| Project/Area Number |
19H05596
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Broad Section B
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
日野 亮太 東北大学, 理学研究科, 教授 (00241521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 令子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (00552499)
飯沼 卓史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), グループリーダー (10436074)
伊藤 喜宏 京都大学, 防災研究所, 准教授 (30435581)
池原 研 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 招聘研究員 (40356423)
中村 恭之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), グループリーダー (60345056)
内田 直希 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80374908)
篠原 雅尚 東京大学, 地震研究所, 教授 (90242172)
金松 敏也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門, 専門部長 (90344283)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥201,370,000 (Direct Cost: ¥154,900,000、Indirect Cost: ¥46,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥29,380,000 (Direct Cost: ¥22,600,000、Indirect Cost: ¥6,780,000)
Fiscal Year 2022: ¥35,360,000 (Direct Cost: ¥27,200,000、Indirect Cost: ¥8,160,000)
Fiscal Year 2021: ¥41,600,000 (Direct Cost: ¥32,000,000、Indirect Cost: ¥9,600,000)
Fiscal Year 2020: ¥29,900,000 (Direct Cost: ¥23,000,000、Indirect Cost: ¥6,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥65,130,000 (Direct Cost: ¥50,100,000、Indirect Cost: ¥15,030,000)
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| Keywords | 海溝型巨大地震 / 海底地震・地殻変動観測 / スロースリップ / 海底古地震学 / 津波地震 / 深海底古地震学 |
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| Outline of Research at the Start |
海溝型巨大地震の大規模化の鍵を握るプレート境界断層の浅部に注目し，自発的・周期的スロースリップと中頻度中規模浅部すべりが，日本海溝北部における超巨大地震に代わるひずみ解消過程であるという仮説を実証する．そのために，海底観測によりスロースリップが解消するひずみ解消過程を定量化するとともに，海溝周辺の深海底堆積物調査にもとづく古地震学調査から中規模浅部すべりイベントの発生履歴を解明するほか，海底下構造探査によるプレート境界浅部の形状または物性の空間不均質の把握をすすめ，これら観測事実を再現できる地震発生サイクルのモデル構築を通して，なぜ日本海溝北部では地震が巨大化しないのかを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
海陸地震観測データに機械学習を適用して，テクトニック微動（微動）および通常地震の網羅的検知を行ない，日本海溝北部での微動の活動度は2011年東北沖地震からの経過時間に伴って低下する傾向がみられ，「ゆっくり地震」活動は減衰しつつある東北沖地震の余効変動の影響を受けていると考えられる．GNSS-音響測距結合方式（GNSS-A）観測の結果から，東北沖地震後の余効変動による日本海溝沿いでの海底変位速度の時空間変動の全貌が明らかとなりつつあるが，これは微動活動の減衰傾向と整合的である．微動活動の範囲は，先行研究による検出範囲に比べて海溝軸側のプレート境界浅部にまで及んでいるが，海底間音響測距からはプレート境界最浅部での断層すべりによる変動は検知されず，プレート境界浅部でスロースリップは発生しているが，海溝軸には到達していないと思われる．
日本海溝北部での浅部すべりイベントの発生履歴を明らかにするため，深海底堆積層試料から地震イベント層の検出とその堆積年代の決定を進め，既知の歴史地震との対比を行った．東北沖地震や869年貞観地震に対応するM9級の超巨大地震の痕跡とともに，それらに比べ小規模な1611年慶長地震や1896年明治津波地震に対応する可能性があるイベント層も検知された．
浅部すべりの発生範囲を規定する要因を海溝軸近傍の地質構造の空間変化から考察するために，2011年東北沖地震の震源域北端でこれまでに得られた構造探査データの系統的な解析を進め，太平洋プレート上の折れ曲がり断層の発達状態やプレート表層の堆積層の厚さが浅部すべりの発生と関係することが明らかとなった．プレート境界面上での摩擦パラメタを変化させた多数のモデルで地震発生サイクルシミュレーションを行うことで，東北沖地震タイプと明治津波地震タイプの地震が，それぞれ中部・北部で独立して繰り返し発生する条件が明らかとなりつつある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地震波形データ処理の効率化のため海陸の地震観測網で得られた地震波形データから，日本海溝沿いに発生する微動と通常地震の双方を自動検出することに，機械学習を援用することにより成功した．４月および10月の観測航海により，第２期の海底地震観測のための観測機材の展開を行った（2023年度11月に回収予定）．無人機によるGNSS-A観測を2022年5～7月と8～10月の2回実施し，既設の海底地殻変動観測点での繰り返し観測データの収集に成功した.また，得られた観測データに基づき各観測点における変位時系列の推定を行った．三陸沖光ケーブル観測システムを活用した分散型センシング計測により，S波速度構造の推定および時間変化検出に関する技術開発を実施した．
日本海溝の海底で採集された堆積物コア試料について，物性の鉛直プロファイルの測定を行うことにより，2011年の1つ前の東北沖地震クラスの巨大地震が発生した1700年頃より後に一回り小さい地震イベントが繰り返し発生したことを示す堆積層を同定することができた．IODP研究航海で採取した堆積物試料について初期的な解析を実施した結果，採取された試料中には日本海溝北部において過去に発生した大地震の痕跡が多くに含まれていることが確認された．
日本海溝北部において反射法地震波探査を実施するとともに，すでに得られた探査データとあわせて解析を進め，東北沖地震での大規模浅部すべり域の北限に対応する特徴の定量化を進めた．周期的スロースリップと津波地震が共存する地震サイクルを再現するために，地震性すべり領域の階層性を考慮したモデルを導入することで，それらの共存を再現するためにモデルが備えるべき条件が明らかとなってきた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度以来実施してきた機動的地震観測は，全ての観測機材を回収して，完了させる．既存観測網や本研究開始以前の機動観測で得られたデータとも併せて解析を進め，小繰り返し地震を含む通常地震とテクトニック微動の活動の時空間変化を明らかにする．無人機によるGNSS-A地殻変動観測をこれまでと同様に年２回実施し，得られたデータの解析から海底変位速度の時空間変化を推定する．これら地震観測と地殻変動の成果を総合することにより，日本海溝北部におけるスロースリップ活動の時空間履歴を明らかにする．
深海底堆積物の分析については，過去に得られた堆積物コア試料の解析から津波地震の発生履歴の解明が進捗していることから，継続して過去に得られたデータ解析・試料分析を重点的に進める．検出されたイベント堆積層の中には，浅部すべりではなく，プレート境界深部に震源をもつ通常の大地震に伴うものが混在している可能性があるため，浅部すべりの痕跡と深部すべりの痕跡を分離する方法の検討をすすめる．
反射法地震探査データの解析では，2023年度に実施予定の探査のデータと解析済のデータを併せて用いて，東北沖地震時の大規模浅部すべりの発生域内側と外側における海底下構造の違いを検討する．複数種類の波形アトリビュートの組み合わせによる解析や機械学習の適用により，大小の断層面の空間分布や幾何学的形状，堆積層・地殻の内部での物性分布，およびそれらの組み合わせに注目して，プレート境界浅部でのすべり特性の違いを支配する要因の解明を目指す．こうした構造解析の成果も踏まえつつ，地震発生サイクルの数値モデル化では，2021年度に着手した中部域での超巨大地震の断層すべりが北部に拡大しない地震発生サイクルモデル，2022年度に着手した日本海溝北部でのM>5繰り返し地震と津波地震が共存するモデルを組み合わせた地震発生サイクルに取り組む．
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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