってきた。これらのデータを解析し総合的解析手法の開発を継続している。
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。GPS 観測からは火口周辺の494

顕著なひずみ変動は観測されていない。微小地震観測からは、湯釜火口の南方の地震活動が 2009 年 7 月から 2011 年 6 月にかけて低調であることが判明し、これが水釜火口北側外斜面の噴気活動が活発な時期と一致している。このことは湯釜火口南方に供給されていた火山ガスが減り、逆に水釜火口北側に多く供給されたと解釈できる。微小地震活動は湯釜北東の地温異常帯から水釜にかけての領域がもっとも活発で、定常的に地震活動が起こっているが、東北地方太平洋沖地震の前後で顕著な変化は認められない。2011 年 5 月 27 日に傾斜変動を伴う火山性微動が発生し、その直後から湯釜南部を中心に地震活動が活発化したが、これは火山ガスが、地表下 1 km にある粘土層に規制されたガス通路に沿って、草津白根火山中腹から山頂域に移動したことによると考えられる。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、三宅島火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、昨年度に引き続き、御嶽山を囲むような機動的集中観測を実施した。本研究で得られた詳細な震源分布をもとに、2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う地震活動度の変化を調べ、御嶽山周辺域の地震活動度に大きな変化がないことがわかった。このことから、少なくとも東北地方太平洋沖地震が御嶽山の火山活動を活性化したことはなかったと言える。また、これらの観測で記録された地震波初動の押し引き分布をデータとし、中小地震から微小地震まで地震のメカニズム解を決定することに成功した。
九州地方では、桜島火山周辺域における広帯域 MT 法連続観測や、霧島火山における広帯域 MT 法観測を行い、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、マグマ蓄積による長波長の不均質構造を推定するとともに、GPS 観測により精密なひずみ速度を求め、その関係を考察した。精細な地震波トモグラフ
ィーを行い、活断層集中域での不均質構造の推定を試みた。阿蘇火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。
そして、得られた地震波形データに対し、精細なレシーバ関数解析を行い、阿蘇カルデラ内外での不均質構造の推定を行った。また、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 GPS 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。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）、福岡県西方沖地震断層近傍の伸張場地震観測装置のデータの蓄積を継続している。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、観測データ取得を蓄積し、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。また、地震発生層の下限をみつもり、断層地域と火山地域では明瞭な違いが見出された。さらに、別府島原地溝帯内で地震発生層の厚さが変化していることが明495

らかになった。
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。六日町から魚沼丘陵・十日町を経て、東頸城丘陵を横断し、高田平野から直江津沖に至る全長 70 km 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。魚沼丘陵東縁の六日町断層は、浅部では西傾斜の高角度で、5km 以深で低角化する。東頸城丘陵の中央部には、5 km 以深で中角度の西傾斜の逆断層が位置し、寺泊層中で低角度のデタッチメント断層となり丘陵東部の短縮変形を形成する。その東端が十日町盆地西縁断層帯となる。海域資料などによれば、直江津沖から東頸城丘陵西部には東傾斜の衝上断層が形成されており、反射法断面ではこの断層に付随する直江津沖の西傾斜の伏在活断層が明らかになった。
平成 23 年度は、庄内沖から秋田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。調査海域北側では、日本海沿岸部に大きな被害を与えた 1983 年に日本海中部地震（M J 7.8）が発生しており、調査海域南側では近年大地震の発生の報告がない地震空白域にあたる。さらに、2011 年 3
月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震（M W 9.0）発生後に、3 月 12 日に秋田沖にて M J 6.4の地震が発生し、地震活動が活発化している。また、調査海域の西側は、大和海盆から日本海盆へ遷移する領域に位置し、日本海の形成や大和海盆及び日本海盆と日本海東縁で発生している地震発生との関係を検討する上で重要なフィールドである。暫定的な解析結果の段階ではあるが、本研究の結果、男鹿半島沖では大陸地殻的な構造となっており、堆積層が厚く、堆積層・上・中部地殻は変形し、背斜や逆断層が多く生じていることが分かった。1983 年日本海中部地震震源域付近は、海洋性と大陸性の遷移地殻内に位置しており、震源域の西端付近には東傾斜の逆断層を伴った背斜の形成が認められる。日本海盆は、測線西端では地殻の厚さが約 9 km 程度で海洋性地殻的な構造となっており、その部分では堆積層・上部地殻は圧縮変形していないが、モホ面が深くなり始める海洋性と大陸性の遷移地殻となる部分から堆積層・上部地殻の変形が生じている。以上の特徴は、これまで 2 か年実施してきた佐渡沖から庄内沖にかけての地殻構造の特徴と異なっており、この地殻構造の違いが日本海東縁で発生している地震活動と変形構造の発達に関係している可能性を示唆する。
