地震発生サイクルの普遍性とゆらぎの検証

平成20年度年次報告

課題番号：1406

（1）実施機関名：

　東京大学地震研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　地震発生サイクルの普遍性とゆらぎの検証

（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．（1）ア．日本列島及び周辺域のプレート運動
　1．（1）イ．列島規模のプレート内の構造と変形
　1．（2）ア．プレート境界域における歪・応力集中機構
　1．（2）イ．内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構
　1．（3）ア．断層面上の不均質性
　1．（4）ア．摩擦・破壊現象の物理・化学的素過程
　1．（4）イ．地殻・上部マントルの物質・物性と摩擦・破壊構成則パラメータ
　2．（1）ア．日本列島域
　2．（1）イ．特定の地域
　2．（1）ウ．予測シミュレーションモデルの高度化

（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：

　1）大地震において、地震発生サイクルにどの程度の周期的規則性が存在するのか？
　2）地震発生サイクルのゆらぎの地域性は何に規定されるのか？
　3）実際のゆらぎは何によって生じているのか？

　を解明することが本計画の最終目標である。地震サイクルの例外的存在の可能性をもつアルマゲドン地震の調査、地震サイクルのゆらぎと分岐形状やずれの量分布との相関の調査、大地震発生サイクルの統計的モデルの構築、小繰り返し地震カタログの構築、茨城県南西部の小繰り返し地震発生モデルの構築、小繰り返し地震発生のゆらぎの検討、物理学的モデルの構築、統計学的モデルと物理学的モデル統合により、上記目標を目指す。このため、平成20年度には、三浦半島でジオスライサーにより津波堆積物調査を行うとともに、相模湾で海底音波探査を行い、地震発生時、津波波源等を推定する。また、小繰り返し地震発生のゆらぎの検討を行う。

（6）平成20年度実施計画の概要：

1．活断層調査・歴史資料調査・津波痕跡調査等に基づく大地震発生の履歴の検証

　関東地震の繰り返し発生の解明にむけて、三浦半島小網代湾の干潟で大潮時に津波堆積物調査を行い、元禄関東地震の前の地震の発生時期を絞り込む。また、相模湾の海底の地形調査、音波探査を行って関東地震による津波波源および履歴の推定を行う。
　糸魚川‐静岡構造線断層帯北部でピット調査を行って、過去の地震発生時を推定する。

2．小繰り返し地震カタログの構築および検査

　地震波形データの蓄積を継続して行い、プレート沈み込み境界域を中心に日本列島全域で発生する相似地震・小繰り返し地震群の抽出を行う。

3．小繰り返し地震による再来間隔の揺らぎの検討、発生モデルの構築

　小クラスター毎の地震活動、波形の相似性の時間変化、小繰り返し地震の発生状況を調べ、地震の再来間隔の揺らぎの程度の検証を行う。

（7）平成20年度成果の概要：

1．活断層調査・歴史資料調査・津波痕跡調査等に基づく大地震発生の履歴の検証

　相模湾および糸魚川‐静岡構造線断層帯北部の調査を取りやめた。これは、平成20年6月14日M7.2岩手・宮城内陸地震の発生によるもので、急遽写真判読を行って岩手県一関市厳美町に長さ3‐4kmにわたって断続的に活断層変位地形と見られる地形を見いだした。そのうち明瞭な地震断層を伴った、はの木立の2カ所でトレンチ掘削調査を実施し、約5千年前以降複数の活動があったことを明らかにした。

図　はの木立トレンチ壁南面　長さ80cmのものさしの位置がほぼ断層面にあたる。‘し’の字に変形したシルト層の基底は上下に60cmずれており、今回の地震（ずれ30cm）より前の活動を示す。

　三浦半島小網代湾の干潟でハンディジオスライサーによって深さ約3mまでの地層を採取し、三層のイベント堆積物を発見した。粒度分析や珪藻分析から、これらは津波堆積物であると考えられ、年代測定の結果、1293年（正応六年または永仁元年）鎌倉に大被害を与えた地震が、元禄より前の関東地震である可能性が高いと結論した。このことから関東地震の地震サイクルは繰り返し間隔が200年程度の場合と400年程度の場合があると思われる。このばらつきの一因として、1293年関東地震が国府津‐松田断層の活動を伴う巨大地震であった可能性がある。

2．小繰り返し地震カタログの構築及び検査

　地震波形データの蓄積を行い､プレート沈み込み境界域を中心に日本列島全域で発生する相似地震・小繰り返し地震群の抽出を行った。レシーバ関数解析から推定される地震波速度不連続面の情報から、太平洋プレートの上部境界、フィリピン海プレートの上部境界に多くの小繰り返し地震が位置していることが確認された。ただし、両プレートが衝突している領域に発生する一部の地震群は、プレート内で発生している可能性が示唆された。

3．小繰り返し地震による再来間隔の揺らぎの検討、発生モデルの構築

　平成19年度に実施した小地震クラスターカタログを基に、先島諸島周辺で準周期的に発生するスロースリップイベント発生域周辺の地震クラスター活動を調査した。その結果、沈み込むフィリピン海プレートの上部境界に位置する、ある地震クラスターにおける相似地震発生時期や地震活動度が高くなる時期は、スロースリップイベント発生時期とは完全には一致しないものの、ほぼ同期している様子が明らかとなった。

