地球物理学的観測によるアジア北東地域のテクトニクスモデルの刷新

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25257204
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 高橋 浩晃 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30301930)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大園 真子 山形大学, 理学部, 講師 (10623837) ; 宮町 宏樹 鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (30182041) ; 谷岡 勇市郎 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40354526) ; 蓬田 清 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70230844) ; 吉澤 和範 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70344463) ; 中尾 茂 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (90237214)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 上部マントル構造 / プレート運動 / GNSS観測 / 広帯域地震観測 / ロシア極東 / 国際研究者交流

Outline of Annual Research Achievements

2012年5月にオホーツク海で発生した観測史上最大の巨大深発地震のGNSSデータの解析を実施した．カムチャツカ半島で最大の水平15mm沈降19mmの変位を観測したほか，変動はオホーツク海北部からサハリン島全域・ハバロフスク州・アムール州に至る広大な領域に及んでいることが明らかになった．断層面積は180×65kmでMw8.4となり地震学的に推定されたMwとよい一致を示した．
2011年東北地方太平洋沖地震の余効変動データの予備解析を開始した．地震後3年間のデータを解析しロシア沿海州で明瞭なシグナルを検出した．特に地震後3か月間の変動量が大きく余効すべりの影響が考えられるが，プレート境界からの距離に比べと大きすぎることから更なる検討が必要である．地震後3年間の総変位量は最大で7㎝の水平変位となっており，観測点によっては地震時変動を上回る量となっている．この観測事実は，広域的なテクトニクスを検討する場合には粘弾性緩和の効果を考慮することが必須であることを示す．得られた変位データを用いて，上部マントルの粘性率と弾性層の厚さを推定したところ5×10の18乗Pasおよび55kmが得られた．これらの値は，先行研究で推定されたものの範囲内であるが，2007-2008年に発生した中千島地震で推定された粘性率より有意に大きい．
広帯域地震観測では，観測密度が低かったハバロフスク北方において新たに観測点を設置することを目指し，エキムチャンで調査を実施した．現地には地震計の設置が可能な設備が確認されたため，次年度以降の設置作業に向けた準備を実施する．
研究成果に関する情報交換を実施するためロシア側共同研究機関と国際ワークショップを北海道大学で開催した．ロシアからは35名が参加し91件の最新の研究成果が発表されたほか，今後の共同研究の進め方について検討を実施した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

GNSSデータの蓄積が着実に進展した．予備解析の結果明瞭な余効変動の検出に成功したほか，これまでのデータを用いた粘弾性構造の予察的推定も実施された．また，深発地震にともなう地殻変動の検出にも成功し，世界で初めて測地学的データに基づいた深発地震の断層モデルの推定が行われた．ロシア側関係機関との情報交換もワークショップを開催することで効果的に実施された．地震学的な解析による上部マントル構造推定に向けた地震波形データの蓄積も進んでおり，新たな観測点の設置可能性についても見通しがつけられた．以上の成果から，本研究は計画通り順調に進捗していると考えている．

Strategy for Future Research Activity

GNSSデータについてはデータも順調に取得されており予備解析の結果も良好なことから機動観測も含め今後も着実なデータの蓄積を行う．座標時系列は地震直後に大きな変動を示唆するが，その原因については不明であり，余効すべりや特異な粘弾性構造の可能性についても検討を進める．また，得られた粘弾性パラメータを用い，日本列島で観測されている地殻変動場の再現性を検討し，列島規模の構造と島弧海溝系の大規模構造の連結に向けた考察を行う．地震学的データについては観測機器の着実なメンテナンスを進めて波形データの蓄積を図るとともにファイルサーバーを整備し表面波トモグラフィー解析に向けたデータの整理を開始する．

