７−３

2004 年新潟県中越地震
2004 Mid Niigata earthquake

東京大学

地震研究所

Earthquake Research Institute, University of Tokyo.
緊急地震観測による余震分布
2004 年 10 月 23 日 17 時 56 分頃に発生した新潟県中越地震（M6.8）は，最大震度 7 を観測した．また，同日 18 時 12 分頃に M6.0，18 時 34 分頃に M6.5 の地震が発生し，いずれも最大震度 6 強を観測した．
その後も，27 日 10 時 40 分頃に M6.1 が余震域の東端で，11 月 8 日 11 時 15 分頃には M5.9 の地震が余震域の北東端で発生するなど，震度 5 以上を伴う余震が数多く発生している．これらの震源は，北北東−南南西方向に広がる長さ約 30km の範囲に分布している．本震の発震機構解は，北西−南東方向に圧力軸を持つ逆断層型で，M6 級の余震の発震機構も同様であり，推定される断層の走向と余震分布の走向は，ほぼ一致している．今回の地震は陸域の既設地震観測網の中で発生したものの，正確な地震活動，地震を発生させた断層の位置形状などの詳細の把握は，現在得られるデータからだけでは困難であり，今回の活動と周辺の知られている活断層との対応は不明である．
そこで，オフライン型の地震計を余震発生領域に設置した（第 1 図）．全国の大学や関係機関が協力し設置したが，はじめの頃に設置した地震計 14 台を回収して，予察的な解析を行った．まず，気象庁一元化震源リストに基づいて波形を切り出し，震源決定を行った．震源決定に用いた速度構造は，人工地震探査によって得られた速度構造 1) を基にしている（第 2 図）．この地域は，遅い堆積層が厚く存在する地域であるため，東西で異なる速度構造を用いて震源決定を行った．さらに，緊急余震観測点と余震域近傍の観測点を使って，走時残差の平均値を観測点補正値として，震源決定を行った．その結果，走時残差の RMS は，P 波が 0.175 秒から 0.074 秒へ，S 波が 0.476 秒から 0.166 秒へ減少した．
切り出した波形数は約 900 個で，そのうち P 波の読み取り数が 3 個以上で S 波の読み取り数が 1 個以上あり，気象庁一元化震源と対応した地震が 719 個である．対応する気象庁一元化震源と比較すると，全体的に震央は北西方向へ移動し，深さ約 3km から 17km の範囲内に分布している．得られた震源情報を元にして，周囲の観測点に対しても走時残差の平均値を求め，それを観測点補正値とした．この観測点補正値を使って，緊急余震観測点設置前の主な地震に対して震源再決定を行った．
震源は複雑な分布をしているため，北西―南東方向の断面にスライスしてみたところ，いくつかの線状の分布が見られた（第 3 図）
．本震を含む領域では，高角な北西傾斜の線状分布が見られ，その下端部分に本震が位置する．前後の断面図にも同様な線状配列が見られることから，この分布は面的に広がりを持っていて，それが本震の地震断層であると考えられる．この面状配列の北東端と南西端では，本震発生直後に M6 級の地震が発生している．この面の東約 5km にも同様な高角な北西傾斜の線状配列が見られ，その下端部分には最大余震が位置する．本震を含む分布に比べて，水平方向の広がりは小さいが，薄い面を形成している．その後，27 日に発生した M6.1 の地震に対応した分布も見られ，これは低角な東傾斜の面状分布をしていて，本震や最大余震に関係する分布と共役な方向である．これらの面の走向や傾斜は，それぞれの地震の発震機構解と矛盾しないことから，これらが地震断層面を表していると考えられる．その他にも，余震域の周辺部分で南東傾斜や北西傾斜の余震分布が見られる．
余震分布と速度構造モデル
緊急余震観測データに，Double-Difference トモグラフィー法 2) を適用して，余震分布と震源域周辺の− 318 −速度構造との関係を検討した（第 4 図）．地表付近の東側では基盤が露出し，西側では厚い堆積層があるだけでなく，深さ 10 km 程度まで東西方向に速度の不均質が存在する．本震の震源断層に対応する余震（主断層余震群）は，高速度領域と，低速度領域の境界部に位置する．主要な 3 枚の断層面の他に，東傾斜の低角の断層面も見える．主断層余震群は深 4 km 程度で傾斜が変わり，浅部ではより低角になる．