（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）：

　inferred from receiver function imaging, 7th General Assembly of Asian Seismological Commission and Seismological Society of Japan, 2008 Fall Meeting, X4‐031, Tsukuba, 2008.
　島崎邦彦, 津波堆積物の年代測定：三浦半島小網代湾干潟の例, 第3回年代測定と日本文化シンポジウム予稿集, 福島県文化財センター,14‐15, 2008.
　島崎邦彦, 震源断層より短い活断層の長期評価, 日本活断層学会2008年度秋季学術大会予稿集, 19‐21, 2008.
　島崎邦彦, 地震と活断層：その関係を捉え直す, 科学, 79, 160‐166, 2008.
　島崎邦彦, 岩手・宮城内陸地震はノーマークの地震, イミダス編集部編「世界と日本の地勢を読み解く時事力」, 集英社, 2008.
　島崎邦彦, 活断層で発生する大地震の長期評価：発生頻度推定の課題, 活断層研究, 28, 41‐51, 2008.
　島崎邦彦・金幸隆・千葉崇・石辺岳男・都司嘉宣・岡村眞・松岡裕美・行谷佑一・佐竹健治・今井健太郎・泊次郎, 三浦半島小網代湾干潟の津波堆積物, Programme and Abstracts, The 7th General Assembly of Asian Seismological Commission and the 2008 Fall meeting of Seismological Society of Japan, 43, 2008.
　鈴木康弘・渡辺満久・中田高・小岩直人・杉戸信彦・熊原康博・廣内大助・澤祥・中村優太・丸島直史・島崎邦彦, 2008年岩手・宮城内陸地震に関わる活断層とその意義：一関市厳美町付近の調査速報, 活断層研究, 29, 25‐34, 2008.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

1．大地震

　歴史地震等によって知られている地震サイクル（100年程度）を超える‘ハイパーサイクル’（数百年程度）の存在が明らかとなった。関連して三陸から常磐の海岸で、歴史的に知られていない地震、或は、歴史記録に残っていても詳細が不明な地震の中には869 年貞観地震のように、巨大な津波を伴った地震が存在することが明らかとなった。よって、歴史記録に基づく津波災害の想定は、過小評価となる可能性がある。また地震サイクルの発生間隔の中には、繰り返し間隔がほぼ2倍となる例が見いだされた。これらの地震もハイパーサイクルに関連する可能性がある。なお、ハイパーサイクルの一因は、通常の地震サイクルにおけるバリアーがアスペリティとして破壊するためと考えられる。
　短い活断層で発生する地震は地震発生層ほぼ全域の破壊を伴うので、少なくともマグニチュード6.9程度以上を想定しなければならないことが明らかとなった。また、2008年岩手・宮城内陸地震が活断層に関連した地震であることを明らかにした。
　ハイパーサイクルを構成する南海地震は、足摺岬南方のバリアーがアスペリティとして破壊する場合に発生すると考えられ、特に、四国西岸および九州東岸に大きな津波をもたらす。間隔は約350年または700年程度で、歴史地震では684年白鳳南海地震、1361年康安（正平）南海地震、1707年宝永南海地震がハイパーサイクルを構成する。一方関東では、1703年元禄関東地震の前は、1293年正応（永仁）地震の可能性が高い。

2．小繰り返し地震

　日本列島のほぼ全域で発生する小繰り返し地震カタログを構築した。これは、東京大学地震研究所に保管されている過去10年以上に及ぶ微小地震波形記録および、大学・気象庁・防災科学技術研究所間でリアルタイムにデータ交換されている波形データを収集し、地震波形の相似性を常時調査することにより可能となった。その結果、北海道から茨城県沖にかけた太平洋プレート沈み込み帯では、プレートの上部境界で規則的に発生する多数の小繰り返し地震が発見された。その空間分布は、大地震のアスペリティやGPSデータ解析によって推定されるプレート間固着域と相補的であった。また、関東地方および九州から南西諸島にかけたフィリピン海プレートの上部境界周辺でも、プレート境界型の小繰り返し地震群が発見された。これらの地震群の発生はプレート境界のすべりー固着状態の時間変化に対応して発生していることが明らかとなった。
　一方、神奈川県西部から四国沖にかけたフィリピン海プレート沈み込み帯では、M8クラスの巨大地震が再来すること地域として知られているものの、定常的な小繰り返し地震活動はあまり見られなかった。これは、プレート境界が現在強く固着しており、準静的すべりを起こしていないためと考えられる。ただし、スラブ内あるいは上盤側プレートでバースト的に発生する地震群はプレート境界型地震発生域の深部端に沿って発生していた。また、低周波微動の発生時期と相補的であった。従って、これらの活動はプレート境界の固着状態の時間・空間的変化に伴う、応力状態変化の影響によるものと示唆される。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　島崎邦彦、五十嵐俊博、金幸隆、石辺岳男、都司嘉宣、佐竹健治、今井健太郎
　他機関との共同研究の有無：有
　鈴木康弘、杉戸信彦（名古屋大学）、渡辺満久（東洋大学）、中田高（広島工業大学）、小岩直人（弘前大学）、熊原康博（群馬大学）、廣内大助（信州大学）、澤祥（鶴岡工業高等専門学校）、岡村眞、松岡裕美（高知大学）、行谷佑一（産業技術総合研究所）

（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：東京大学地震研究所　地震予知研究推進センター
　電話：03‐5841‐5712
　e‐mail：yotik@eri.u‐tokyo.ac.jp
　URL：//www.eri.u‐tokyo.ac.jp/index‐j.html