平成 23 年 4 月から 11 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 50 観測点において GPS 観測を実施した。このうち、4 観測点については 4 月から 11 月までの約 6 か月、16 点については、6 月から 11 月までの約 5 か月、残り496の点については 9 月から 11 月の 2 か月間の観測を実施し、特に 2011 年 3 月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震の影響の把握に努めた。こうして取得した観測データを周囲のGEONET 観測点 28 点及び IGS 観測点 12 点、別の研究プロジェクトにより設置された連続観測点 20 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。3 月 11 日の地震の影響は本研究対象地域においても顕著で、これまで短縮変形が顕著であったひずみ集中帯において、地震時及び地震後には東西方向の伸張のみが見られている。また、地震発生前には上越・十日町の境界付近に特に短縮変形の集中が見られていたが、地震時及び地震後の伸びはひずみ集中帯の全域でほぼ一様である。このことから、地震発生前に見られていた局在化した短縮変形は、主として非弾性的なプロセスであることが明らかとなった。
こうした観測データを説明するための物理モデルの構築にも着手し、二次元有限要素法によるモデルを構築した。弾性体内に断層位置を仮定したモデル計算により、変形の局在化を示す結果が得られたが、今後、非弾性的な過程を含めてより高度なモデル化を行う必要がある。
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。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、断層を横切る群列ボーリング調査を実施した。またテフラ分析、14C 年代測定などを実施し、地下層序の解明と地層の対比、編年を行った。更に 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。鳥越断層・関原断層などの活断層・活褶曲が複雑に雁行して配列する、長岡市鳥越周辺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、4 か所において掘削深度合計約 100m のオールコアボーリングを掘削し、層相の記載及び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、鳥越断層周辺にあたる長岡市鳥越付近を流下する黒川の沖積低地面下に分布する完新統の層序を明らかにし、地形・地質断面図を作成した。第四紀後期の活動性が十分には明らかとなっていなかった十日町盆地西縁断層帯の変動地形学的調査を行い、活動性評価に資するデータを収集した。空中写真判読により、十日町盆地内の信濃川西岸の河成段丘面の分類を行い、その後、現地での地形測量によって断層の上下変位速度を算出した。
山形県酒田沖陸棚上から 4 本のピストンコア試料を採取し、試料中に含まれる貝殻片、泥炭、木片、堆積物中の有機物による年代測定を実施した。採取された 4 本のコアのうち3 本は、下位に潮間帯の泥層と上位に海成の砂礫層からなる。潮間帯の泥層の上限年代はおよそ 1 万年程度である。潮間帯の泥層の年代測定結果のばらつきは大きいが、コアSakata4 の 85.5 cm の 12,490 年と 143 cm の 12,920 年から、堆積速度は 134 cm/千年程度と速いことが推察される。コア Sakata4 の採取地点の反射記録の“最終氷期浸食面”を覆う層には明瞭な内部浸食面は認められないので、コアで採取された潮間帯の泥層が累重している可能性が高い。“最終氷期浸食面”までの厚さは約 13.4 m（17.9 ms）であるので、134 cm/千年で堆積していれば、約 2 万年前から 1 万年前までの約 1 万年間の堆積物と推定497できる。したがってこの “浸食面”は、最終氷期最盛期に形成されたものとしても問題ないと考えられる。以上から、最近約 1.8 万年間の垂直変位量は最大で約 7 m、変位速度では 0.4 m/千年と推定した。この数字は昨年度、音波探査データから推定した変位速度の 1/3～1/4 であるが、堆積物を採取して年代を決定することによって、変位速度の信頼性を向上させることができた。活動履歴は直接解明することはできなかったが、変位量と断層規模から考えると、最近約 1.8 万年間で 2～4 回程度活動したと推定される。
