代表機 関名共同研 究機関計画タイトル共同研究機関建議項目番 号細目名古屋北大プレート境界地震のための地殻 活動予測シミュレーション・デー タ同化システムの構築1.(2)(2-1)ア北大北大全国ひずみ傾斜データの流通 と一元化東北大理,東大地震 研,名大環境,京大防 災研,九大理,鹿大 理,国立天文台１．（３）ア地震研北大フィリピン海プレート北縁におけ る広域地殻構造と火山深部構 造の解明２．（１）エ北大北大北海道周辺域の連動型巨大地 震・プレート運動の解明による 衝突帯モデルの構築サハリン地質地球 物理研究所、ウラジ オストック極東大 学、東大地震研、東 北大、道立地質研２．（１）（ア）オ北大北大衝突帯における火山フロントで の地殻強度異常場のモデル化有2.(2)(2-1)ウ地震研北大濃尾断層系における歪・応力集 中過程と破壊様式解明のため の総合的研究2.(2)(2-1)ウ防災研北大桜島火山における多項目観測 に基づく火山噴火準備過程解 明のための研究2.(2)(2-2)ア北大北大活動的火山の噴火履歴と噴出 物の物質科学的解釈による噴 火準備過程の解明2(2)(2-2)イ北大北大地震に関連する電磁気現象の 観測研究東京大学地震研究 所、京都大学、九州 大学、東海大学、千 葉大学2.(3)(3-1)ア日本列島の地殻活動の基本的枠組みをなすアムールプレートおよびそれから派生するテクトニックブロックの運動やその境界を地殻変動・地震データから高精度で推 定し，日本列島西域のプレート・ブロックモデルの高度化を図るとともに，それらが衝突している日本海東縁部から北海道・サハリンにかけてのテクトニクスモデルを構築 する．また，北海道周辺のプレート衝突帯を理解する上で重要なプレート境界連動型巨大地震の発生様式解明を目標とする。
まず北海道・千島沿岸の地質学的詳細調 査を行いその結果を津波数値計算によりモデル化し、過去の連動型巨大地震の震源域・規模の詳細を明らかにするさらに海底構造探査により連動型巨大地震の際 には破壊されると考えられる千島海溝近傍のプレート境界の構造を明らかにし、巨大津波生成過程を検討するまた連動型巨大地震の発生準備過程をモニタリングす るため、（１）絶対重力測定・GPS・InSARを組み合わせたハイブリッド観測により固着域下端での流体移動やクラック等による密度変化を観測する手法の開発、（２）海底 地震観測によりコーダQの解析から震源域での応力変化を推定する手法の開発、（３）全磁力観測からピエゾマグネ応力変化理論に基づく地殻内応力状態変化を観測 する手法の開発、（４）高精度ひずみ連続観測によりプレスリップを精密に捕える手法の開発、を行う北海道の活動的火山の間には，東北地方と違って脊梁山脈が存在せず，火山をつなぐような活断層も存在しない．また，道南の地震活動は群発様式を呈し，道東の内 陸地震はカルデラ内部にのみ発生する．このような北海道特有の特徴を生み出すメカニズムを，地震と火山の観測網の一元化解析により得られる高密度・高精度な地 震活動・構造・地殻変動データから推定し，内陸域の地殻活動モデルの多様性を明らかにするとともに，火山の発生場やマグマ蓄積過程についても高精度なデータから 新たな知見を得る．計画の概要第２次計画までに開発された地殻活動予測シミュレーションモデルをさらに改良し発展させるとともに、地震活動、地殻変動等の観測データの情報をシミュレーションに 取り入れるためのデータ同化システムのプロトタイプを開発し、プレート境界地震の発生履歴の再現やプレート境界の摩擦特性の推定等を行う。
