3.6 プレート・断層構造研究(1) 業務の内容(a) 業務題目「プレート・断層構造研究」(b) 担当者
所属機関
独立行政法人海洋研究開発機構

役職

氏名

プロジェクトリーダー

金田 義行

プログラムディレクター

小平 秀一

チームリーダー

三浦 誠一

技術研究副主任

仲西 理子

技術研究副主任

山下 幹也

技術研究副主幹

海宝 由佳

技術研究主任

石原 靖

研究員

高橋 努

独立行政法人防災科学技術研究所

主任研究員

汐見

勝彦

地震・火山防災研究ユニット

主任研究員

武田

哲也

主任研究員

浅野

陽一

主任研究員

木村

尚紀

主任研究員

齊藤

竜彦

主任研究員

松澤

孝紀

主任研究員

松原

誠

主任研究員

上野

友岳

主任研究員

木村

武志

研究員

田中

佐千子

地震津波·防災研究プロジェクト
地球内部ダイナミクス領域(c) 業務の目的
サブテーマ１の防災・減災対策の実効性を検証するためには、地震発生の連動の範囲や地震や津波の時空間的な広がりを見積もる必要がある。このため、稠密な地下構造調査と稠密
地震観測による大津波の発生要因となる南海トラフのトラフ軸付近の詳細構造を得てすべり履歴の解明を図る。
地震発生全域、特に知見の不足する九州、隣接する南西諸島海溝までの地震発生全域における地震発生帯のイメージング及び海陸境界域深部構造イメージングを行って、地震発生帯のプレート形状及びプレート境界の物性を把握し、地震発生帯のプレート形状及び物性の詳
細、陸側プレートとの相対的な位置関係等を把握する。得られた成果は他の観測研究成果との整合性を確認し、シミュレーション研究の項目に提供する。
(d) ８か年の年次実施業務の要約
基本的に前半の４年を震源モデル構築の準備と予測計算のため、基礎データを取得する。
242

後半の４年は国レベル、地方行政レベルの現実的な防災・減災のための予測の再計算などに資する、不足しているデータを取得する。
平成 25 年度：
南海トラフの前縁断層イメージと南西諸島海域での構造イメージを得た。
平成 26 年度：
南海トラフ域の前縁断層イメージと地震発生帯の浅部・深部の構造を解明する。
平成 27 年度：
西部南海トラフの前縁断層構造イメージ、南西諸島北部の構造イメージを得る。
平成 28 年度：
西部南海トラフの前縁断層構造イメージと四国中部とトラフ軸近傍および微動発生域のプレート物性情報を得る。
平成 29 年度：
中部南海トラフの前縁断層構造イメージ、沖縄本島南方の構造イメージを得る。
平成 30 年度：
中部南海トラフの前縁断層構造イメージ、トラフ軸域と四国東部の微動発生域のプレー
ト物性情報を得る。
平成 31 年度：
東部南海トラフの前縁断層構造イメージ、沖縄本島北方のプレート形状イメージを得る。
平成 32 年度：
東部南海トラフの前縁断層構造イメージ、トラフ軸近傍と紀伊半島で微動発生域のプレート物性情報を得る。
(e) 平成 25 年度業務目的
地震発生の連動の範囲や地震や津波の時空間的な広がりを見積もるために、内閣府が最大級の南海トラフ地震を評価した結果改めて広がった地震発生域の、地下構造の特性を明らかにする。また、ほとんど知見のない九州から南西諸島海域にかけての沈み込み帯の構造を明らかにし、地震発生の構造的な背景を明らかにする。
(2) 平成25年度成果① 海域におけるプレート・断層構造調査（南海トラフ軸部の構造イメージングと南西諸島海溝周辺（八重山諸島域）の構造イメージ取得）(a) 業務の要約
今年度は、6.25m 間隔 176 チャンネルのストリーマケーブルを用いた高分解能反射法探査、
海底地震計 60 台及び 444 チャンネル 6000m 長のストリーマケーブルを用いた大規模構造探査、
海底地震計 30 台による約３ヶ月にわたる自然地震観測を行った。海底地震計の設置期間をカバーするように、石垣島、宮古島などで陸上にも臨時観測点を設置した。
日向灘～西部南海トラフでの前縁断層構造イメージを得るため、今年度は高知沖の南海トラ
フにおいて、トラフに直行する８本の測線上で総延長約 247km の稠密な高分解能反射法探査を実施した。
243

また、南西諸島南部のプレート形状イメージを得るため、フィリピン海プレート-琉球海溝沖縄トラフに至る大規模構造探査として、島弧に直交する約 390km の測線に海底地震計 60 台を設置し、屈折法地震探査および反射法地震探査を行った。沖縄トラフ西端においては、更に140km の反射法地震探査を行った。また同海域において、海底地震計 30 台を数 km 間隔で設置し約３ヶ月間の自然地震観測を行った。自然地震観測期間中には、南西諸島の陸域においても自然地震の臨時観測点を設置し、海陸での統合的な自然地震観測を行った。
(b) 業務の実施方法
日向灘～西部南海トラフでのトラフ軸近傍での前縁断層構造イメージを得るため、高知沖において、(独)海洋研究開発機構の海洋調査船「かいよう」KY13-11 航海（2013 年８月 23 日
～９月２日）により、稠密な高分解能反射法探査(PMCS)を実施した。 測線はトラフに直行する８本、総延長約 247km である(図３－６－①－１)。この調査は微細な構造を対象とするため
総容量 380cu.in の４台のエアガンを 2000psi の高圧で運用する高周波な音源を制御震源とし、ストリーマー受信間隔 6.25m のシステムを使用した。発振間隔は 37.5m、データサンプリング
間隔は 1msec と、空間的、時間的に密なデータを得られる。
また、南西諸島南部のプレート形状イメージを得るため、海洋研究開発機構の深海調査研究船「かいれい」KR13-18 航海（2013 年 11 月 17 日〜12 月 14 日）にて、大規模構造探査を実施した。本調査では、フィリピン海プレートから琉球海溝-沖縄トラフに至る島弧に直交する約390km の測線に海底地震計 60 台を設置し、屈折法地震探査および反射法地震探査を行った。
沖縄トラフ西縁においては、トラフに直交する測線で 140km の反射法地震探査を行った（図３－６－①－２）。この調査は島弧深部に至る大規模な構造を対象とするため、「かいれい」
搭載の地震探査システム(MCS)(Miura et al., 2009)を使用している。制御震源は総容量 7800cu.inの大容量チューンドエアガンで圧力は 2000psi、長大マルチチャンネルハイドロホンストリー
マケーブルは 444 チャンネル 6000m 長である。
MCS データサンプリング間隔は２msec である。
屈折法においてはより深部を狙うため、海底地震計（OBS）を併用した。
発振間隔は、OBS 併用の屈折法探査においては 200m、MCS のみの反射法探査においては、
発振間隔 50m とした。なお屈折法探査を行った同じ測線上で、別途反射法探査を実施している。
本調査で使用した海底地震計（東京測振製 TOBS-24N 型）は、３成分受振器（固有周波数
4.5Hz）とハイドロフォンで構成され、200Hz サンプリングで連続記録されている。屈折法地震探査データについては、地震探査調査終了後に観測した記録を SEG-Y フォーマットデータ(Society of Exploration Seismology 規格)に編集した。
反射法探査データは、探鉱器を通して SDLT
テープに SEG-D 形式(Society of Exploration Seismology 規格の地震探査用フォーマット)で記録し、船舶に設置の GPS から得られた位置情報などを併せ SEG-Y 形式に編集された。船上にてノイズ除去などのデータ編集の後、航海終了後に反射断面を作成した。
同航海では、同じく南西諸島南部に海底地震計 30 台を設置して、自然地震観測も行った（図３－６－①－２）。自然地震観測用の地震計は、南西諸島南部の海溝陸側斜面から島弧をカバーするよう均等に設置され、約３ヶ月の観測ののち、海洋研究開発機構の深海調査研究船「かいよう」KY14-03 航海（2014 年２月 17 日～２月 27 日）にて回収した。
244

また、南西諸島の陸上において、臨時観測点を設置した。設置期間は 2013 年 10 月より、2014年３月とし、海底地震計の設置期間をカバーできるような観測データを得た。

図３－６－①－１
四国沖における KY13-11 高分解能反射法地震探査測線。南海トラフ軸付近を10km 間隔で稠密にカバーする８測線でデータ取得を行った。

図３－６－①－２
南西諸島南部を、海溝から背弧までカバーする、KR13-18 屈折法地震探査（青線）と反射法地震探査（マゼンダ線）測線、及び OBS 設置点。
白点は構造探査用 OBS、水色が自然地震観測用 OBS。赤丸は同時期に設置された自然地震観測用の陸上の臨時観測点。

245

(c) 業務の成果
1) 稠密構造調査（PMCS）
高知沖の南海トラフ軸部において、高分解能 MCS 調査を実施した。南海トラフの軸部に沿って、沈み込み形態のバリエーションが認められ、沈み込み形態が一様でないことを示唆する。
高知沖の南海トラフ・トラフ軸を横断する８測線で高分解能反射法地震探査を実施し、沈み込む以前の基盤隆起を示唆する四国海盆の堆積層下部が、基盤に onlap する構造が確認された。また deformation front より海側のトラフ内に、地形には現れない新しい断層の存在が明らかになった。今回の測線間隔である 10km 以下のバリエーションにあたる、特にローカルな構造の見られた記録断面の例と（図３－６－①－３）各測線の記録断面（図３－
６－①－４）を示す。

図３－６－①－３ 高知沖の PMCS 探査時間記録断面例の例。縦軸は往復走時。このようなローカルな構造は、トラフ沿いに細かい構造バリエーションがあることを示す。

246

図３－６－①－４ 各測線の PMCS 探査時間記録断面、縦軸は往復走時。測線名については、図３－６－①－１を参照。
247

2) 屈折法探査（OBS）
南西諸島南部を横断する測線 YA05 を設定した。（図３－６－①－５）
海溝陸側斜面の記録では沈み込む海洋プレートを通る見かけ速度８km/s 程度の屈折波が海溝軸から陸側に、60km 程追跡できる。海底地形の急変する測線のため、速度の意味についてはこの船上記録だけでは議論できないが、MCS 船上記録においても同様に海洋プレー
ト上面の反射面が 100km 近く追えることから、両者の組み合わせにより、沈み込むプレー
トの上面形状及び上盤の速度構造について明らかになることが期待される。背弧側の記録
では、見かけ速度の遅い波から、島弧に向かって水深の急変を含め複雑な構造変化を伴って島弧の地殻が厚くなる様子が推測される。また、背弧側、島弧側双方で、屈折波に加えて明瞭な反射波が後続波として現れているため、背弧のモホ面での速度変化など、より詳細な構造を得られる事が期待される。（図３－６－①－６）。