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、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、所有するボーリングデータの提供を受け、電子化のための整理を行った。秋田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。新潟地域の浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討として、一部地域を対象として平成22 年度に追加されたボーリングデータも含めて地質層序を読み取り、浅部地盤モデルを修正するとともに、山形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 22 年度に作成した山形県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を実施した。
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。2011年東北地方太平洋沖地震後に発生した 4 つの内陸地殻内地震を新たに解析し、これまでに解析したイベントを含み合計 16 本震を含む全部で 356 イベントを対象として、震源特性の評価を行った。震源スペクトル比の推定には、前年度までと同様に、S 波コーダを用いた解析を行った。また、今年度から、本震など規模の大きい地震のスペクトル形状やコーナー周波数の推定精度を高めるため、幾つかのイベントペアに対しては、データセットとして、可能な限り多くの強震記録と、更に F-net 広帯域地震計記録を用いた評価を試みた。
いずれのデータセットによる結果からも、ひずみ集中帯内の地震系列とそれ以外の地震系列の間で、推定された応力降下量の系統的な差は認められなかった。今年度新たに解析した地震について、地震被害に関係する周期帯域までを含む強震波形インバージョンによる不均質すべり分布は現時点で得られていないため、不均質すべり分布の特徴と、本業務で得られている震源特性についての新たな関係は見いだせなかった。従って、震源モデル構築においては既往の地殻内地震の震源モデルパラメータ設定が利用できる。
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、震源断層モデル及び地下構造モデルの改良を行った。震度インバージ
ョン解析による震源断層モデルの改良に向けて、史料にある被害記録から推定された地表の震度データに対する表層地盤の影響を評価するために、被害地においてポータブル加速度計を用いて微動探査を実施した。また、推定される震源断層について北西傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状をモデル化し、史料にある地震被害から推定された地表の震度データ、及び表層地盤モデルの整理を行った。地下構造モデルの改良にあたっては、既存の地下構造モデルを初期モデルとして、当該地域に認められる中央丘陵西縁部断層、長岡平498

野西縁断層帯、新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層、越後平野東縁断層帯の逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを構築した。これらの断層により対象地域を 5 つのブロックに区分し、本プロジェクトで実施された構造探査のほか、既存のボーリング調査、基礎試錐データ、地質情報を用いて、それぞれのブロックごとに地下構造モデルを作成し、自然地震観測記録の解析から得られる R/V スペクトル比や微動アレイデータから得られる位相速度を用いて精緻化を行った。逆断層構造を取り入れて構築した地下構造モデルを用いて、中越地域及び中越沖地域で発生した中小地震の再現計算を行い、逆断層構造を考慮しないモデルによる計算波形との比較から逆断層構造による計算波形の特徴を確認し、また、観測記録との比較によりモデルの妥当性を検証した。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。
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 22 年度以前にデジタル・XML 化した 1833年庄内（出羽）沖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、地震史料データベース及び震度データベースの構築に向けて、平成 21 年度にデジタル・XML 化した 1751 年越後高田地震について、校訂作業済み史料の分類を行った。さらに、ひずみ集中帯における地震・津波に関して、現地において歴史記録や地形・地質学的痕跡の調査・検討を実施した。これらの結果に基づいて、信頼性の高い被害分布・震度分布を推定し、震源断層を特定するための有用なデータを作成した。これらのデータは、本年度構築した地震史料データベースに反映されている。加えて、1762 年佐渡地震等、山形県から新潟県沿岸で発生した地震を中心として、新たな史料の収集や史料のデジタル・XML 化を実施した。
1762 年宝暦佐渡地震の史料から、「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。更に津波の史料や、既存のこ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た。また、解析済みの 15 地震に関して、最近公表された史料の情報を解析し、これまでの結果に影響があるかを確認した。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、神戸海洋気象台の記録を収集した。海外の記録収集に関しては、オセアニアにおける記録状況を Prof. Knopoff の追悼集会の折に情報収集した。

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