さらに、これらのシステ ムおよびモニタリングシステムを構成要素とする地震発生予測システムの全体像を設計し、プロトタイプシステムを実際のデータに適用してプレート境界におけるすべり の時空間発展や地震発生を予測するデータ同化・予測実験を行うこうした研究を通して本格的な地震発生予測システムの構築に向けて準備を整えるひずみや傾斜計などは，数週間以内の周期帯においてはGPSよりも高感度なセンサーであり，地震発生に至るプレスリップやスロースリップの検出において大きな役割 を果たすものである．また，そのセンサーの特性は，津波地震や連動型地震など広帯域地震計でも計測が困難ながら，甚大な被害を及ぼすような地震の観測を直接行 える唯一の機器である．このような特徴をもつひずみ・傾斜計のデータを統一フォーマットで全国流通・一元化・公開して日本列島全域にわたるアレー観測網を構築し， 地震発生先行過程などの研究を推進するのに利用しやすいようなデータベースを構築する．また，一元化されたデータを用いて，連動型地震や津波地震にも対応したリ アルタイム量的津波予測システムの開発を目指すとともに，ひずみ地震動の超広帯域性を生かして特異な地震の震源特性解明についても試行する．伊豆半島周辺の地震活動と火山活動の関連を理解するには，この地域における①広域の地殻及び上部マントル構造，②伊豆大島，東伊豆単成火山群，富士山，三宅 島の火山体深部構造と火山活動の現状把握，③伊豆マイクロプレートの存在確認を含む伊豆半島及びその周辺のテクトニクス理解のための研究を連携して実施する 必要がある．そこで，本研究課題では，(a)伊豆大島南島沖から富士山北西を結ぶ測線長200kmの大規模人工地震探査に基づく陸域・海域総合観測による地殻・上部マ ントル構造の解明，(b)伊豆半島，伊豆大島，神津島周辺海域における長期海底地震観測による火山島周辺の地震活動の解明と伊豆マイクロプレート境界の推定，(c) 電磁気探査に基づく火山周辺の電磁気構造の推定および絶対重力観測にもとづく火山体周辺の密度場変化，及び火山ガス調査による三宅島火山活動の現状評価， (d)地質調査，火山噴火履歴，GPS観測による変位分布に基づく伊豆半島及びその周辺のテクトニクスの解明等，を互いに連携を取りながら並行して行い，多種目観測 の統合的な解析によりフィリッピン海プレート北縁周辺の地震活動と火山活動の関連について解明すること目的とする．濃尾断層系を対象として，内陸地震の発生に至る歪・応力の蓄積・集中のプロセスを，総合的観測とモデリング研究の両面から解明する．総合的観測では，地震観測， 電磁気的探査，制御震源探査を連携させて上部地殻内の断層スケールの不均質構造（断層の破壊様式を支配するアスペリティ・segment境界・断層端域の構造等）， 断層域下の下部地殻構造異常及び地殻内流体の分布等を解明する．更に，断層域の地殻内（特に下部地殻）で進行している運動を地震活動・地殻変動観測（GPS観 測）から特定し，上述の不均質構造との対応関係を詳細且つ統合的に明らかにする．更に観測研究から得られた知見をもとに，内陸地震発生に至る歪・応力の蓄積・集 中のプロセスについてのモデリング研究を行い，その物理的メカニズムを定量的に明らかにする．現行の跡津川断層における総合観測でも，下部地殻の構造異常及び すべり運動と上部地殻の断層構造（アスペリティに対応する構造）との対応関係が見られる．本計画で進められる研究結果を，現行研究の成果と比較・対照することよっ て，内陸地震の応力集中プロセスの一般性と地域性についての知見が得られると期待される． 桜島火山は1992年以降，桜島北部の姶良カルデラの下においてマグマの蓄積過程が進行していることが知られている．マグマの蓄積レートは1千万立方メートル/年で あり，島弧地域にある火山としてはかなり大きい．南岳山頂火口における爆発回数は減少傾向にあるが，その一方で，東山腹の昭和火口では2006年に58年ぶりとなる 噴火が発生し，この活動は2007年，2008年と繰り返され，爆発の強度を増している．本研究の目的は，マグマの蓄積期にある桜島を対象に，多項目の5年にわたる長期 観測に基づいてカルデラ下におけるマグマの蓄積に伴うその量の推移および桜島南岳直下へのマグマの移動の過程を把握した上で，火山体構造とその時間変化をあ わせ考慮し，桜島のマグマ蓄積・移動・上昇モデルを構築し，今後起こりうる活動について予測することにある． 本計画では、対象火山として、噴火シナリオ作成予定であり長期集中観測実施予定の伊豆大島，桜島火山および有珠火山を選び、まず地質学的手法により噴火履歴 の高精度の解明を目指す（図）。