図３－６－①－５波形例を示した OBS の位置248

図３－６－①－６ 南西諸島南部の OBS 記録断面例。縦軸は往復走時。マントルの一般的な速度である見かけ速度８km/s が水平になるよう、距離に応じた速度リダクションを施している。
3) 反射法探査（MCS）
屈折法測線 YA05 と同一の測線上で MCS 調査を行った。また、沖縄トラフ西端から島弧にかけた
YA01 の調査を行った。
（図３－６－①－７）YA01
は、島及び浅瀬を避け屈曲している。
南西諸島海溝陸側斜面では、沈み込むプレート
上面が水深 2000m 付近まで追跡できる（図３－６－①－８）。沖縄トラフ側では、トラフ南部の中央を横切る測線ではトラフ軸に向かう基盤の落ち込みや層厚の厚化が見られる（図３－６－①－９）。
トラフ西端では、小断層が発達しており、表層堆積物を切って海底面に達する断層も目立つ（図３－６－①－１０）。

図３－６－①－７
反射法探査断面の作図範囲

249

図３－６－①－８ 南西諸島海溝陸側斜面の MCS 記録。YA05 測線の海溝側斜面にあたる。船上記録による時間断面で、目盛は往復走時１秒、図の上端は１秒、下端が 11 秒。海洋プレート上面の反射波と見られるフェーズが、海溝軸から 100km 近くトレースできる（矢印）。

図３－６－①－９ 沖縄トラフ中央部を横断する MCS 記録。YA05 測線の背弧側にあたる。時間
断面で、目盛は往復走時 0.1 秒。トラフ軸に向かう基盤の落ち込みやなめらかな層厚の厚化が見られ、地表近くの反射面は連続的。

図３－６－①－１０ 沖縄トラフ西端を横断する MCS 記録。YA01 測線の背弧側にあたる。時間
断面で、目盛は往復走時 0.1 秒。トラフ中央に位置する YA05 測線に比べ、一部は地表付近にも達する小断層群が発達している（例：矢印）。
2504) 自然地震（OBS 及び陸上臨時観測）
沈み込むフィリピン海プレート内で発生した地震では、島弧背弧側の観測点で系統的に小さな振幅の S 波が観測され、島嶼部の地殻や最上部マントルに高減衰域が存在する可能性を示唆する。また海溝軸より南側に設置した海底地震計では陸側に比べて大振幅の S 波が観測され、沈み込むフィリピン海プレート内を多重散乱して伝わった波群と考えられる（図３－６－①－11）。

図３－６－①－11 海底地震計に記録された自然地震波形例 (a)震源および観測点の分布。星印が震源、黄四角が海底地震計と陸上の臨時観測点の位置を表す。(b) 図中の赤四角の観測点で得られた水平動の速度波形。時間軸（横軸）の１目盛りは１秒を表す。
(d) 結論ならびに今後の課題
高知・室戸沖付近で稠密な地下構造調査を行い、大津波の発生要因となる南海トラフのトラ
フ軸付近の詳細構造とその変化を捉えることができた。連動塒に破壊の鍵となる室戸沖の西側において、沈み込み形態のバリエーションを捉えた。今後も引き続き、南海トラフ軸部において稠密調査を続ける。
南海トラフの地震発生域に隣接する南西諸島海溝南部において、地震発生全域における地震
発生帯のイメージング及び海陸境界域深部構造イメージングを行って、地震発生帯のプレート
形状及びプレート境界の物性把握に繋がる波線伝播などの特徴を捉えた。
今後は引き続き、後続の年度において、南西諸島海溝南部や知見の不足する九州域においで同様のイメージングを行い、南海トラフの地震発生域全域及び隣接する南西諸島海溝南部において、地震発生帯のプレート形状及びプレート境界の物性を一連のものとして把握する。

251

(e) 引用文献
1) Miura, S., A History of JAMSTEC Seismic Data Acquisition System, JAMSTEC Report R&D,
Special issue, pp81-87, 2009.
② 自然地震・構造探査を用いた構造解析(a) 業務の要約
沈み込むフィリピン海プレートの形状や陸側プレートとの相対的な位置関係の把握、
深部低周波微動等の発生位置の詳細決定や発生メカニズム解明等を通じて、南海トラフ
地震震源域の深部境界に関する情報の高精度化を行うことを目的に、四国西部を対象とした臨時機動地震観測（以下、臨時観測）を開始し、予備的なデータ回収を行った。
(b) 業務の成果
四国西部で発生している深部低周波微動源ならびに微小地震震源の高精度決定を行うため、当該地域を対象とした稠密な臨時観測を計画した。観測測線の選定に際しては、
以下の４つの点に留意した。
・自然地震データを用いた構造調査に資するデータを得ること。
・過去の構造探査データを有効活用すること。
・深部低周波微動の発生と地下構造の関連性に関するデータを得ること。
・本研究プロジェクトにおいて、平成26年度に実施が計画されているエアガンを用いた海域構造探査ならびにダイナマイト発破を用いた陸域の人工地震探査と統合的な解析に資するデータを得ること。
平成25年度は観測用地の選定、用地交渉ならびに観測装置の設置を行った。今年度に展開した臨時観測点の位置を図３－６－②－１および表３－６－②－１に示す。愛媛
県伊予市を北端、高知県幡多郡黒潮町を南端とする総延長約 82 kmの測線（以下、本測線）上に観測点30点をほぼ等間隔となるように設置しており、平均的な観測点間隔は約2.8kmである。平成26年度に実施を計画している人工地震探査では、本測線上に一時的に臨時観測点を増強してデータ取得を行う。人工地震探査で得られたデータは、今回設置した30点における自然地震観測データと合わせて、詳細な構造解析を行う予定であり、この解析を実現するためには、発破点と本測線の位置関係を綿密に計画する必要がある。
そのため、測線位置の選定にあたっては、発破の候補地点の選定も併せて行った。発破候補地点は、予備も含めて２か所（図３－６－②－１中の水色破線丸）を選定した。観
測は、平成26年度も継続して実施し、平成26年度中に撤収する。
四国西部では、防災科学技術研究所（以下、防災科研）が平成 20年に人工地震を用いた構造探査を実施した（例えば、Takeda et al., 2008）。当時の測線位置を図３－６－②－１中に赤丸で示す。本測線は、上記構造探査のうち海溝軸に直交する測線（SN測線）の約30 km西側に平行に位置している。海溝軸と直交する測線を選択することにより、プレートの沈み込みに伴う形状の変化や陸側プレートとの相対的位置関係に関するデータの取得が期待される。また、過去の探査結果と本測線によるデータの比較研究は、
プレート走向方向の構造変化についての特徴把握につながる。一方、今回の調査 測線は、
252

Shelly et al., 2006が調査した四国西部における最も顕著な微動活動域を縦断している。
このため、本調査観測の成果とこれまでに得られている情報を統合することにより、深部低周波微動源と沈み込むプレートの位置関係等に関する新たな知見が得られることが期待される。

図３－６－②－１

四国西部臨時地震観測点配置図。臨時設置した 30箇所の地震観測点

を青菱形で示す。2008年に防災科学技術研究所が実施した構造探査観測点を赤丸にて示す（Takeda et al., 2008）。黒点および灰点は、それぞれ、気象庁一元化処理震源カタロ
グ中に登録されている低周波地震の震央および深部低周波微動の震央（Obara et al., 2010）を示す。水色破線丸は平成26年度の発破候補点（予備含む）の位置を示す。紫線は活断層の位置（活断層研究会編, 1991）を示す。

253

表３－６－②－１ 四国西部における臨時地震観測点リスト（ 30地点）
観測点
番号

設置場所

緯度 (°N)

経度 (°E)

標高(m)

NAN001

愛媛県伊予市 市道本村池窪線

33.6448132.562245

NAN002

愛媛県松山市 県道串内子線

33.6239132.5774370

NAN003

愛媛県大洲市 市道大谷線

33.6055

132.5935265

NAN004愛媛県大洲市 柳沢有久保集会場

33.5831132.6144270

NAN005愛媛県大洲市 県道串内子線

33.5649132.6306

195

NAN006愛媛県大洲市 市道恋木内子線

33.5474132.636495

NAN007愛媛県喜多郡内子町 林道大登倉津和線

33.5236132.6697210

NAN008愛媛県喜多郡内子町 町道白岩出作線

33.5049132.6789265

NAN009愛媛県大洲市 市道八重栗上森山線

33.4778132.6904135

NAN010愛媛県大洲市 市道京造見の越線

33.4556132.6975100

NAN011

愛媛県西予市 市道松之越茶堂線

33.4357

132.7176

345

NAN012

愛媛県西予市 市道本村窪ヶ市線

33.4126132.7452275

NAN013

愛媛県西予市 市道本村岩本線

33.3954132.7529360

NAN014愛媛県西予市 中津川集会場

33.3790132.7758

190

NAN015愛媛県西予市 市道板ヶ谷 2 号線

33.3648132.7891

185

NAN016愛媛県北宇和郡鬼北町 上鍵山集会場

33.3418132.7926250

NAN017愛媛県北宇和郡鬼北町 町道大野谷線

33.3156132.7995

290

NAN018愛媛県北宇和郡鬼北町 町道犬飼線

33.2990132.8141350

NAN019高知県高岡郡四万十町 町道ウマヂ線

33.2545132.8297

155

NAN020高知県高岡郡四万十町 県道十和吉野線

33.2386132.845490

NAN021

高知県高岡郡四万十町 久保川集会場

33.2345132.8797

100

NAN022高知県高岡郡四万十町 北の川集会場

33.2329132.9134130

NAN023高知県高岡郡四万十町 町道里川屋敷線

33.2051132.9486125

NAN024高知県高岡郡四万十町 町道大向線

33.1854132.9705160

NAN025高知県高岡郡四万十町 町道四手の川線

33.1773132.9914

175

NAN026高知県高岡郡四万十町 打井川簡易水道濾過池

33.1550133.0157

260

NAN027高知県高岡郡四万十町 県道大方大正線

33.1436133.0327

335

NAN028高知県四万十市 県道大方大正線

33.1169

133.0393

345

NAN029高知県四万十市 県道大方大正線

33.0877133.037790

NAN030高知県幡多郡黒潮町 町道浮津蜷川線

33.0528133.039750

観測は、平成26年２月以降、用地の使用が許可された点から順次開始した。 各観測点には、低消費型のデータ収録装置（計測技研製HKS-9550）と固有周波数１Hzの三成
分短周期地震計（OYO Geospace社製GS-1）を配した（写真３－６－②－１）。データ
収録装置の消費電力は0.3W以下であり、現地に大容量バッテリーを設置することにより、約５ヶ月間、地震観測データを連続収録することが可能である。観測データは、サンプリング周波数100 Hzで収録し、データ収録装置内のCFカードに蓄積される。観測254

