北海道・南千島での巨大地震発生サイクルの解明

平成20年度年次報告

課題番号：1007

（1）実施機関名：

　北海道大学大学院理学研究科

（2）研究課題（または観測項目）名：

　北海道・南千島での巨大地震発生サイクルの解明

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1．（2）エ．地震発生サイクル

（4）その他関連する建議の項目：

　1．（2）ア．プレート境界域における歪・応力集中機構

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成20年度実施計画の位置付け：

　本研究では北海道から南千島に発生した過去の巨大地震の発生履歴を高精度に明らかにし、この地域での巨大地震発生サイクルに関する情報を得る事を目的とする。まず、日本、ロシア、アメリカ（特にハワイ）で観測された津波記象データ及び地震記象データを収集・統合する。また津波計算に必要な地震発生時の観測点近傍の海底地形データを収集・統合する。これらのデータを用いて過去の巨大地震の詳細な震源過程を明らかにする。特に研究が進んでいない1800年代後半から1900年前半にこの地域で発生した巨大地震につてできるかぎりデータを集めて震源過程の解析をおこない、繰り返し発生した地震のすべり量分布を比較する事からこの地域の巨大地震発生サイクルを理解する。さらに、1994年北海道東方沖地震発生以降、巨大地震にはスラブ内地震が多く含まれているのではと考えられるようになってきた。そこで過去の巨大地震がプレート境界地震なのかスラブ内地震であったのかを震源過程解析により明らかにし、スラブ内巨大地震を含めて地震発生サイクルを理解する。最後に、最近の津波堆積物調査により、この地域でM9クラスの超巨大地震が約500年に一度の周期で発生していた事が明らかになってきている。しかしこれまでの津波堆積物調査は十勝沖沿岸に限定されていた。本研究では北海道太平洋沿岸全域での津波堆積物調査を詳細に行い、過去の超巨大地震の発生域を把握する。

平成16年度　日本及びロシアの津波及び地震記象データ及び海底地形データの収集・統合。

平成17年度　日本及びロシアの津波及び地震記象データ及び海底地形データの収集・統合。津波数値計算による大地震震源過程解析。

平成18年度　日本及びアメリカの津波及び地震記象データ及び海底地形データの収集・統合。津波数値計算及び地震波形解析による大地震震源過程解析。太平洋沿岸での津波堆積物調査

平成19年度　日本及びアメリカの津波及び地震記象データ及び海底地形データの収集・統合。津波数値計算及び地震波形解析による大地震震源過程解析。太平洋沿岸での津波堆積物調査。

平成20年度　津波数値計算及び地震波形解析による大地震震源過程解析。太平洋沿岸での津波堆積物調査。北海道・南千島地域の地震サイクル再評価

（6）平成20年度実施計画の概要：

　昨年度までに入手した太平洋沿岸（日本・ロシア・アメリカ西海岸）やハワイの検潮所で記録された過去の津波波形データを用いて過去の大地震の震源過程解析をさらに進める（特に、1975年北海道東方沖津波地震等）。さらに今年度も太平洋沿岸（南千島・北海道）で広く津波堆積物調査を行い、超巨大津波の太平洋沿岸全域での波高分布を明らかにする。最終的にこれまでの成果を総合して解釈し、北海道・南千島地域の地震サイクルの評価につなげる。

（7）平成20年度成果の概要：

（1）1963年エトロフ島沖地震の震源過程と1918年千島地震の津波再解析

　2006年11月15日に中千島沖で発生した巨大地震（Mw8.2）の震源域の南東では1963年にエトロフ島沖巨大地震（Mw8.3）が発生している（図1）。本年度はまず、1963年エトロフ島沖巨大地震の震源過程を津波波形から解析した。この地震による津波は日本ではオホーツク海沿岸から太平洋沿岸まで広い範囲で観測された。本研究では、オホーツク沿岸の2検潮記録（紋別・網走）、北海道太平洋沿岸の4検潮記録（花咲・厚岸・釧路・苫小牧）、東北太平洋沿岸の2検潮記録（宮古・釜石）に、ロシアで入手したユジノクリルスクの検潮記録を加えて合計9検潮所で記録された津波波形をデータとして用いた（図1）。上記のデータを用いて津波波形インバージョンを実施し、すべり量分布を推定した。断層パラメターはKanamori（1970）より走向230°、傾斜角22°、すべり角90°とし、50kmx50kmの断層サイズを持つ15の小断層（図2）面のすべり量分布を求めた。図2に推定されたすべり量分布を示す。東側の浅い側ですべりが最も大きく4.4mであった。トータルの地震モーメントは4.2x1021 Nm（Mw8.3）と推定された。Kanamori（1970）が地震波形から推定した地震モーメント7.5x1021 Nmに近い。
　上記の結果と2006年中千島地震の震源域を考えると1918年千島沖地震の震源域がどこであったかを知ることがこの地域の巨大地震の発生様式を考える上で重要だ。昨年度の解析では断層を2006年中千島地震の南西側であると仮定して津波波形を説明するために必要な地震モーメントは4.0 x 10※※21 Nm であると推定され、1918年千島地震は2006年千島地震とほぼ同規模の地震であったことが分かった。本年度は、検潮記録の時刻精度の問題はあるが、できる限り波形の到達時刻も説明できる1918年千島地震の断層モデルを推定したところ、2006年中千島地震の断層域に近い部分が断層域であった可能性が高いことが分かった。この結果は、2003年十勝沖地震が1952年十勝沖地震の繰り返しであったのと同じく2006年中千島地震も1918年千島地震の繰り返しであった可能性が高いことを示すものである。