個々の噴火では地質調査に加え古文書解読によりその推移を明らかにする条件に恵まれれば歴史時代の噴火現象の日時と噴出物 を対比させることが可能である．桜島では噴火履歴解明の精度を上げるために、特にトレンチ調査もあわせて実施する予定であるまたこれらをもとに噴火履歴および 噴火推移に沿った組織的な試料採取を行い、物質科学的手法によって、地球物理学的観測では追跡不可能な長期にわたる、マグマ系の発達過程および個々の噴火プ ロセスの変化を明らかにして、マグマ系の現状を推定するそして、これらのマグマ系の発達に関するデータを、地球物理学的観測データを融合することによって、噴火 準備過程の高精度なモデルを構築し、解明することを目指すこのために他の計画との連携を重視し、特に噴火シナリオ作成に貢献することを目指す地震発生時やそれに先行する電磁気現象が世界各地で観測されているが、そのメカニズムを説明する物理的なモデルは、いろいろ提案はされているが、検証されたも のはほとんどない本研究では、北海道地域を中心に以下の観測研究を行い、それぞれの電磁気現象発生のメカニズムを説明するモデルの構築をめざした観測研究 を行う。
これまでの観測実績を考慮して、以下の４項目について観測研究を進める ①ＵＬＦ帯で電磁気現象 ②電波伝播異常 ③電離圏との相互作用 ④応力変動による地磁気変化1北大北大 逐次津波波形解析による津波 励起波源の推定無2.(3)(3-2)イ東北大北大機動的多項目観測による火山 爆発機構の研究2.(3)(3-3)ア地震研北大浅間山における火道内部構造 の解明に基づく噴火過程の研 究2.(3)(3-3)ア北大北大試掘探査を基軸とした有珠山に おける浅部噴火発生場の検証 研究秋田大学資源工学 科，東北大学理学 研究科，東京大学 地震研究所，東京 工業大学火山流体 研究センター，京都 大学大学院理学研 究科，京都大学防 災研究所，九州大 学大学院理学研究 院，鹿児島大学理 学部2.(3)(3-3)イ地震研北大干渉合成開口レーダー解析の 高度化3.(2)ア火道浅部におけるマグマ・火道内部の状態を解明することは，噴火機構のモデル化を進める上で重要である．特に，噴火が爆発的なものになるか，連続微噴火になる か，又は噴火未遂で終わるかは，火道浅部の状態が鍵となっていると考えられる．一方，火道浅部の状況は火道深部に比べ様々な観測データからその内部状態を推 察できる可能性が高く，噴火機構とその推移を把握する上で重要な研究対象である．この研究を進める上では，火道周辺で多項目の観測データを取得することが不可 欠であるが，火山における厳しい観測環境はこの様な観測研究を困難なものとしてきた．しかし，近年の観測技術の高度化と新たな観測技術の開発が，この様な状況を 克服できる環境を作りつつある．そこで，本研究計画では，浅間山を対象に火道周辺の稠密な地震・地殻変動等の観測に基づき，火道内部とその周辺の力学的状態及び噴火に伴う火道内部の変化 を把握すると同時に，宇宙線観測による火道内部のイメージング，絶対重力観測による密度変化の把握，3次元比抵抗構造解析による火道浅部の物性推定等，多項目 の観測研究の成果を統合して，噴火機構の解明とモデル化及び噴火推移の把握を進める上での基礎となる火道浅部内部構造を解明する．本計画では有珠2000年新山を対象として，ボーリング探査を基軸に低高度稠密空中磁気測量や地盤変動などの多項目観測を行い，水蒸気爆発発生場，貫入マグマを 示唆する構。