装置を設置した地震観測点の様子を写真３－６－②－２に示す。各 観測点では、観測用地の状況に応じて、地上置きあるいは埋設とした。地上に地震計を設置した場合には、風雨や盗難から避けるために、地震計にカバーを被せた（写真３－６－②－２ 左）。
なお、データ収録装置内の内部時計は、GPSからの信号に基づき、４時間に１回の頻度で較正を行っている。
平成26年３月に、設置した臨時観測点稼働状況確認を目的としたメンテナンスと収録データの回収を行った。設置からメンテナンスまでの期間中の平成26年３月14日午前
２時６分50秒頃、伊予灘の深さ78kmを震源とするM JMA 6.2の地震が発生し、愛媛県西予市で最大震度５強の強い揺れを観測した。本メンテナンスの際に観測点の異常を確認したが、問題は発生していなかった。回収された臨時観測点データに収録されていた伊予灘の地震の観測波形を図３－６－②－２に示す。震源に近い北方の観測点では振幅が飽和しているが、データの収録には問題は発生していない。また、その後に発生した余震
データも収録されていることを確認した。なお、NAN003観測点は、地震の発生した前後の時間帯で収録が一時停止していたため、記録は収録されていなかった。

写真３－６－②－１

臨時観測点に設置した地震観測機材の写真。（左）データ収録装置（計測技研社製HKS-9550）。（右）１Hz 三成分地震計（OYO Geospace社製GS-1）。

写真３－６－②－２

臨時地震観測点の様子。（左）地震計を地上置きした場合の観測例。

この場合は擁壁の上に設置している。（右）地震計を埋設設置した場合の観測例。

255

図３－６－②－２

臨時観測点で収録された地震観測波形例。2014年３月14日午前２時６分50秒頃に伊予灘で発生した地震（M JMA 6.2、深さ78 km）による上下動成分の波形記録。
描画にあたっては、帯域幅４～20Hzの帯域通過フィルターを適用した。
(d) 結論ならびに今後の課題
今年度は、四国西部を対象に30箇所の臨時観測点からなる線状アレイを展開し、自然地震の観測を開始した。観測開始後に発生した伊予灘を震源とする M６級の地震とそれに伴う余震の記録が正常に収録されていることを確認した。また、平成 26年度に実施を予定している人工地震探査における発破の候補地点を選定した。
現在は、臨時観測点の設置を終え、自然地震のデータを収集 しているところである。
観測される地震波に含まれる変換波や反射波を抽出し、解析することにより、本測線沿
256いにおけるプレート境界やモホ面の位置・形状の推定につなげていくことが期待される。
また、平成26年度には、今年度に選定した発破候補点のいずれか１点で発生させる人工地震による振動を収録する予定である。このデータと自然地震のデータを統合的に解析することにより、四国西部域における詳細な地下構造の推定を進める必要がある。
(e) 引用文献
1) 活 断 層 研 究 会 編 , 新 編 日 本 の 活 断 層 － 分 布 図 と 資 料 － , 東 京 大 学 出 版 会 , 437p,
1991.
2) Obara, K., S. Tanaka, T. Maeda, and T. Matsuzawa, Depth-dependent activity of
non-volcanic

tremorinsouthwest

Japan,

Geophys.

Res.

Lett.,

37,

doi:10.1029/2010GL043679, 2010.
3) Shelly, D. R., G. C. Beroza, S. Ide, and S. Nakamula, Low-frequency earthquakes in
Shikoku, Japan, and their relationship to episodic tremor and slip, Nature, 442, 188–191,
doi:10.1038/nature04931, 2006.
4) Takeda, T., K. Obara, Y. Haryu, Y. Asano, T. Maeda, K. Shiomi, T. Ueno, T. Matsuzawa, Y.
Yukutake, M. Matsubara, H. Hirose, and S. Sekine, Seismic exploration of deep
low-frequency tremor area in western Shikoku, Japan, the AGU 2008 Fall Meeting,
U33A-0029, 2008.
(3) 平成26年度業務計画案
日向灘～西部南海トラフでの高分解能反射法探査、大規模構造調査や海陸統合調査を実施し、前縁断層構造イメージ、及び四国下～四国沖にかけてのプレート形状イメージ及びプレート物性にかかわる情報を得る。
四国西部で発生する深部低周波微動源並びに微小地震震源の高精度決定を目的として
平成 25 年度に設置した陸域稠密地震観測を継続する 。加えて、深部低周波微動活動が活発な四国西部を対象として、海域のエアガン発振による振動やダイナマイトによる人工地
震を用いた構造探査を実施し、陸域下に沈み込むプレートと深部低周波微動源および微小地震震源の相対的位置関係解明に向けた解析を行う。

257

3.7

海陸津波履歴研究(1)業務の内容(a) 業務題目「海陸津波履歴研究」(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

独立行政法人産業技術総合研究所

副研究部門長池原

地質情報研究部門

研究グループ長

荒井晃作

研究グループ長

鈴木

研究員

板木拓也

独立行政法人産業技術総合研究所

研究チーム長宍倉正展

活断層・地震研究センター

主任研究員

藤原

主任研究員

澤井祐紀

主任研究員

安藤亮輔

主任研究員

行谷佑一

研究員

松本

特別研究員

谷川晃一朗

技術研究副主幹

金松敏也

教授

岩井雅夫

教授

前杢英明

一般財団法人地域地盤環境研究所

研究員

越後智雄

国立大学法人筑波大学

助教

藤野滋弘

独立行政法人海洋研究開発機構

研

淳

治

弾

地球内部ダイナミクス領域
国立大学法人高知大学
法政大学

教育研究部

文学部

生命環境系

(c) 業務の目的
海域及び陸域の地層の中から過去の地震・津波の痕跡を検出する。陸域では掘削調査などから津波浸水や地殻変動の履歴を、海域では海底調査から地震・津波の発生履歴を解明し、その年代や拡がりから南海トラフ沿いにおける津波の履歴を解明する。判明した津波履歴は適宜、シミュレーション研究(2-2-d, 2-2-e)の項目に提供する。また、防災分野における地域との連携の中で、津波履歴に関する資料があれば提供を受ける。

(d) ８か年の年次実施業務の要約
平成 25 年度：
陸域では四国沿岸において津波浸水や地殻変動の履歴について調査を行った。海域
では四国沖海域での調査航海を実施し、地震・津波履歴の調査を行った。
平成 26 年度：
陸域では平成 25 年度に得られた試料の分析と四国～九州沿岸での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域では平成 25 年度に得られた試料や既存試料の分析と九州～琉球沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
258

平成 27 年度：
陸域では四国～九州沿岸での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域では九州～琉球沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
平成 28 年度：
陸域では九州沿岸や南西諸島での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域
では九州～琉球沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
平成 29 年度：
陸域では九州沿岸や南西諸島での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域
では日向灘～紀伊半島沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
平成 30 年度：
陸域では紀伊半島～東海沿岸での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域
では日向灘～紀伊半島沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
平成 31 年度：
陸域では紀伊半島～東海沿岸での掘削調査等から津波浸水や地殻変動の履歴、海域
では熊野～東海沖の海底調査から地震・津波の発生履歴を得る。
平成 32 年度：
海陸の調査結果のとりまとめと比較検討を行い、本地域全体での地震・津波の発生
履歴についてまとめる。

(e) 平成 25 年度業務目的
陸域ではおもに高知県沿岸に着目し、沖積低地において機械ボーリングや地層抜き取り装置（ジオスライサー）による掘削調査を実施し、津波堆積物の検出とその分布について解明することを目標とする。また生物遺骸群集や離水海岸地形などの隆起痕跡についても高知県沿岸において現地調査を実施し、その分布について解明することを目標とする。海域では、
海洋研究開発機構が実施する調査航海により、四国沖海域から海底堆積物コアを採取する。
その堆積構造解析を実施し、地震・津波により形成された堆積層の検出を行い、その分布を解明することを目標とする。

(2) 平成 25 年度成果
① 海域での津波履歴調査航海実施(a) 業務の要約
南海トラフ沿いで発生する地震・津波に伴って形成されるイベント堆積物を海底堆積物中から認定し、その堆積間隔から過去の地震発生履歴を推定するために四国室戸岬沖海域の海底堆積物の解析を行った。海洋研究開発機構の調査船「かいよう」による
KY13-17 航海で室戸トラフ、土佐碆海盆、南海トラフ陸側斜面で堆積物試料の採取を行った結果、室戸トラフと土佐碆海盆の試料において多数のタービダイトの挟在が確認された。室戸トラフの堆積物の年代測定結果は、タービダイトの堆積間隔が 100-300 年程度であることを示した。また、土佐碆海盆の堆積物の岩相層序は先行研究のそれと対比でき、これに基づけば土佐碆海盆の堆積物も南海地震をタービダイトとして記録して259

いることがわかった。

(b) 業務の実施方法
四国沖南海トラフにおける地震・津波イベント堆積物の認定とこれに基づく過去の地震・津波発生履歴の解明のため、海洋研究開発機構の調査船「かいよう」により四国
室戸岬沖海域において海底堆積物コアの採取を行った（図３－７－①－１）。調査航海
では、先行研究により南海地震の痕跡がタービダイトとして残されているとされる室戸トラフ（平・村上, 1984）と土佐碆海盆（岩井ほか, 2004）を第一目的海域とし、室戸トラフで３本、土佐碆海盆で６本のピストンコアを採取した。また、熊野沖南海トラフ
陸側斜面域で確認されている強震動変形堆積物（Sakaguchi et al., 2011）を対象に、南海
トラフ陸側斜面で２本のピストンコアを採取した。採取された堆積物コアは、船上で半割の後、肉眼観察・記載、帯磁率測定、色測定と写真撮影を行った。また、一部のコアから火山灰分析用と年代測定用試料を船上で分取した。さらに、半割した片側のコアを用いて、陸上において非破壊物性測定を実施した。

図３－７－①－１「かいよう」KY13-17 航海での海底堆積物コア採取地点。

(c) 業務の成果
海溝型地震の震源の多くは海底下にある。このため、もっとも大きな地震動とそれに伴う変動は海底で起こると考えられる。海底での大きな震動は海底堆積物粒子の再配列を引き起こし、粒子間の間隙を埋める水（間隙水）の圧力を上昇させ、粒子を間隙水中に浮かすことで堆積物を不安定にし、海底地すべりを発生しやすくする。また、260

