Toward understanding outer rise earhtquakes

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05718
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 小平 秀一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門, 部門長 (80250421)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 馬場 俊孝 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90359191) ; 近貞 直孝 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 主任研究員 (90318197) ; 三浦 誠一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門, 調査役 (00371724) ; 中村 恭之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, グループリーダー代理 (60345056) ; 藤江 剛 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 (50371729) ; 尾鼻 浩一郎 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), センター長代理 (10359200)
• Project Period (FY): 2015-05-29 – 2020-03-31
• Keywords: アウターライズ地震 / 日本海溝 / 津波 / 断層

Outline of Annual Research Achievements

地下構造探査：宮城沖から茨城沖にかけての日本海溝域で、アウターライズ潜在断層マッピングのための稠密反射法探査(KM18-06)を実施した。10本の測線でデータを取得し、本研究に必要な反射法探査データの取得を完了した。福島沖アウターライズ域では、40台の海底地震計を用いた速度構造探査も実施した。これまでに取得したデータの解析から、日本海溝アウターライズでの断層分布、断層傾斜等の断層マッピングの為の基本情報を取得した
地震観測：前年度に宮城県沖のアウターライズ海域に設置した海底地震計10台を7月に回収した。2017年9月から宮城沖で実施した観測も含め、複数のM6クラスの正断層型地震とその余震活動が観測され、アウターライズの複数の正断層が連動して活動している様子が捉えられた。また、2011年以降に日本海溝アウターライズで行われた海底地震計観測で得られたデータを統合解析し、海洋性マントル内の速度構造不均質が大規模なプレート内正断層の分布と対応する可能性を示した。
断層マッピング：上記、構造探査、地震観測の結果、および海底地形データを用いて、アウターライズ地震の潜在震源断層のマッピングを進め、津波解析に用いる作業用断層マップを作成した。
津波解析：作業用震源断層マップを基に対象海域におけるアウターライズ地震の断層モデルを構築した。構築した断層モデルの数は９本である。それらの断層モデルを用いて津波を計算するとともに、断層パラメタや津波計算手法の最大津波高に対する感度解析を行った。その結果、異なる断層スケーリング則を利用した場合や、Kajiura (1963)のフィルタの有無で、最大津波高が大きく変化すること、また，津波の分散性の有無は沖合での津波波形に影響を与えることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

地下構造探査：計画していた茨城沖から三陸沖南部までのデータ取得を予定通り終了した。現在までのデータ解析の結果、地震波速度構造の変化からアウターライズ断層は海溝軸から150km程度の領域から発達していること、基盤の落差からアウターライズ断層の傾斜は海底地形で確認される傾斜より急角度であること、断層の走行は主として海溝と並行だが福島から宮城沖にかけては海溝と斜行する断層も発達していること、など断層マッピングに向けて構造の基本的な特徴を得ることができた。
海底地震観測：計画していた地震観測を終了し、2018年度に回収した地震計のデータ解析を進めている。これまでの解析結果から、海底地形に見られるホルスト・グラーベンを形成する正断層だけでなく、地形的に不明瞭な場所でもプレート内正断層の存在を示唆するような地震活動が捉えられていること、地下構造探査結果から確認された基盤の落差のある領域で地殻からマントルに至る地震活動確認され、その傾斜が60度を超える急傾斜であること、など断層マッピングに向けて断層の分布、傾斜を規定する情報を得ることができた。
断層マッピング：上記観測結果、及び詳細な海底地形データより津波解析に用いる作業用断層マップの作成まで進捗した。
津波計算：計画通り、作成した作業用震源断層マップを基にアウターライズ地震の断層モデルを構築し、断層パラメタや津波計算手法の最大津波高に対する感度解析まで進捗している。