Research Products

• [Journal Article] An intra-plate slow earthquake observed by a dense GPS network in Hokkaido, northernmost Japan (2014)
  • Author(s): Ohzono, M., H. Takahashi, and M. Ichiyanagi
  • Journal Title: Geophys. J. Int. Volume: 200 Pages: 144-148
  • DOI: 10.1093/gji/ggu38
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Modeling of coseismic crustal movements initiated by the May 24, 2013, Mw=8.3 Okhotsk deep focus earthquake (2014)
  • Author(s): Shestakov, N. V., M. Ohzono, H. Takahashi, M. D. Gerasimenko, V. G. Bykov, E. I. Gordeev, V. N. Chebrov, N. N. Titkov, S. S. Serovetnikov, N. F. Vasilenko, A. S. Prytkov, A. A. Sorokin, M. A. Serov, M. N. Kondratyev, and V. V. Pupatenko
  • Journal Title: Doklady Earth Sciences Volume: 457 Pages: 976-981
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pore pressure distribution in the focal region of the 2008 M7.2 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake (2014)
  • Author(s): Yoshida K., A. Hasegawa, T. Okada, H. Takahashi, M. Kosuga, T. Iwasaki, Y. Yamanaka, H. Katao, Y. Iio, A. Kubo, T. Matsushima, H. Miyamachi and Y. Asano
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: 66 Pages: 59
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-59
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Impacts of subduction great earthquakes to regional tectonics (2014)
  • Author(s): Takahashi H., M. Ohzono, N. Shestakov, M. Gerasimenko, V. Bykov, E. Gordeev, V. Chebrov, S. Serovetnikov, T Titkov, N. Vasilenko, A. Prytkov, A. Sorokin, M. Serov, M. Kondratyev, V. Pupatenko
  • Organizer: 8-th Biennial Workshop on Japan-Kamchatka-Alaska Subduction Processes
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] Modeling of co-seismic ground motions caused by the 24 May, 2013 deep Okhotsk earthquake of Mw=8,3 (2014)
  • Author(s): Shestakov, N.V., *E. I. Gordeev, M.D. Gerasimenko, V. Bykov, S.S. Serovetnikov
  • Organizer: 8-th Biennial Workshop on Japan-Kamchatka-Alaska Subduction Processes
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] Analysis of the far-field postseismic displacements in the south of the Russian Far East caused by the 2011 Great Tohoku earthquake inferred from continuous GPS observations (2014)
  • Author(s): Shestakov N., M. Gerasimenko, M. Ohta-Ohzono, H. Takahashi
  • Organizer: 8-th Biennial Workshop on Japan-Kamchatka-Alaska Subduction Processes
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] Perspectives of development the international tsunami early warning system along the Sea of Japan margins based on GPS/GLONASS technique (2014)
  • Author(s): Shestakov N., H. Takahashi, P. H. Park
  • Organizer: 8-th Biennial Workshop on Japan-Kamchatka-Alaska Subduction Processes
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] Modeling of Coseismic Displacements Generated by the Deep May 24, 2013, Mw 8.3 Okhotsk Earthquake (2014)
  • Author(s): Nikolai SHESTAKOV, Mako OHZONO, Hiroaki TAKAHASHI, Luce FLEITOUT, Olga TRUBIENKO, Nikolai TITKOV
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Non-Plate Boundary Slow Earthquake in Northern Hokkaido, Japan (2014)
  • Author(s): Mako OHZONO, Hiroaki TAKAHASHI, Masayoshi ICHIYANAGI
  • Organizer: Asia Oceania Geoscience Society
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Rheological Property Beneath the Noetheast Asia Estimated from Postseismic Deformation After the 2011 Tohoku Earthquake (2014)
  • Author(s): Mako OHZONO, Hiroaki TAKAHASHI, Nikolay V. SHESTAKOV and Mikhail D. GERASIMENKO
  • Organizer: International Symposium on Geodesy for Earthquake and Natural Hazards
  • Place of Presentation: ホテル松島大観荘（松島町）
  • Year and Date: 2014-07-22 – 2014-07-26
• [Presentation] An Intraplate Slow Earthquake Observed by Dense GPS Network in Hokkaido, Northernmost Japan (2014)
  • Author(s): Mako OHZONO, Hiroaki TAKAHASHI, and Masayoshi ICHIYANAGI
  • Organizer: International Symposium on Geodesy for Earthquake and Natural Hazards
  • Place of Presentation: ホテル松島大観荘（松島町）
  • Year and Date: 2014-07-22 – 2014-07-26
• [Presentation] Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences High-rate GNSS Network in the Southeast of Siberia as the Earth Science, Multi-Research Tool (2014)
  • Author(s): Nikolay SHESTAKOV, Mikhail GERASIMENKO, Victor BYKOV, Natalia PEREVALOVA, Andrey KOLOMIETS, Victor PUPATENKO, Grigory GERASIMOV, and Hiroaki TAKAHASHI
  • Organizer: International Symposium on Geodesy for Earthquake and Natural Hazards
  • Place of Presentation: ホテル松島大観荘（松島町）
  • Year and Date: 2014-07-22 – 2014-07-26