浅海に侵入した津波は海底の傾斜変換点でエネルギーを集中させ、海底表層堆積物を巻き上げる可能性がある（Arai et al., 2013；Ikehara et al., in press）。さらに震源近傍の海底では震動によって表層堆積物を巻き上げたり（Sakaguchi et al., 2011）、変形させたり（Ikehara et al., in press）するプロセスの存在も示されている。このような地震や津波に伴う海底での土砂の輸送／再配置は、海底地すべりや堆積物の巻き上げ起源の堆積物粒子を含んだ周囲の海水よりも密度の大きい水塊として、重力の効果により海底斜面を流れ下る密度流である混濁流によると考えられる。混濁流からの粒子の堆積は平常時に堆積する泥と異なる粒度組成や堆積構造をもつことが知られている（Bouma, 1962；Stow and Shanmugam, 1980 など）ので、海底堆積物中から混濁流起源の堆積層であるタービダイトを認定し、その堆積年代を決めることで過去の地震の発生時期を特定できる可能性がある（Adams, 1990；池原, 2000；池原, 2001；Goldfinger
et al., 2003；池原ほか, 2004；池原・宇佐見, 2007 など）。本課題では、四国沖南海ト
ラフを中心とした海域を対象に、海底堆積物中の地震・津波起源のタービダイトや地震起源の変形堆積物からこの海域における地震・津波の発生間隔を解明することを目的とする。
「かいよう」の KY13-17 航海で四国室戸岬沖の 11 地点（室戸トラフ３地点、土佐
碆海盆６地点及び南海トラフ陸側斜面２地点：図３－７－①－１）から採取されたコ
ア試料は基本的にシルト質の泥質堆積物からなる（図３－７－①－２）。南海トラフ
陸側斜面の２地点のコアを除いた９本のコアには、下面が侵食的で明瞭で、上方へ細粒化し、砂質部では平行葉理やリップル葉理が発達する粗粒層（図３－７－①－３）が認められる。これらの堆積構造の特徴は、Stow and Shanmugam, 1980 の細粒タービ
ダイトの構造と一致するので、混濁流から形成されたタービダイトと解釈される。

261

図３－７－①－２「かいれい」KY13-17 航海で採取された堆積物コアの模式柱状図。

図３－７－①－３「かいれい」KY13-17 航海で室戸トラフから採取されたタービダイトの例。基底面が明瞭で平行葉理や斜交葉理を持ち、上方に細粒化する砂層からなるが、薄い泥層を挟む場合もある。

室戸トラフでは、地質調査所（当時）により採取されたコアの解析から平・村上, 1984
により、75～500 年のタービダイトの堆積間隔が示され、タービダイトによる過去の南海地震の履歴復元の可能性が示唆されていた。しかし平・村上, 1984 では、解析したコア自体に対した年代根拠がなく、周囲の海域の一般的な堆積速度を当てはめてタービダイトの堆積時期や間隔を推定していた。堆積速度は海底の凹凸等によって水平的に変化しうると考えられるので、先行研究の結果はその概要は正しくとも、さらに262

詳細な検討が必要であることを示していた。そこで本調査では室戸トラフ西部の３地点から堆積物コアを採取し、挟在するタービダイトについてタービダイト間の通常時の堆積物（半遠洋性泥）に含まれる浮遊性有孔虫の遺骸を用いて年代測定を行い、タービダイトの堆積年代と堆積間隔の決定を目指した。
結果として、３本のコアについての放射性炭素年代測定結果から、図３－７－①－４のような堆積年代を得、図３－７－①－５のタービダイトの堆積時期のグラフを得た。コア PC03 とコア PC04 の最下部には火山灰層が確認されるが、火山ガラスの形態
及 び 屈 折 率 測 定 結 果 か ら 、 こ れ ら は い ず れ も 約 7300 年 前 の 鬼 界 ア カ ホ ヤ テ フ ラ（K-Ah）（町田・新井, 2003）に対比できる。得られた放射性炭素年代値はこれと矛盾しない。したがって、今回得られた放射性炭素年代値はおおむね妥当であると考えられる。放射性炭素年代値から求められる室戸トラフ西部での平均堆積速度とタービダ
イトの堆積間隔は、もっとも東のコア PC03 で 33cm/千年と 72～546 年、より西のコ
ア PC04 で 58cm/千年と 145～682 年、もっとも西のコア PC07 で 70cm/千年と 127～1139年となる。したがって、今回の結果に基づくと、室戸トラフ西部では東ほど堆積速度が遅く、タービダイトの堆積頻度が高く、堆積間隔が短いことがわかる。タービダイ
トの堆積頻度のもっとも高いコア PC03 についてみれば、堆積間隔の多くは 100～200
年にあり、南海地震の発生間隔とされる 100～150 年に見合う数値が得られている。
このことは、室戸トラフ西部におけるタービダイトを用いた地震・津波発生履歴の解
明の可能性を示唆している。一方、より短い間隔やより長い間隔の存在は、南海地震・津波以外によるタービダイトの発生の可能性やすべての南海地震・津波によってタービダイトが形成されていない可能性を示している。ただし、年代測定数が１つのコア
あたり２～５層準とまだ少ないので、年代モデルの不確かさの問題もある可能性がある。これについては、今後の研究の中で年代測定を追加して検討すべき課題である。
また、多数のタービダイトが挟在するコア PC03 とコア PC04 のタービダイト堆積時期を比較すると、厚いタービダイトがほぼ同じ時期に堆積している場合があるように見える（図３－７－①－５）。年代測定数が少ないので同時期であるかの検証が必要ではあるが、もしこれらが対比できるのであれば、より詳細な２地点間のタービダイトの対比から、より完全なタービダイトの堆積史を得られる可能性がある。

263

図３－７－①－４室戸トラフ西部から採取された堆積物コアの柱状図と年代測定結果

図３－７－①－５

室戸トラフ西部の３本のコアのタービダイト堆積時期。

縦軸はコアトップから累積した砂層の厚さ（cm）。グラフが上に上がっている時がタービ
ダイトの堆積した時。
264

一方、室戸トラフ西部では図３－７－①－４のように東ほどタービダイトの堆積頻度が高い。またコア PC04 は、平・村上, 1984 が扱ったコアの採取地点とほぼ同じ地点から採取されているが、タービダイトの堆積頻度は平・村上, 1984 の示したものよ
り少ない。以上のことは、室戸トラフ西部においてタービダイトの堆積頻度に地域差があることを示している。室戸トラフ西部の海底地形は、その西端に野根海底谷が開口し、西部では東に向かって緩く傾斜する海底扇状地が東経 134°33′付近まで認められる。それ以東ではトラフ底はほぼ平坦である。産業技術総合研究所が所有する表層地層探査記録から室戸トラフ西部の堆積状況を見ると，西部の海底扇状地上では浅い海底谷が存在し、侵食場と堆積場を作っている（図３－７－①－６）。場所による堆積速度やタービダイトの堆積頻度の違いは、このような海底扇状地上の堆積環境の違いを反映したものであると考えられる。一方、タービダイトの堆積頻度の高い東部の表層地層探査記録（図３－７－①－７）は、平坦な海底下によく成層した厚い堆積物の存在を示している。海底谷を通じて供給された混濁流が平坦なトラフ底でシート状に広がってタービダイトを形成していることが推定される。以上のことは、対象地域の堆積様式とタービダイトの堆積過程を十分に理解することが、タービダイトを用いた地震・津波発生履歴の検討に重要であることを示している。

図３－７－①－６

室戸トラフ西端部の表層地層探査記録（西南西（左）−東北東（右）断

面）。

265

図３－７－①－７

室戸トラフ西部東部の表層地層探査記録（西南西（左）−東北東（右）断面）。

土佐碆海盆から採取された６本のコアはいずれも似た岩相層序を示し、これは岩井ほか, 2004 によって示された先行研究のコアの岩相層序とも一致する。船上で測定された帯磁率プロファイルも先行研究のそれと一致し、岩相層序の一致を支持する。先行研究のコアの年代モデルに基づけば、挟在する細粒タービダイトの堆積間隔は 100
年前後にピークを持ち、平均で 215±21 年であり、これも南海地震の発生間隔にほぼ一致する（岩井ほか, 2004）。したがって、今回得られたコアに挟在する細粒タービダ
イトも過去の南海地震を記録していると考えられる。今後、年代測定を行うことでこれを検証する予定である。
一方、土佐碆海盆には、海盆の伸長方向である東西に延び、海底面付近まで達する
正断層が認められている（岩井ほか, 2004）。海底面付近まで変位が達していることからこの正断層が活断層であることは間違いないが、この正断層の活動履歴やその南海
地震との関係は明確でない。もし、この正断層の活動が南海地震と関係するものであれば、正断層の活動履歴を明らかにすることで、タービダイトとは違う手法での南海地震の発生履歴に関するデータを取得できる可能性がある。堆積速度の速い浅海の泥質堆積物堆積域では、活断層の活動に伴う変位（凹地）を埋める（海底を平滑化する）
急激な堆積現象があることが報告されている（島崎ほか, 1986；岡村ほか, 1992）。すなわち、凹地を埋める通常時の泥の堆積速度が周囲のそれよりも大きくなることがある。深海底でも同様な堆積現象が起こるならば、正断層を挟んだ多数のコアの詳細な対 比 に より 堆 積 速 度 の 異 常 を 検出 す る こ と で 断 層 活 動時 期 を 特 定 で き る 可 能性 が ある。コアの詳細な対比のための非破壊物性測定と非破壊化学分析を現在進めており、深海底でもこのような手法が適用可能かを今後検討していく予定である。
南 海 ト ラ フ 陸 側 斜 面 か ら 採 取 さ れ た ２ 本 の コ ア に は 肉 眼 観 察 上 で は 強 震 動 に よる
変形構造は認められなかった。しかし熊野沖でも強震動変形堆積物の分布は分岐断層
266

近傍の上盤側の非常に限られた範囲にしか認められないこともわかってきている（芦ほか, 私信）ので、今回の結果のみから室戸沖には強震動変形堆積物がないとは断言できない。高解像度の地震探査と結合した調査が必要であろう。一方、今回得られた
コ ア 試 料中 に は 頻 度 は 非 常 に 低い も の の 粗 粒 な 重 力 流堆 積 物 の 挟 在 が 認 め られ て いる（図３－７－①－８）。これらの形成原因の検討も地震やそれにともなう海底斜面
崩壊の理解のために重要である。

図３－７－①－８

南海トラフ陸側斜面域の堆積物コアに挟在する粗粒堆積物層。

(d) 結論ならびに今後の課題
以上のように、「かいよう」KY13-17 航海で四国室戸岬沖海域から採取された海底堆積物コアには、多数の地震性と考えられるタービダイトが挟在していることがわかった。
特に、室戸トラフ西部と土佐碆海盆では地震性タービダイトがよく保存されている。これらの海底コアのタービダイトの堆積間隔は 100～200 年程度を示し、南海地震の発生間隔とほぼ一致する。ただし、池原, 2001 に示されたように、タービダイトの堆積間隔には地震の発生間隔よりも短いものや長いものも含まれている。短い堆積間隔について
は地震・津波以外のタービダイト形成原因の存在、長い堆積間隔については地震毎の斜面崩壊場所の変化やタービダイト堆積場所の移動などにより１本のコアにすべての地震記録が残されないことを検討する必要がある。これらはすべて、対象海域の堆積作用の把握に関係するものであり、対象とする海盆（深海底）だけでなく，周辺の浅海域や陸域も含めた堆積作用の理解が重要である。室戸トラフ西部のように海底谷が流下する場所では、海底谷やそれに伴う堆積場・侵食場の位置を把握し、試料がどのような環境
267