Strategy for Future Research Activity

計画最終年度として以下を実施する。
構造探査：取得したデータの解析を進め、基盤の落差、モホ面の連続性を考慮した断層解釈を進めるとともに、その結果をまとめた論文準備を行う。
地震観測：取得したデータ解析を進め、震源分布を求めるとともに、地下構造断面上に震源をプロットし、断層の分布、傾斜の評価を進める。
断層マッピング：地下構造、地震活動、海底地形データを基に断層の認定を進める。その後、近傍の断層等に接続を考慮し、最終的な断層マップを作成する。
津波計算：最終的な断層マップを作成するとともに、それらを用いた感度解析、津波評価、データベース作成を行い、それら成果を論文やデータベースとして公表を進める。また、地震調査推進本部等の委員会で報告する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NTNU(ノルウェー)
  • Country Name: NORWAY
  • Counterpart Institution: NTNU
• [Journal Article] Seismic velocity structure and its implications for oceanic mantle hydration in the trench-outer rise of the Japan Trench (2019)
  • Author(s): Obana, K., Fujie, G., Takahashi, T., Yamamoto, Y., Tonegawa, T., Miura, S. Kodaira, S.
  • Journal Title: Geophys. J. Int. Volume: 217 Pages: 1629-1642
  • DOI: 10.1093/gji/ggz099
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Time lapse seismic analysis of the Tohoku-Oki 2011 earthquake. (2019)
  • Author(s): Landro, M., Kodaira, S., Fujiwara, T., No, T., Weibull, W., & Arntsen, B
  • Journal Title: International Journal of Greenhouse Gas Control Volume: 82 Pages: 98-116
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2019.01.002
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Controlling factor of incoming plate hydration at the north-western Pacific margin (2018)
  • Author(s): Fujie, G., Kodaira, S., Kaiho, Y., Yamamoto, Y., Takahashi, T., Miura, S., Yamada, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: Vol. 9 Pages: 3844
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06320-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Seismic Structure of the Oceanic Crust Around Petit‐Spot Volcanoes in the Outer‐Rise Region of the Japan Trench. (2018)
  • Author(s): Ohira, A., Kodaira, S., Fujie, G., No, T., Nakamura, Y., Kaiho, Y., & Miura, S.
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 45 Pages: 11,123-11,129
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2018GL080305
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Seismicity and seismic velocity structure around the trench axis and outer rise region along the Japan Trench (2019)
  • Author(s): Koichiro OBANA, Yasuyuki Nakamura, Gou Fujie, Seiichi Miura, Shuichi Kodaira
  • Organizer: 2019 GeoPRISMS Synthesis Theoretical and Experimental Institute
• [Presentation] 日本列島に沈み込む海洋プレートの実態とその不均質性 - 北西太平洋における地震波構造探査研究 - (2019)
  • Author(s): 藤江 剛、小平 秀一、三浦 誠一
  • Organizer: ブルーアースサイエンステク 2019
• [Presentation] 茨城沖日本海溝および十勝・釧路沖千島海溝海溝軸における高分解能反射法探査 (2019)
  • Author(s): 中村恭之、小平秀一、山下幹也、三浦誠一
  • Organizer: ブルーアースサイエンス・テク2019
• [Presentation] アウターライズ地震津波のデータベース構築に向けた津波計算モデルの感度解析 (2018)
  • Author(s): 馬場俊孝・近貞直孝・中村恭之・藤江剛・尾鼻浩一郎・三浦誠一・小平秀一・中西健太
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 短波長津波が生じた場合の海底水圧観測への影響 (2018)
  • Author(s): 近貞直孝・久保田達矢・中村武史・馬場俊孝（徳島大）・齊藤竜彦・鈴木亘
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] Appropriate Evaluation of Deep Ocean Bottom Pressure Changes Caused by Short Wavelength Tsunami (2018)
  • Author(s): Naotaka Chikasada, Tatsuya Kubota, Takeshi Nakamura, Toshitaka Baba, Tatsuhiko Saito, Wataru Suzuki
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Distribution of Intra-plate seismicity in trench-outer rise region along the Japan Trench based on ocean bottom seismograph observations (2018)
  • Author(s): 尾鼻浩一郎・藤江剛・中村恭之・高橋努・山本揚二朗・海宝由佳・三浦誠一・石原靖・小平秀一・篠原雅尚
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Seismic Velocity Variations in the Uppermost Oceanic Mantle of the Incoming Pacific Plate along the Japan Trench (2018)
