| 研究課題/領域番号 |
21H04510
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
望月 公廣 東京大学, 地震研究所, 教授 (80292861)
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| 研究分担者 |
山下 裕亮 宮崎公立大学, 人文学部, 准教授 (80725052)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)
2025年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2024年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2023年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2021年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
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| キーワード | 地震の巨大化 / ヒクランギ沈み込み帯 / 断層境界 / 流体の挙動 / 海洋地殻 / 液体の挙動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来発生が予想される南海トラフ沿いの大地震では，断層すべりが四国西方沖にある断層境界を超えて九州東方沖にまで達する巨大化の可能性も示唆されている．プレート間固着強度の分布が西南日本によく似ているNZ北島沖のヒクランギ沈み込み帯では，沈み込み帯の構造がほぼ均質で単純なため，プレート間固着強度の決定要因や断層すべりのメカニズムを調査する目的として世界的に最適な研究対象域である．国際共同による海陸統合大規模観測によって，海洋地殻で生成された流体の分布，および断層すべりと流体の挙動を直接捉え，断層境界周辺における断層すべりのメカニズムを明らかにし，地震が巨大化する条件の理解に資する．
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| 研究実績の概要 |
ヒクランギ沈み込み帯中央部におけるプレート間固着強度遷移域において，ニュージーランドの共同研究機関であるGNS Scienceおよびビクトリア大学ウェリントン校と共同で，海陸統合の地震・地殻変動観測網を展開し，2021年5月に海域観測網直下で発生した大規模SSEを直接観測することに初めて成功した．海底地震計観測データの解析から，本海域においてテクトニック微動の活動を初めて確認するとともに，その時空間分布について，SSE発生の3か月前から1か月前にかけて，SSE発生域北部からヒクランギ・トラフ軸に沿って固着強度境界まで南下し，最も活発な活動を示した後に一度活動が停止し，さらにSSE発生に伴って固着強度遷移域周辺のみで活動の活発化が見られた．
一方，この期間に発生した通常の地震についても，深層学習によって地震波の到達時刻を自動検出し，38,000個を超えるマグニチュード（M）1.3以上の震源を決定した．これは，陸域定常観測点で決められた地震の約７倍の数に当たる．SSE開始時には，その期間に限って通常地震がクラスター的に活発化することが確認され，それ以外の期間では地震活動が見られないことから，SSEによって応力が載荷された可能性を示唆するものである．さらにM3.5以上の通常地震に対して，３次元速度構造を参照して震源メカニズム解を求めたところ，ほとんどの地震が沈み込む海洋地殻内部，あるいはプレート境界面直上で発生し，地域の応力場を反映したメカニズム解を示すことを確認した．
2021年10月よりヒクランギ沈み込み帯北部において，地球物理観測網を展開して観測を継続している．2024年11月から12月にかけて大規模なSSEが発生し，この直接観測に成功したと考えている．本観測網については，2025年9月から10月に回収し，データ解析を始める予定である．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の目的は，国際共同による海陸統合大規模観測によって断層すべりと流体の挙動を直接捉え，断層境界周辺における断層すべりのメカニズムを明らかにし，地震が巨大化する条件の理解に資することにある．これまでの研究から，ヒクランギ沈み込み帯の中部におけるプレート間固着強度の大きな変化は，海洋地殻内の流体生成量の不均質に起因し，断層すべりも流体の挙動に依存していると考えられる．本研究では，ニュージーランドの研究機関と共同でプレート間固着強度遷移域周辺において海陸統合地球物理観測網を展開し，約5年周期で発生しているSSEおよびそれに付随するテクトニック微動や通常の地震活動を観測網直下での直接観測し，断層すべりと流体の共同を明らかにすることを目指している．
2021年5月には実際に大規模SSEが海陸統合地球物理観観測網直下で発生し，本海域におけるSSEの直接観測に初めて成功，観測データも無事回収して，重要な成果を上げることができた．現在は，この観測データの解析を進め，陸域地殻変動観測網と海底圧力計のデータから，SSEの詳細な断層すべり分布が明らかになりつつあり，また地震観測網からテクトニック微動および通常の地震活動について，その時空間分布を詳細に把握できることが確かめられた．
ヒクランギ中部での観測の成功を受け，SSE発生サイクルに伴う多様な断層すべりの事象を観測し，詳細な断層すべり運動の把握，および流体移動との関係を解明するため，ヒクランギ沈み込み帯北部において，アメリカも含めた大規模な海域地震・地殻変動観を展開しており，より高い精度で断層すべりの時空間分布を推定することを目的としている．2024年11月から12月にかけて観測網直下で発生した大規模SSEの観測も成功したと考えられ，当初計画していた観測，およびデータ解析よりも，さらに進展していると認められる．
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| 今後の研究の推進方策 |
約5年周期で大規模なスロースリップの発生が見られるヒクランギ沈み込み帯中部に位置するプレート間固着強度遷移域において，スロースリップや，それに伴うテクトニック微動，および通常の地震における断層すべりの全体像を把握するため，ニュージーランドの研究機関と共同で海陸統合地震・地殻変動観測網展開した．この観測網による2021年5月に発生したイベントの直接観測の成功を受け，スロースリップにおける断層すべり，テクトニック微動の時空間発展，さらに通常の地震活動の震源分布などに関して，ニュージーランドの研究機関と共同で解析を進めていく．特にヒクランギ沈み込み帯の特徴として，通常地震とテクトニック微動の波形による選別が困難であるため，これを精度良く行う手法の開発を進めていく．
また，スロースリップの発生サイクルにおける断層すべり現象の全体像把握のために，2021年10月からヒクランギ沈み込み帯北部に，ニュージーランドとの国際共同による海底地震・地殻変動観測網を展開しており，2022年10月からはアメリカを加えた大規模な海域地球物理観測網を展開している． 2024年10月に設置した海底観測網では， 11月から12月にかけて発生した大規模SSEの直接観測に成功したと考えられ，これらの観測機器を2025年9月に回収し，解析を始める．
海域から陸域にかけて発生している地震を用いた，ヒクランギ沈み込み帯に沿った３次元の地震学的構造を明らかにした．これまでに明らかになっている沈み込み帯北部，および中部での多様な断層すべりと地震学的構造との比較を通し，断層すべりの特徴を決定する要因についてまとめる．
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