の場から採取されたのかを理解した上で、解析を行うことが必要である（池原ほか,
2004）。このためには、詳細な海底地形データや表層地層探査記録と堆積物を組み合わせた調査と解析が行われねばならない。また、堆積場が複雑であればあるほど多数のコ
ア試料の解析が必要となる。今後、産業技術総合研究所や海洋研究開発機構の持つ既存資試料も活用して、この海域の堆積作用とタービダイトを用いた過去の地震・津波の発生履歴の検討を進める必要がある。
深海底の活断層の活動履歴を堆積物試料から確認できた例は現状ではほとんどない。
これは浅海域の泥質堆積物の堆積域と違って堆積速度が遅く、堆積速度の異常の検出が一般に困難であることに起因する。しかし、物性や化学組成の非破壊連続測定により、より詳細なコア間対比が可能になれば堆積速度の相違を検出できる可能性がある。挑戦的な課題ではあるが、今後検討を進めていきたい。

(e) 引用文献
1) Adams, J., Paleoseismicity of the Cascade subduction zone: evidence from turbidites off
the Oregon-Washington margin, Tectonics, 9, 569-583, 1990.
2) Arai, K., H. Naruse, R. Miura, K. Kawamura, R. Hino, Y. Ito, D. Inazu, M. Yokokawa, N.
Izumi, M. Murayama and T. Kasaya, Tsunami-generated turbidity current of the 2011
Tohoku-Oki earthquake, Geology, 41, 1195-1198, 2013.
3) Bouma, A.H., Sedimentology of some flysch deposits, Elsevier, Amsterdam, 168p, 1962.
4) Goldfinger, C., C.H. Nelson, J.E. Johnson and the Shipboard Scientific Party, Holocene
earthquake records from the Cascadia subduction zone and northern San Andreas Fault
based on precise dating of offshore turbidites, Annual Rev. Earth Planet. Sci., 555-577,
2003.
5) 池原

研，地震性堆積物を用いた地震発生年代と発生間隔の解析，地調月報，51，

89−102，2000．
6) 池原

研，深海底タービダイトを用いた南海トラフ東部における地震発生間隔の推定，地学雑，110，471−478，2001．
7) 池原

研・片山

肇・辻野

匠・荒井晃作・板木拓也・保柳康一，深海底タービ

ダ イ ト を 用 い た 地 震 発 生 間 隔 推 定 に お け る 堆 積 作 用 理 解 の 重 要 性 −北 海 道 沖 日 本
海東縁海洋海山周辺の例−，地質学論集，58，111−122，2004．
8) 池原

研・宇佐見和子，1993 年北海道南西沖地震の地震性タービダイトの堆積機

構，第四紀研究，46，477−490，2007．
9) Ikehara, K., T. Irino, K. Usami, R. Jenkins, A. Omura and J. Ashi, Possible submarine
tsunami deposits on the outer shelf of Sendai Bay, Japan resulting from the 2011
earthquake and tsunami off the Pacific coast of Tohoku, Marine Geol., in press.
10) 岩 井 雅 夫・ 藤 原
岡村治 ・ 門 馬 大 和・ 岩 崎

望 ・ 鹿 納 晴 尚・ 尾 田 太 良 ・ 松 岡 裕美 ・眞，室戸沖南海トラフ陸側斜面の土佐碆海盆より得られた完新世地震性タービダイト：KR9705PC1 の例，地質学論集，58，137-152，2004．
11) 町田洋・新井房夫，新編火山灰アトラス，東京大学出版会，pp336，2003．
26812) 岡 村

眞・ 島 崎 邦 彦 ・ 中 田

高・ 千 田昇・宮武隆・ 前 杢 英 明 ・ 堤

浩之 ・

中村俊夫・山口智香・小川光明，別府湾北西部の海底活断層―浅海底活断層調査の新手法とその成果―，地質学論集，40，65-74，1992．
13) Sakaguchi, A., G. Kimura, M. Strasser, E.J. Screaton, D. Curewitz and M. Murayama,
Episodic seafloor mud brecciation due to great subduction zone earthquakes, Geology, 39,
919-922, 2011.
14) 島崎邦彦・中田
本宏彰・辻井

高・千田

昇・宮武

隆・岡村

眞・白神

宏・前杢英明・松学・清川昌一・平田和彦，海底活断層のボーリング調査による地震発生時期予測の研究―別府湾海底活断層を事例として―（予報），活断層研究，
2，83-88，1986．
15) Stow, D.A.V. and G. Shanmugam, Sequence of structures in fine-grained turbidites:
Comparison of recent deep-sea and ancient flysch sediments, Sed. Geol., 25, 23-42, 1980.
16) 平

朝彦・村上英記，タービダイトで探る“古南海・東海地震”―タービダイト

古地震学の可能性―，日本地震学会講演予稿集，2，195，1984．

② 陸域での津波履歴調査実施（四国～九州）とサンプルデータ解析(a) 業務の要約
陸域津波履歴調査では高知県南国市において、津波堆積物調査を実施した。同市十市地区の沿岸低地内に南北方向と東西方向にそれぞれ測線を設け、合計９地点でボーリング掘削を行い、それらのうち重要と思われる３地点でジオスライサー掘削を行った。
その結果、下位の泥層から泥炭層へと変化する層相が観察され、泥層中からはおよそ約7300 年前の鬼界アカホヤテフラ（K-Ah）が観察された。このテフラより上位で、泥炭層中に少なくとも３層のイベント砂層が、低地全体で追跡できた。また局所的だがさらに３層のイベント砂層が海側の掘削地点で検出できた。これらのイベントと対比される
隆起イベントの解明のため、室戸岬や足摺岬で隆起痕跡の調査も行った。

(b) 業務の実施方法
南海トラフ沿いで過去からくり返し発生する地震に伴う津波や地殻変動は、沿岸の地形、地質に様々な形で痕跡を残しており、特に津波堆積物は、過去の津波履歴を地層として記録している。そこでまず既存の文献資料や空中写真判読などから、過去の津波堆積物が保存されている可能性が高い沿岸低地を抽出した。次に調査適地と判断された
沿岸低地において、地層試料の採取のための掘削を行った。掘削方法は、基本的には機械式オールコアボーリングで、掘削径116 mm、1地点あたりの掘削深度は８ mを基本とした（図３－７－②－１左）。また特に重要な地点では、定方位で連続的な柱状試料を採取する目的で、ジオスライサーを用いた掘削も行った（図３－７－②－１右）。ジ
オスライサーの採取幅は約40 cm、掘削深度は４ mまでである。これらの掘削で採取された柱状試料については、層相観察の上、柱状図を作成した。また各測線について、測量を実施して地形断面を作成した。
隆起の痕跡については、おもに岩石海岸における踏査によって、離水波食棚や隆起269

生物遺骸群集の分布を確認する作業を実施した。

図３－７－②－１

ボーリング掘削調査（左）とジオスライサー掘削調査（右）の様子。

(c) 業務の成果
津波堆積物調査の調査地選定のため、空中写真等を用いた地形判読に基づき、かつて低湿地環境にあった沿岸低地で、かつ河川の氾濫や斜面崩壊など背後からの土砂供給の影響の少ない場所を検出した。その結果、高知県南国市十市地区が調査候補地の１つとなった。ここでは1707年宝永地震において津波が浸水した記録がある（間城, 1995）。
また2012年度に高知県が津波痕跡調査を実施していた（高知県, 2013）が、掘削地点が限られていることや、年代測定などの分析が行われていなかったことなどから、より詳細な調査が求められていた。
十市地区は海岸付近に標高10 m以上の高さの砂丘が幅500m以上で発達しており、その背後に奥行き約１kmの小規模な低地がある（図３－７－②－２）。この低地は標高２～３mで、周囲を丘陵で囲まれており、大きな流入河川がないことから、津波堆積物の識別において有利な地形である。そこで十市地区の低地内において、海岸線に直交する方向で内陸に向かってN-S測線を設定し、おおよそ等間隔に６地点（TO-01～05、08）
でボーリング掘削を行った。最も内陸側のTO-08地点で、現在の海岸線からの距離は約1.3 kmである。また低地内でTO-01地点を中心に、海岸線に平行する方向のW-E測線も設け、西側で２地点（TO-06、09）、東側で１地点（TO-07）においてそれぞれボーリ
ング掘削を行った。このW-E測線では、TO-01、06、07地点でそれぞれジオスライサー掘削も実施した。
得られた柱状試料の層相観察に基づき、ここではN-S測線を例に層序を説明する（図３－７－②－３）。本地域は近年に実施された圃場整備事業により、人工改変が行われている。したがってボーリングコア試料も基本的に表層１～３mは盛土層であった。しかしその下位には層厚1.5～２m程度で、かつての湿地環境を示す腐植質のシルト層や泥炭層が分布していることが確認された。さらに下位にはラグーンのような沿岸湖沼の270

環境を示すと考えられる砂質シルト層や粘土層が層厚2.5～５m以上で分布しており、海岸に近いTO-01～03地点では、浜堤を構成すると思われる砂礫層の分布も確認された。
そしてこれらの地層の中に、イベント砂層や火山灰層が挟まれている様子が観察された。

図３－７－②－２ 陸域津波履歴調査地域（左）と掘削地点の位置（右）。
Google Earth およびゼンリン住宅地図「南国市」を使用。赤丸がボーリング掘削地点で青丸がジオスライサー掘削地点。

図３－７－②－３

十市地区 N-S 測線における地質柱状図と地形地質断面図。

火山灰層については、TO-01、02、06以外の全ての地点で確認され、層厚は10～20 c
m程度で深度5.3～8.0mの間に分布する。この火山灰層に含まれる火山ガラスについて
屈折率や化学組成を分析した結果、約7300年前の鬼界アカホヤテフラ（K-Ah）（町田・271

新井, 2003）に対比されることが明らかになった。
イベント砂層は、おもに深度約１～3.5mの間の腐植質シルト層～泥炭層の中に複数挟まっている。すなわち層位からみてK-Ah降下堆積した約7300年前以降のイベントである こと は確 実で ある 。最 も海 側に あるTO-01地点 では 少 なく とも ６ 層が 識別 でき た
（図３－７－②－４）。N-S測線に沿って内陸側のTO-03地点では４層、さらに内陸側のTO-05地点で２層と識別されるイベント砂層は少なくなる。まだ１層ごとの年代測定を実施していないため、厳密な地点間の対比はできないが、連続的に分布を追えるイベ
ント砂層は少なくとも３層あると推定される。ここではこれらの砂層を上位からS１～
S３と呼ぶ。

