３－15 日本海溝の巨大地震のスーパーサイクル
Supercycles of Great Earthquakes along Japan Trench
東京大学地震研究所

佐竹健治

Kenji Satake, Earthquake Research Institute, University of Tokyo
1．2011 年東北地方太平洋沖地震のすべり量分布
津波波形（海底水圧計，GPS 波浪計，検潮所）のインバージョンによるすべり量分布 1）によれば，2011 年地震のすべり量は海溝付近で 45 m，震源付近の三陸沖南部（海溝寄り）では 30 m 程度，宮城沖では 17 m 程度であり，さらに福島県沖，茨城県沖ではそれぞれ最大 10 m，2 m 程度であった（第 1 図）．
2．地震調査委員会の長期評価との比較
地震調査委員会 2）の「三陸沖から房総沖にかけての地震活動の長期評価」では，想定される地震（以下，固有地震と呼ぶ）の規模と平均発生間隔を以下のように推定した．宮城沖では M 7.5 前後，37.1 年，三陸沖南部海溝寄りでは M7.7 前後，105 年程度，海溝寄りの津波地震については，Mt 8.2,530 年程度（地域を特定した場合）．なお，津波地震の規模については 2011 年 7 月に Mt 8.6-9.0前後に変更された．これらの固有地震の平均すべり量は，最新の地震（1978 年宮城沖地震，1793年寛政宮城沖地震，1896 年明治三陸地震）の研究を参照すると，それぞれ 2 m3），4 m4），6m5）程度である（第 1 表）．
これらの固有地震によるすべり速度（すべり量／発生間隔）を太平洋プレートの収束速度（ここれでは 8 cm/yr と仮定）から引いたものをすべり残し速度と呼ぶ（第 1 表，第 2 図）．これまでは，このすべり残し速度はプレートが固着せずに沈み込んでいる量と考えられてきた．
2011 年のような超巨大地震は，プレートが固着していたためと考えられるので，仮にプレート間の固着は 100％として，2011 年のすべり量をすべり残し速度で割ると，2011 年型の超巨大地震の発生間隔が得られる．第 1 表に示すように，三つの領域ともには約 700 年という発生間隔が得られた．もしプレート間の固着が 50％程度であるとすると，この発生間隔は 2 倍（1300―1400 年程度）になる．
3．スーパーサイクルモデル
固有地震のすべり残しがプレート間の固着として蓄積され，より長い間隔で超巨大地震として解放されると考えると，宮城沖や三陸沖では従来の地震サイクルの上に，より長い周期のサイクル（スーパーサイクル）があるというモデルを構築できる．すなわち，M9 クラスの地震が約 700 年（以上）で繰り返す中で，より小さい地震が 37―105 年程度で繰り返し発生するという階層的構造をしている（第 3 図）．
参考文献１）	Fujii, Y., K. Satake, S. Sakai, M. Shinohara and T. Kanazawa, 2011, Tsunami source of the2011 off the Pacific coast of Tohoku, Japan earthquake, Earth Planets Space, in press.

－ 112 －２）	地震調査研究推進本部地震調査委員会，2002，「三陸沖から房総沖にかけて地震活動の長期評価について」．http://www.jishin.go.jp/main/chousa/02jul_sanriku/index.htm３）	Seno, T., K. Shimazaki, P. Somerville, K. Sudo and T. Eguchi, 1980, Rupture process of theMiyagi-oki, Japan, earthquake of June 12, 1978, Phys. Earth Planet. Inter., 23, 39-61.
４）	相田勇，三陸沖の古い津波のシミュレーション，地震研究所彙報，52, 71-101.
５）	Tanioka, Y. and Satake, K., 1996, Fault parameters of the 1896 Sanriku tsunami earthquake
estimated from numerical modeling, Geophys. Res. Lett., 23, 1549-1552,.

第1表

日本海溝沿いの各領域における固有地震と 2011 年型地震のすべり量と発生間隔

Table 1. Size and recurrence intervals of characteristic and 2011-type earthquakes along Japan
Trench
地震調査委員会の領

固有地震の発生

固有地震のすべすべり残し2011 年の2011 年型の域
Regions

間隔
Characteristic

り量Characteristic

速度
Slip Deficit,

すべり量2011 slip,

発生間隔Supercycle

interval,coseismic slip,

S=8 - d/R

D(m)interval,

R (year)37d (m)2(cm/yr)
2.6

17

D/S (year)660

宮城沖
Miyagi-oki
三陸沖南部海溝寄り

105

44.2

30720

Southern Sanriku
津波地震

530

66.9

45660

Tsunamiearthquakes－ 113 －140˚E

142˚E

144˚E

三陸沖北部
40˚N三陸沖中部

三陸沖南部
海溝寄り

本海溝

宮城県沖

38˚N

日

福島県沖

海溝寄り

茨城県沖
36˚Nkm0048121620100

24282003236

40

Slip (m)
第 1 図．津波波形のインバージョンによる 2011 年東北地方太平洋沖地震のすべり量分布 1)．
Figure 1. Slip distribution of the 2011 Off the Pacific coast of Tohoku earthquake inferred frominversion of tsunami waveforms 1).
－ 114 －Slip on plate interface, m120
Paciﬁc plate

100

Tsunami earthquakes
near Trench

80

Southern Sanriku-oki

60
40

Miyagi-oki

200100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500

0Time, years

Slip on plate interface, m

第 2 図．太平洋プレートの収束速度（年間 8 cm）によるプレート境界におけるすべりの蓄積と，海溝付近（津波地震），三陸沖南部，宮城沖における固有地震によるその開放．各地域におけるすべり残しはプレートが固着せず非地震的に開放されると考えられてきた．
Figure 2. Slip accumulation due to the subducting Pacific Plate, and slip release by characteristic earthquakes near
Japan Trench (tsunami earthquakes), southern Sanriku-oki and Miyagi-oki regions. The residual slips havebeen assumed to be released by aseismic slips.

Miyagi-oki

2015105600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

500

400300200600

Slip on plate interface, m3510000

Southern Sanriku- oki

30252015105500

400300200

10000

Time, years
第3図

宮城沖（上）と三陸沖南部（下）における地震発生サイクルのモデル．第 2 図のすべり残しが 2011 年型の地震ですべて解放されると仮定すると，そのサイクル（スーパーサイクル）は約 700 年となる．横軸は時間（年），縦軸はプレート境界におけるすべり（m）を示す．
Figure 3 A model for earthquake supercycle off Miyagi (above) and southern Sanriku (below). If the accumulated slip
in Figure 2 are released by 2011-type giant earthquakes, the recurrence interval (supercycle) becomes about
700 years.

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