  • Author(s): Koichiro OBANA, Gou FUJIE, Yasuyuki NAKAMURA, Tsutomu TAKAHASHI, Takashi TONEGAWA, Yojiro YAMAMOTO, Yuka KAIHO, Seiichi MIURA, Shuichi KODAIRA
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 海底地震観測による日本海溝海溝軸周辺からアウターライズ域の地震活動 (2018)
  • Author(s): 尾鼻浩一郎・藤江剛・山本揚二朗・高橋努・中村恭之・海宝由佳・三浦誠一・石原靖・小平秀一・篠原雅尚
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] Intra-plate seismicity and structure heterogeneity of incoming/subducting Pacific plate along the Japan trench based on the ocean bottom seismograph observations (2018)
  • Author(s): Koichiro Obana, Gou Fujie, Yasuyuki Nakamura, Tsutomu Takahashi, Yojiro Yamamoto, Yuka Kaiho, Seiichi Miura, Shuichi Kodaira and Masanao Shinohara
  • Organizer: American Geophysical Union, 2018 Fall meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bend faulting and a large seamount in the central Japan Trench (2018)
  • Author(s): Fujie, G., Obana, K., Kaiho, Y., Yamada, T., Kodaira, S., Isse, S., Miura,S.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 東北日本弧沈み込み帯へのインプットとしての太平洋プレートの不均質性 (2018)
  • Author(s): 藤江剛、小平秀一、三浦誠一、大平 茜
  • Organizer: 日本地震学会 2018年 秋季大会
• [Presentation] Impact of post-spreading magmatic activities on the seismic structure of the incoming oceanic plate and its potential implication for the subduction zone (2018)
  • Author(s): Fujie, G., Obana, K., Yamamoto, Y., Yamada, T., Isse, T., Kodaira, S., Miura, S.
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Along-axis variation of the inputs to the Japan Trench subduction zone revealed from seismic imaging (2018)
  • Author(s): 中村 恭之, 藤江 剛, 小平 秀一, 山下 幹也, 尾鼻 浩一郎, 三浦 誠一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Invited
• [Presentation] 日本海溝における地震時浅部滑りと地下構造 (2018)
  • Author(s): 中村恭之・冨士原敏也・小平秀一・三浦誠一・尾鼻浩一郎
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] Variation of oceanic sediment entering the Japan Trench and its implication for a co-seismic slip reaching the trench axis (2018)
  • Author(s): Shuichi Kodaira, Gou Fujie, Yasuyuki Nakamura, Seiichi Miura
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Seismic characters of oceanic lithosphere entering the Japan Trench seismogenic zone (2018)
  • Author(s): Shuichi Kodaira, Gou Fujie, Yasuyuki Nakamura, Koichro Obana, Akane Ohira, Seiichi Miura
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Monitoring, imaging and modeling subduction zones to mitigate subduction zone geohazards (2018)
  • Author(s): Shuichi Kodaira
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Seismic Image of the Japan Trench Seismogenic Zone and its Implications for Earthquake Processes (2018)
  • Author(s): Shuichi Kodaira, Yasuyuki Nakamura, Gou Fujie, Koichiro Obana, Seiichi Miura Toshiya Fujiwara
  • Organizer: Seismix 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Marine active-source seismic studies in the Japan Trench: a seismogenic zone in an ocean-continent collision zone (2018)
  • Author(s): S. Kodaria, Y. Nakamura, G. Fujie, S. Miura
  • Organizer: DEEP-2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 海域探査から見た2011年東北地方太平洋沖地震 (2018)
  • Author(s): 小平秀一・中村恭之・藤江剛・富士原敏也・尾鼻浩一郎・山本揚二朗野徹雄・海宝由佳・佐藤壮・三浦誠一
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Remarks] アウターライズ地震
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/outerrise/
• [Remarks] 地殻構造探査データベースサイト
  • URL: htttp://www.jamstec.go.jp/jamstec-j/IFREE_center/