図３－７－②－４ TO-01 地点におけるジオスライサー掘削コア試料のスケッチと写真、およびイベント砂層の位置。

S１はいずれの地点とも層厚１～５mm程度と薄いが、TO-05地点（現在の海岸線から内陸へ約850m）まで分布を追うことができる。
S２はTO-01地点では層厚３cm程度と比較的厚く、おそらくこれに対比される砂層がTO-03地点まで確認できる。またTO-01地点のS２の上下には層厚１～５mm程度の砂層が上位に２層（S２’a、b）、下位に１層（S２’c）が確認できるがこれは広域に追えるかどうかは不明である。
S３は最も明瞭なイベント砂層で、各地点で広く分布を確認でき、海側のTO-01地点
やTO-06地点では層厚10cm以上と厚いが，TO-05地点で約１cmと内陸に向かって薄くなる傾向が見られる。粒径は中～細粒で淘汰が良く、上方に細粒化して泥層に覆われている。これらの特徴はいずれも海側からの強い水流で砂が堆積したことを示している。ま272

たいずれの地点とも下位の砂質シルト層から上位の泥炭層へ変化するちょうど境界付
近に挟まれている様子が観察された。これは砂の堆積するイベントとほぼ同じ時期に沿岸湖沼の環境から湿地の環境に変化したことが窺える。これはこの地域が離水したことを示しており、地盤の隆起が生じていた可能性を示唆するものである。
TO-01地点と同様に、海に近いTO-07地点でも少なくとも６層が識別できた（図３－
７－②－５）が、層位からみてTO-01地点と１対１で対応しているわけではない。TO07地点は、本地域の掘削地点中で唯一、圃場整備事業の対象範囲の外にあり、人工改変による擾乱が少ないため、比較的新しい時期の地層まで保存されている。したがって他の地点よりも新しいイベントを記録している可能性が高い。イベント砂層はいずれも層厚１～５mm程度で薄く、下位の２層がそれぞれS２、S３層に対比される可能性がある。
上位の４層は、どれがS１と対比できるか現時点で不明であるため、ここではS１a～dとした。

図３－７－②－５ TO-07 地点におけるジオスライサー掘削コア試料のスケッチと写真、およびイベント砂層の位置。

N-S測線の奧にあるTO-04地点や最も内陸のTO-08地点では、通常の層相観察の範囲においては、イベント砂層は確認されなかった。津波の浸水限界付近は砂層が識別されな
いこともあるため、これらの地点も浸水自体は及んでいた可能性があるが、少なくとも砂の粒子を運搬するだけのエネルギーを持った水流は及んでいなかったとも考えられる。
隆起痕跡調査については、高知県室戸岬及び足摺岬周辺において、前杢（1988a, 1988b）
273

などが報告している離水波食棚やヤッコカンザシ（Pomatoleios kraussii）に代表される潮間帯における固着生物の石灰質遺骸群集について、その分布を確認した（図３－７－②－６）。特に足摺岬周辺については、現海面から１m以内の高さに比較的新しい隆起痕跡を発見したが、今のところその年代値は得られていない。

図３－７－②－６ 高知県室戸岬周辺及び足摺岬周辺における隆起生物遺骸群集およ
び離水波食棚の例。
(d) 結論ならびに今後の課題
高知県南国市十市地区における掘削調査で約 7300 年前以降に少なくとも３層（S１～３）のイベント砂層が、現在の海岸線から内陸約 850m まで検出された。これらの砂層の層相や分布の特徴は、海からの浸水が生じたことを示しており、すなわち過去 7300
年間に少なくとも３回の津波の浸水イベントがあった可能性が指摘できる。しかし津波堆積物であることを裏付けるデータが不足しており、詳しい年代に関する分析もこれからであるため、津波履歴解明にはまだ至っていない。また上記３層以外にもイベント砂層が複数層見つかっていることから、これらのイベントの解明も重要である。今後は得られた試料から年代測定や微化石分析等の各種分析を進めていく予定である。
また S３のイベントとほぼ同時に離水現象が生じていることが明らかになったが、南国市周辺は 1946 年昭和南海地震など、基本的には南海トラフの地震時に沈降する場所にあるため、仮に隆起イベントがあったとすれば、通常とは異なるタイプの地震を想定する必要がある。本調査のような限られた地域での離水現象の場合、隆起以外にも局所的な地形変化によって生じる可能性もあるため、今後、同様の離水現象が他の周辺地域でも見られるかどうか、調査地域を拡げて確認する必要がある。また室戸岬や足摺岬などで見られる隆起痕跡の年代とも一致するかどうか検証していくことも重要である。
274

(e) 引用文献
1) 高知県，高知県津波痕跡調査成果について，http://www.pref.kochi.lg.jp/soshiki/0102
01/konseki.html，2013．
2) 前杢英明，室戸半島の完新世地殻変動，地理学評論，61，747-769，1988a．
3) 前杢英明，足摺岬周辺の離水波食地形と完新世地殻変動，地理科学，43，231-240，
1988b．
4) 間城龍男，宝永大地震-土佐最大の被害地震-，pp.68，1995．
5) 町田

洋・新井房夫，新編火山灰アトラス，東京大学出版会，pp336，2003．

(3) 平成 26 年度業務計画案
陸域ではおもに四国沿岸に着目し、沖積低地において機械ボーリングや地層抜き取り装置（ジオスライサー）による掘削調査を実施し、津波堆積物の検出とその分布について解明することを目標とする。また生物遺骸群集や離水海岸地形などの隆起痕跡についても南西諸島北部沿岸において現地調査を実施し、その分布について解明することを目標とする。海域では、海洋研究開発機構が実施する調査航海により、琉球海溝周辺海域から海底堆積物コアを採取し、その分析を実施する。また、四国沖の南海トラフ沿いの既存資試料の解析・分析を行うとともに、日本海溝沿いの堆積物記録との比較研究を実施する。これらから、地震・津波により形成された堆積層の検出を行い、その分布を解明することを目標とする。

275

3.8 広帯域地震活動研究(1) 業務の内容(a) 業務題目「広帯域地震活動研究」(b) 担当者
所属機関

役職

国立大学法人東京大学地震研究所

氏名

教授

篠原

雅尚

教授

小原

一成

准教授

塩原

肇

准教授

酒井

慎一

准教授

望月

公廣

助教

山田

知朗

助教

一瀬

建日

助教

前田

拓人

技術専門職員

八木

健夫

技術職員

藤田

親亮

技術職員

阿部

英二

技術職員

増田

正孝

技術職員

西本

太郎

国立大学法人神戸大学

助教

中東

和夫

国立大学法人東北大学災害科学国際研究所

教授

日野亮太

准教授

木戸元之

助教

飯沼卓史

助教

太田雄策

技術職員

鈴木秀市

国立大学法人東北大学大学院理学研究科(c) 業務の目的
南海トラフから南西諸島海溝にかけて、広帯域海底地震観測により、トラフ付近の低周波イベントの解明と地震活動の詳細な把握を行う。プレート境界のすべり特性の解明、さらには巨大地震発生域の高精度推定に寄与する。
南海トラフ陸側斜面域で発生する、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるため、海底における水圧を広帯域・高ダイナミックレンジで連続して取得するためのシステムを開発し、トラフ付近の低周 波 イ ベ ン ト や 、津 波 発 生 を 伴 う よ う な も の を 含 め た 地 震 の 活 動 実 態 の 把 握 を 行 い 、
巨大地震発生域の事前推定の高度化に寄与する。さらに、観測成果を地殻活動モニ
タリング情報として、シミュレーション研究に提供する。

(d) ８ヵ年の年次実施業務の要約
平成 25 年度：
276

南海トラフ西部の領域において、長期観測型海底地震計計 10 台を設置し、長期海底地震観測を開始した。また、南海トラフ中部の陸側斜面域である熊野灘において、ブイシステムを用いた海底水圧の試験観測に着手した。海底の水圧変動から、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるため、広帯域・高ダイナミックレンジで連続して海底水圧データを取得するためのシステム開発に必要な基礎データを実海域で取得した。
平成 26 年度：
南海トラフ西部の領域において、海底地震圧力計 10 台程度の回収･再設置を実施する。また、南海トラフ中部の陸側斜面域である熊野灘において、ブイシステムを用いた
海底水圧の試験観測を継続して実施する。海底の水圧変動から、ゆっくりすべりイベント、
超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるため、広帯域・高ダイナミックレンジで連続して海底水圧データを取得するためのシステム開発に必要な基礎データの取得を継続して実施する。
平成 27 年度：
南海トラフ西部の領域において、海底地震圧力計 10 台程度の回収･再設置を実施する。また、熊野灘におけるブイシステムを用いた海底水圧の試験観測を継続する。シス
テムの実用化にむけた基礎データの取得を継続するほか、試験観測で得られた海底の水圧変動の特性の解析を進め、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるためのデータ処理・解析手法の検討を進める。
平成 28 年度：
南海トラフ西部の領域において、海底地震圧力計 10 台程度の回収･再設置を実施する。また、熊野灘におけるブイシステムを用いた海底水圧の試験観測を継続する。シス
テムの実用化にむけた基礎データの取得を継続するほか、試験観測で得られた海底の水圧変動の特性の解析を進め、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるためのデータ処理・解析手法の検討を進める。
平成 29 年度：
南海トラフ西部の領域に設置されている海底地震圧力計 10 台程度を回収する。また、海底地震圧力計 10 台程度を南西諸島海溝域に設置し、長期海底地震観測を行う。
また、熊野灘におけるブイシステムを用いた海底水圧の試験観測を継続する。システムの実用化にむけた基礎データの取得を継続するほか、試験観測で得られた海底の水圧変動の特性の解析から、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播に関連する現象による変動を抽出し、これら現象のモデル化を試みる。
平成 30 年度：
南西諸島海溝域において、海底地震圧力計 10 台程度の回収･再設置を実施する。
また、熊野灘におけるブイシステムを用いた海底水圧の試験観測を継続する。システムの実用化にむけた基礎データの取得を継続するほか、試験観測で得られた海底の水圧変動の特性の解析から、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播に関連する現象による変動を抽出し、これら現象のモデル化を行う。
平成 31 年度：
277

南西諸島海溝域において、海底地震圧力計 10 台程度の回収･再設置を実施する。
また、熊野灘におけるブイシステムを用いた海底水圧の試験観測を継続する。システムの実用化にむけた基礎データの取得を継続するほか、試験観測で得られた海底の水圧変動の特性の解析から、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播に関連する現象による変動を抽出し、これら現象のモデル化を行うとともに、処理解析の準リアルタ
イム化を実現する。
平成 32 年度：
南西諸島海溝域に設置されている海底地震圧力計 10 台程度を回収する。また、観測データに基づき、成果をとりまとめる。また、熊野灘におけるブイシステムを用いた
海底水圧の試験観測を完了する。本年度中の試験観測で得られる海底の水圧変動に対して、
前年度までに開発した準リアルタイム処理解析の手法を適用し、本業務で開発した広帯域・高ダイナミックレンジで連続して海底水圧データを取得するためのシステムの性能の実証を行う。