図1　1963年エトロフ沖巨大地震の震源域と本研究に用いた津波波形を記録した検潮所の位置。加えて2006年及び2007年千島地震の震源域

図2　津波波形インバージョンによって推定された1963年エトロフ沖巨大地震のすべり量分布。

（2）南千島でのマーカー火山灰調査・津波堆積物調査と北海道太平洋沿岸の津波堆積物との関係

　昨年度、ロシアとのビザ無し交流事業の一部として、色丹島及び国後島の泥炭地で津波堆積物調査を実施した（図4）。本年度は、昨年度持ち帰ったサンプルの中から火山灰についてガラス鉱物比率、ガラス屈折率、ガラス主成分化学組成などの分析を行い北海道の火山起源のテフラの同定を行った。その結果、図5に示すように、樽前aテフラ（AD1739年）、駒ケ岳c2テフラ（1694年）、摩周bテフラ（774‐976cal BP）,樽前cテフラ（2500‐2800cal BP）、摩周d1テフラ（3267‐3368 cal BP）の北海道の火山起源のテフラが同定され、南千島での津波堆積物の年代を決める上でのマーカーテフラになることが明確になった。さらにこれまで良く調べられていない国後島起源の火山灰についても分析を行い、給源火山は少なくとも3つに分類されることが明らかになった。
　上記火山灰同定結果を基に現在までに詳しく調査されている北海道沿岸の津波堆積物研究結果と南千島の調査結果を比較した（図6）。やはり国後島での堆積イベントは北海道沿岸に比べると少ないが、存在することが明らかになった。今後さらなる調査を行い、津波イベントの同定を進め、超巨大津波の発生様式を明らかにしていく必要がある。

図4　国後島・色丹島での調査地点を示す地図

図5　調査地点での柱状図と本研究により同定された北海道の火山起源のマーカーテフラの層序を示す

図6　北海道沿岸での津波堆積物層序と南千島の堆積物層序を北海道の火山起源マーカーテフラを介して比較した。

参考文献　Kamamori, H., 1970, Synthesis of Long‐Period Surface Waves and Its Application to Earthquake Source Studies    Kurile Islands Earthquake of October 13, 1963, JGR, 75, 5011‐5027

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

伊尾木圭衣, 谷岡勇市郎, 中千島沖巨大地震による津波の北海道オホーツク海沿岸での挙動, 地震2, 第61巻, 印刷中
中村有吾，西村裕一，中川光弘，Viktor M. KAISTRENKO，Alexander Ya. ILIEV，Kirill GANZEY, 国後島南部および色丹島における北海道起源の完新世広域テフラの同定, 火山,投稿中

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

1）ロシア・サハリンにて、ロシアの検潮記録を入手、コロラドのNOAA・NGDCに行き、過去の津波波形データを入手した。

2）鮎川の検潮所で記録された津波波形解析により、1894年根室沖地震の震源域は1973年根室半島沖地震の震源域よりも海溝軸方向に長く200kmもあり、マグニチュード8.2と大きかった事が明らかになった。将来発生する根室沖地震を考える場合、2003年十勝沖地震が1952年十勝沖地震より小さく、厚岸沖のプレート境界が破壊されなかった事を考えると、1894年型の震源域の大きな根室沖地震になる可能性が高いと考えられる。

3）2003年十勝沖地震の津波再解析を行い、詳細なすべり量分布を推定した。

4）1973年根室沖地震のすべり量分布を北海道から三陸沿岸で観測された津波波形を用いて求めた。1973年根室沖地震の最大すべり量は2．9m、地震モーメント6.5x10²⁰Nm（Mw7.8）と推定された。1894年根室半島沖の震源域よりも狭くマグニチュードも小さいことが明らかになった。さらに2003年十勝沖地震との震源域とはギャップが存在することが明確になる。

5）2006年11月15日と2007年1月13日に千島列島沖で発生した巨大地震の津波波形解析を行い、津波伝播特性を調査した。

6）1963年エトロフ沖地震（Mw8,3）のすべり量分布を得られた検潮記録を用いて津波波形インバージョンにより推定した。最大すべり量は4.4m、地震モーメントは4.2x10²¹ Nm（Mw8.3）と推定された。

7）1918年千島沖地震（Mw8.3）の震源域を得られた検潮記録を用いた津波波形解析により、精度は悪いなりに推定すると、1963年エトロフ沖地震よりも2006年千島地震の震源域に近いことが分かった。2006年中千島地震は1918年千島地震の繰り返しであった可能性がある。

8）南千島での火山灰・津波堆積物調査の結果、南千島でも、樽前・駒ケ岳・摩周等の北海道の火山の火山灰が同定され、年代を決めるマーカーテフラとして有効であることが確認された。 

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　谷岡勇市郎・西村裕一・中村有吾
　他機関との共同研究の有無（ある場合には機関名と、参加予定者の概数）：無 

（11）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先：

　部署等名：北海道大学大学院理学研究科地震火山研究観測センター
　電話：011‐706‐3591
　e‐mail：mccopy_mm@mail.sci.hokudai.ac.jp
　URL：http://www.sci.hokudai.ac.jp/grp/isv/isv‐web/