(e) 平成 25 年度業務目的
南海トラフ西部の領域において、広帯域型海底地震計及び長期観測型海底地震計計 10 台程度を設置し、長期海底地震観測を開始する。また、海底圧力計 3 台の整備を実施する。
南海トラフ中部の陸側斜面域である熊野灘において、ブイシステムを用いた海底水圧の試験観測に着手する。海底の水圧変動から、ゆっくりすべりイベント、超低周波地震、津波の励起と伝播といった多様な現象を捉えるため、広帯域・高ダイナミックレンジで連続して海底
水圧データを取得するためのシステム開発に必要な基礎データを実海域で取得する。

(2) 平成 25 年度の成果① 南海トラフにおける準リアルタイム海底上下変動観測によるスロースリップのモニ
タリング(a) 業務の要約
熊野灘沖のトラフ軸陸側において、海洋研究開発機構・東北大学・宇宙航空研究開発機構の３者共同で開発中のブイシステムを試験観測プラットフォームとして活用することにより、海底水圧の試験観測に着手した。試験観測は６か月間継続する予定である。海底に水圧計を設置し、音響通信を通じて洋上のブイにデータを伝送、洋上のブイ
下 1000m に設置した吊下局で時刻情報を付与して洋上ブイからイリジウム通信を用いて陸上にデータを伝送している。海底に設置した６基のトランスポンダーと洋上ブイの間で１週間に１回、音響測位を実施、得られた測距データは洋上ブイの位置データを合わせて同じくイリジウム通信を通じて陸上に伝送している。設置水深とブイ全体の重さ、ブイを係留するためのアンカー等に合わせて５ノットを超える黒潮に耐えうるようス
ラック比(係留索長／水深)を設定した。地殻変動観測のためにはブイの姿勢を精緻に測定する必要があるが、アンテナを４基装着し、ジャイロも搭載した２系統のシステムを用いて位置データを記録している。このシステムで最も電力を消費する部分は音響伝送部であるが、水圧計データの長時間平均と短時間平均を用いて津波モードを実装し、音278

響伝送の回数をカスタマイズすることで低消費電力化を図った。

(b) 業務の実施方法
水圧計と音響トランスポンダーを用いて地殻変動や津波など広帯域な現象を観測し、それらのデータは音響伝送で洋上ブイまで上げられる。海洋研究開発機構では、潮流下（Ishihara et al.,
でも係留できるブイシステムをプラットフォームとして所有している 1 ）2012 1 ））。熊野灘に設置されたブイシステムでは、黒潮による高潮流に耐えられるようにするため、水深より約 1.6 倍の長さがある係留ロープを用いたスラック係留が係留方法として採用されている。
圧力観測装置は、洋上ブイ、アンカー、係留ロープ、海底局の順で海洋研究開発機
構の研究船「よこすか」の YK14-01 航海（2014.01.11-1.15）で設置した。設置後、津波
モードのための基準水圧を音響信号で設定し、津波モードの動作を確認した。海底から伝送されたデータは洋上ブイからイリジウム通信で陸上へ伝送されるが、船上でも伝送されていることを確認した。航海終了後は、陸上へイリジウム通信で伝送されたデータをリアルタイムで監視している。

(c) 業務の成果
本業務で開発を進めている海底水圧観測システムは、洋上ブイと吊下局、海底局、海底音響トランスポンダーから構成される（図３－８－①－１ 2 ））。海底局と海底音響
トランスポンダーは自由落下で設置される。洋上ブイは 6.9 トンの錘と 1000m のワイ
ヤーケーブル、ナイロンロープ、ポリプロピレンロープで接続されて係留される。ワイヤーケーブルの端には吊下局を設置し、海底から伝送されてきた音響データは吊下局で受信されて洋上ブイからの時刻データを付与して洋上ブイに伝送される。ナイロンロー
プとポリプロピレンロープの長さはスラック比によって変わるが、このスラック比は最
大 5.5 ノットの潮流を想定し、海底の錘にかかる張力によって走錨しないこと、ブイにかかる張力よりもブイの浮力が勝ることを条件に見積もられる。今回のスラック比は約1.6 とした。

279

図３－８－①－１ 広帯 域現象を観測するためのブイシステム概要（Takahashi et al.,submitted）

水圧データの音響伝送手法としては、水圧計データの規準水圧からの偏差を、連続して発信される２つの音響パルス（ダブルパルス）の発信時間差に変換する方法 3) を採用
し、吊下局において受信されたパルスの時間差が偏差水圧値に逆変換される。このような伝送方式を採用した理由は、音響伝送に係る電力を少しでも減らすためである。また、洋上ブイの 1000m 下方に吊下局を設置しているが、これは音響パルスの時間間隔に影280

響を及ぼしうる潮流等による海水表面付近での音速の不均質性を避けることで、水圧データの伝送に伴う精度劣化を低減するためである。ダブルパルスには、ノイズとの混信を避けるためにチャープ信号を使用している。ダブルパルスを構成する２パルスのそれぞれについて相関処理を行い、到達時刻を計測する。南海トラフで巨大地震が発生した
際には、それに伴う津波による海底水圧の変動の大きさは±８メートルにも達すると想定されるため、伝送システムではこれをカバーできるフルスケールを実現しなくてはならない。一方で、ゆっくりすべり現象による地殻変動を検知するために、伝送される圧力データの分解能の目標値は２mm とした。本システムで採用したダブルパルス音響データ伝送では、こうした分解能・フルスケールで要請されるダイナミックレンジに対応できるよう調整を行った。
海底局の圧力センサーで観測された水圧計データは、１秒サンプリングで海底局内ロ
ガーに記録される。しかし、音響伝送によるデータ転送速度はこうした高サンプリング
連続データのすべてを送信するのに十分ではない。そこで、観測データはロガー保持しつつ、伝送時に間引きする必要が生じる。通常時は、ゆっくりすべりイベントによる海底上下変動の検知ができるようデータ送信の時間間隔を 15 分と設定し、15 分ごとに観測された値を上に示した伝送方法に従って音響伝送する。しかし、このデータ伝送間隔
では、津波が発生した際に生じる短周期圧力変動の波形を送信することができない。そこで、津波発生が検知された際にのみ起動する、津波モードを実装した。津波モード時
は 15 秒間隔で音響信号に変換される。通常時のデータ伝送状態から津波モードへの移行は、海底局で観測される海底圧力変動を実時間処理することにより津波発生の検知を行い、これに従って実現する。従って、圧力データの監視と津波イベント検知の機能を海底局装置に持たせることとした。
海底局装置の CPU は省電力化を優先するため、CPU 性能、メモリともスペックの低いものを採用しているため、圧力データの監視とイベント検知のアルゴリズムは可能な限り単純化する必要がある。そのため、潮汐補正は行わず、長時間平均と短時間平均の比の工夫で津波を検知することとした。JAMSTEC が運用する地震・津波観測監視シス
テム(DONET)の東北地方太平洋沖地震の際の津波データを本システムに合わせて１秒
サンプリングにし、津波のみを検知できること、大潮時などでも誤判定しないこと、可能な限り津波の初動を捉えることを目的に開発した。長時間平均と短時間平均のパラメーター設定は試行錯誤的に検討した。図３－８－①－２は長時間平均を 300 秒で固定し、短時間平均を 30 秒、40 秒、50 秒で変化させて、比をとり、スケーリングした波形例である。短時間平均を 30 秒とすると 17000 秒近辺の地震の信号の振幅が大きい。津波の後続部分の検知の長さを判断の基準とし、長時間平均 300 秒、短時間平均 50 秒とした。
次に、できる限り津波の初動部分を検知できるように、長時間平均と短時間平均の比較に時間差を与えて比を計算した（図３－８－①－３）。実際の津波波形は、初動からピークまで７分かかっている。時間差を与えないケースに比較して、時間差を大きくしていくと、津波到達時の比のプロファイルのピークが前に移動していることがわかる。しかし、一方で、潮汐の影響を大きく受けるようになり、大きすぎる時間差は潮汐による誤判定を生む可能性がある。今回は時間差は 300 秒がベストと判断した。最終的に、大281

潮時でも誤判定しないことを DONET データを用いて検証し、長時間平均 300 秒、短時
間平均 50 秒、時間差 300 秒を持って、津波モードを実装した。

図３－８－①－２ 長時間平均と短時間平均の比。長時間平均は 300 秒で固定、短時間平均を 30 秒、40 秒、50 秒として比較した。

図３－８－①－３

長時間平均と短時間平均の比較に時間差を与えたケースの長時間平均と短時間平均の比。0 秒から 60 秒間隔で 420 秒まで時刻差を与えて比較した。

以上のようにして開発したシステムを用いて、海域試験に着手した。システムの実海域への設置は、海洋研究開発機構の支援母船「よこすか」の航海（2014 年１月 11 日に横須賀を出港・同 15 日に神戸港に入港）によった。システムの設置作業は、ブイ本体（図３－８－①－４）、係留のためのアンカー、係留索、海底局（図３－８－①－５）の順で、「よこすか」から各部を投入するという手順で実施した。
282

図 ３－８－①－ ４

ブイシステム投入風景。

283

図３－８－①－５

海底局の投入風景。

システムの投入後は、海底で観測された水圧データは、海底局からブイ本体までは音響伝送で、ブイ本体から陸上まではイリジウム通信を用いることで、リアルタイム伝送
されている。こうしたリアルタイム伝送で得られた海底水圧データの一部を図３－８－①－６に示す。301,200 hPa 周辺で海洋潮汐に対応する周期的な変動を示している値が本来の観測された水圧値で、青線は設置作業後に音響信号を通じて海底局で設定されている基準水圧値である。観測データには、ときおり実際の圧力変動と比べて、基準水圧値で折り返したような変動を示す値が含まれている。これは、チャープ信号から相関をとって水圧値に変換する際、位相が逆転して計算されていることを示している。その他にも、正しい値から大きく外れている結果も出ている。これらの水圧値は、ダブルパル
スから水圧値に戻すときに課題が残っていることを示している。現在は、ブイシステムの耐久性を確認するため、継続して観測中である。

284

図３－８－①－６

陸上にリアルタイム伝送された水圧値のプロファイル（2014.02.16-02.18）。

(d) 結論ならびに今後の課題
ブイシステムと水圧計を用いたリアルタイム観測には成功したが、音響信号から水圧値に戻すところに課題が残っている。また、近くの海域では漁業活動も行われている
ため、システム全体の耐久性を含めてデータを継続的に収集している。これらのデータの QC と、システム全体のボトルネックを洗い出すことが今後の課題である。

285

(e) 引用文献
1）Ishihara, Y., H. Ochi, T. Fukuda, N. Takahashi, Y. Kaneda, and T. Sugiyama, Tsunami
warning buoy system and an acoustic telemetry system for high current area, Abstracts oftsunami workshop. Sentinal Asia, 20122) Ochi, H., Y. Ishihara, and T. Sugiyama, Concept of the tsunami warning buoy system andan acoustic telemetry system for high current area. Abstract for Oceans, Yeos, Korea,
2012.
3) Takahashi, N., Y. Ishihara, H. Ochi, T. Fukuda, J. Tahara, Y. Maeda, M. Kido, Y. Ohta, K.
Mutoh, G. Hahsimoto, S. Kogure and Y. Kaneda, New buoy observation system fortsunami and crustal deformation, Mar. Geophys. Res., in press.

② 南海トラフ西部の領域における広帯域自然地震観測(a) 業務の要約
スロースリップが繰り返し発生している豊後水道域において海底地震・圧力観測を繰り返し行うことで、スロースリップ前後を含めたモニタリングを行い、スロースリッ
プの発生様式を明らかにする。また、このスロースリップに同期して発生することが知られている浅部低周波地震活動域では、低周波微動が頻繁に発生することが明らかになってきた。そこで浅部イベント発生域直上で長期海底地震観測を実施し、浅部微動活動とスロースリップの関係を明らかにする。本年度は上記目的達成のため、豊後水道沖に圧力計を同時搭載した広帯域型地震計１台を設置した。さらに、足摺沖から日向灘にかけて、浅部微動活動が発生している領域を中心として９台の長期観測型海底地震計を設置した。陸上の既存地震・測地観測点とのデータ接続を意識して、海溝軸に近い２点には、九州パラオ海嶺の沈み込み域を挟む形で、圧力計を同時搭載した広帯域型海底地震計を展開した。また、次年度以降のスロースリップ帯域観測強化のため、圧力計３台を別途整備した。

(b) 業務の実施方法
豊後水道周辺域ではスロースリップイベントが約６年に１回の頻度で発生していることが知られている 1) 。本研究期間中に次のスロースリップが発生する可能性が高い
ことから、スロースリップイベントが繰り返し発生している豊後水道域に、圧力計を搭載した広帯域型海底地震計を１台投入し、陸上地震・測地観測網と併せてスロースリッ
プ発生域をカバーするネットワークを構築する。これにより、スロースリップ発生前後を含めた状態変化をモニターする。また、スロースリップ現象を観測するためには測地帯域のモニターが重要であるため、次年度以降にむけて、あらたに圧力計３台の整備を行う。
豊後水道域のスロースリップイベントに関連して、海溝軸よりの領域で、浅部低周波地震活動が発生していることが明らかになっている 1) 。一方、近年、浅部低周波地震
活動域直上での広帯域海底地震計を用いた海底観測が行われ、活動の詳細が推定されている 2) 。足摺沖から日向灘にかけての海溝近傍における短周期海底地震計アレイによ286

る地震観測により、このような浅部低周波地震活動と同期する形で、この領域において
浅部低周波微動が発生することが明らかになってきた 3,4) 。この微動活動は時間変化とともに発生領域の移動がみられ、スロースリップの発生との関係が示唆される結果が得られている。そこで、南海トラフ西方に位置する微動活動域に計９点の長期観測型海底地震計を設置し、微動活動の時空間分布を明らかにすることを目的とした。また、これらの９点のうち、海溝軸よりの２点には圧力計を搭載した広帯域型海底地震計を配置することで、豊後水道の１点ならびに陸上の観測網と併せた広帯域地震・測地観測ネット
ワークが形成される。
(c) 業務の成果
南 海 ト ラ フ か ら 南 西 諸 島 海 溝 に か け て 、ト ラ フ 付 近 の 低 周 波 イ ベ ン ト の 解 明と 地 震 活 動 の 詳 細 な 把 握 を 行 い 、プ レ ー ト 境 界 の す べ り 特 性 の 解 明 、さ ら に は
巨 大 地 震 発 生 域 の 高 精 度 推 定 に 寄 与 す る こ と を 目 的 と し て 、本 年 度 は 豊 後 水 道
な ら び に 足 摺 沖 か ら 日 向 灘 に か け て の 領 域 に 計 10 台 の 長 期 観 測 型 海 底 地 震 計
を 設 置 し て 、 観 測 を 開 始 し た (図 ３ － ８ － ② － １ 、 図 ３ － ８ － ② － ２ ～ ５ 、 表
３ － ８ － ② － １ )。 本 設 置 作 業 に は 芙 蓉 海 洋 開 発 株 式 会 社 所 属 の 第 五 開 洋 丸（ 2 01 4 年 ３ 月 ８ 日 高 知 港 出 港 、 同 年 同 月 1 1 日 高 知 港 帰 港 ） を 利 用 し た 。 ま た 、
地 震 計 配 置 は 、こ れ ま で 約 ６ 年 の 間 隔 で 繰 り 返 し ス ロ ー ス リ ッ プ が 発 生 し て いる豊後水道域には圧力計を同時搭載した広帯域型海底地震計１台を投入した。
さ ら に 、浅 部 低 周 波 活 動 が 認 め ら れ て い る 足 摺 沖 か ら 日 向 灘 の 領 域 に 計 ９ 点 の
長 期 観 測 型 海 底 地 震 計 を 設 置 し た 。こ の う ち 、九 州 パ ラ オ 海 嶺 の 沈 み 込 み 域 を挟 む 形 で 、海 溝 軸 に 近 い ２ 点 に 、豊 後 水 道 域 と 同 様 に 圧 力 計 を 同 時 搭 載 し た 広
帯 域 型 海 底 地 震 計 を 配 置 し た 。 以 上 の 広 帯 域 海 底 地 震 ・ 圧 力 計 ３ 台 と 、 1Hz型
地 震 計 を 搭 載 し た 長 期 観 測 型 地 震 計 ７ 台 の 計 1 0 点 で 、海 底 地 震・圧 力 観 測 網 を
構 築 し 、 海 底 観 測 を 開 始 し た ( 図 ３ － ８ － ② － １ 、 表 ３ － ８ － ② － １ )。
本年度はこれらの長期観測型地震計設置作業のほかに、新たに圧力計３台を整備した。これにより、次年度以降、スロースリップ帯域の観測強化が可能である。

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図３－８－②－１

海底地震観測点

本年度設置し、観測を開始した長期観測型海底地震計 10 台の設置位置。図中●の３点に圧力計を付加した広帯域型海底地震計、残りの▲７点に 1Hz 長期観測型海底地震計を設置し、観測を開始した。これらの地震計は、次年度まで観測を継続し、その後回収を予定している。なお、図中のコンターは 500m 間隔の等水深線である。

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図３－８－②－２

海底地震計搬出

図３－８－②－３

海底地震計観測船積載289

図３－８－②－４

海底地震計設置前準備

図３－８－②－５

海底地震計投入290

表３－８－②－１

海底地震計投入点位置

OBS名

北緯
度
分

MK140132 33.386765 132 20.049510

1108

MK1402MK1403
MK1404
MK1405
MK1406
MK1407

31
31
31
31
31
31

15.080789
05.020161
55.162165
54.982616
15.028103
35.050249

1954
1655
1190
1289
2568
2369

MK140831 24.019435 132 35.017398

2907

MK140931 16.560802 132 24.875831

2500

MK141031 08.974198 132 14.948058

1739

39.080365
31.546274
24.031902
09.021596
24.037762
38.989930

東経
度
分
132
132
131
131
132
132

水深
m

*斜字は広帯域型地震圧力計**地震動収録設定期間
2014年3月12日0時～2015年3月12日0時(日本時間)(d) 結論ならびに今後の課題
豊 後 水 道 な ら び に 足 摺 沖 か ら 日 向 灘 に か け て の 海 域 に お い て 、圧 力 計 を 同 時
搭 載 し た 広 帯 域 型 地 震 計 ３ 台 を 含 め た 計 10台 の 長 期 観 測 型 海 底 地 震 計 の 設 置
を 行 い 、観 測 を 開 始 し た 。ま た 、次 年 度 以 降 の ス ロ ー ス リ ッ プ イ ベ ン ト 帯 域 の観測強化のため、圧力計３台の整備を実施した。
本 観 測 は オ フ ラ イ ン シ ス テ ム の た め 、デ ー タ 取 得 は 次 年 度 の 回 収 作 業 が 必 須
で あ る 。そ こ で 得 ら れ た デ ー タ を も と に 、プ レ ー ト 境 界 の す べ り 現 象 に つ い ての 解 析 を 実 施 す る 。ま た 、ス ロ ー ス リ ッ プ イ ベ ン ト の 検 知 や 微 動 活 動 の 推 移 把
握 の た め に は 、継 続 的 な 観 測 な ら び に ス ロ ー ス リ ッ プ イ ベ ン ト 帯 域 に 適 し た 観
測 が 重 要 で あ る 。そ こ で 、今 年 度 整 備 し た 圧 力 計 を 利 用 し 、次 年 度 以 降 の 観 測を実施する必要がある。

(e ) 引 用 文 献1) Hirose、H., Y. Asano, K. Obara, T. Kimura, T. Matsuzawa, S. Tanaka, T. Maeda, Slow
Earthquakes Linked Along Dip in the Nankai Subduction Zone, Science, 330, 1502,
2010.
2) Sugioka, H., T. Okamoto, T. Nakamura, Y. Ishihara, A. Ito, K. Obana, M. Kinoshita, K.
Nakahigashi, M. Shinohara and Y. Fukao, Tsunamigenic potential of the shallow
subduction plate boundary inferred from slow seismic slip, Nature Geoscience, doi:
10.1038/NGEO1466, 20123) 山下裕亮、八木原寛、清水洋、内田和也、神薗めぐみ、中元真美、福井海世、藤田詩織、相澤広記、宮町宏樹、平野舟一郎、有門那津美、馬越孝道、山田知朗、
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兼原壽生、青島隆、海底地震観測により捉えられた日向灘における浅部低周波微動活動（序報）、日本地震学会 2013 年秋季大会講演予稿集、A31-07、2013.
4) Yamashita, Y.., H. Yakiwara, H. Shimizu, K. Uchida, M. Kamizono, M. Nakamoto, M.
Fukui, S. Fujita, K. Aizawa, H. Miyamachi, S. Hirano, K. Umakoshi, T. Yamada, H.
Kanehara, T. Aoshima, Shallow Low-frequency Tremor in the Hyuga-nada region,
western Nankai Trough subduction zone, observed by ocean bottom seismographic
experiment, S41B-2428, 2013 AGU Fall Meeting, San Francisco, CA, USA, The Moscone
South, 2013(3) 平成 26 年度業務計画案
南海トラフにおける準リアルタイム海底上下変動観測によるスロースリップのモニタ
リングについては、平成 25 年度は、リアルタイムで水圧計データを取得することに主眼を置いた。来年度は水圧計データや測位データ等の陸上におけるデータ保存機能と解析機能の強化を行う予定である。
また、南海トラフ西部の領域における広帯域自然地震観測については、平成 25 年度は、広帯域型地震・圧力計３台を含む、長期型海底地震計 10 台による観測を開始した。平成
26 年度はこれらの海底地震計を回収し、データ解析を実施する。また、新たに長期型海底地震計ないし圧力計 10 台程度を南海トラフ西方領域に再設置し、長期海底地震観測を継続して実施する。

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