その延長部は小平尾断層もしくは六日町盆地西縁断層に一致する．
余震分布に基づく応力再配分の解析
緊急余震観測により得られた余震分布から震源断層を設定し，本震 (M6.8)，及び，最大余震 (18:34，M6.5) による応力再分配と最大余震，及び，10/27 に震度 6 弱を記録した余震（10/27 余震）の発生について検討した（第 5 図）．その結果，クーロン応力の増加領域で余震が発生したと考えることが可能であることが分かった．
中越地震震源域の地殻・地質構造
今回の地震が発生した領域は，厚い新第三系から第四系の堆積層が分布する新潟堆積盆地の東縁部に相当する．この堆積盆地は地質学的には日本海拡大に引き続いて 1 千 7 百万年前頃に形成されたリフト（地殻が伸張薄化して形成された凹地）であり，盆地中央部では 6,000m をこえる火山噴出岩や堆積層が充填されている．この堆積盆地の東縁は新発田−小出線と呼ばれる中新世に形成された断層によって限られ，東方の越後山脈には中生代の岩石が露出する．震源域の魚沼丘陵は，北北東方向の断層・褶曲をともなって第四紀後期から急激に隆起した地域であり，この丘陵は軟弱な堆積層から構成され，発生した多数の地滑りの地質学的な要因となっている．本地震の震源域は，日本海拡大時に背弧リフトとして形成された新潟堆積盆地の東縁を限る新発田−小出線と，リフト内の tear fault として形成された柏崎 - 銚子線の交差部に位置し，複雑な構造を呈する（第 6 図）．
震源域周辺の地質・活断層と余震分布
震源域周辺は，日本海東縁から連続する歪みの集中域に位置しており，第四紀後期以降の短縮変形が大きく，しばしば大規模な地震が発生してきた．震源域の南方には魚沼丘陵の東縁を限る六日町断層が分布する．この断層は基本的には，新発田−小出線延長部の新潟堆積盆地の東縁を限る中新世に形成された西傾斜の正断層が，逆断層として再活動したものである．この断層は延長 30km に渡って追跡され，断層帯南部で 2mm/ 千年，北部で 1mm/ 千年の大きな垂直平均変位速度を示す 4）．六日町断層における第四紀後期の累積変位は北方に向かって減少し，代わって魚野川周辺では東に傾斜する諏訪峠撓曲に沿った地形面の変形が現れる．地質構造的には南方の魚沼丘陵が概ね西傾斜の等斜構造をなすのに対し，震源域では複背斜構造をなしその様相を異にする（第 7 図）．
震源域の地質構造断面と震源域の空間配置概念図
第 8 図に魚野川に沿った断面（第 7 図の A-A'）に投影した余震の深さ分布を示す．本震（第 8 図の1）から浅部に向かって一つのクラスターを構成しており，余震分布からは高角度西傾斜の震源断層面が推定される．断層の上盤側では多数の余震が発生している．この浅部延長は，ほぼ諏訪峠撓曲下に達する．地表地震断層による変位が報告 11) されている小尾平断層はこの東方に位置する．活褶曲を伴う北日本の第三系では低角度のデタッチメント（ほぼ水平な断層）が堆積層中にしばしば認められることから，高角度の震源断層に沿った滑りが，堆積層中のデタッチメントを経て，小尾平断層まで達していた可能性がある．10 月 23 日の午後 6 時 34 分に発生した M6.5 の最大余震（第 7・8 図の 4）は，本震より東方でより深い位置に認められる余震のクラスターに対応しており，この地震を発生させた− 319 −

震源断層は本震の震源断層とほぼ平行し，より東側の深い位置にあったことが分かる．最大余震の浅部延長はほぼ六日町断層に対応し，余震分布は六日町断層の深部延長部のみがずれ動いて最大余震が発生したことを示している．10 月 27 日午前 10 時 40 分の M6.1 の余震（第 7・8 図の 5）も，その 2 次余震の分布から震源断層の形状が明瞭に推定できる．この地震は，東傾斜の低角度の逆断層で越後山脈側が隆起するセンスの断層であった（第 8 図）．第 9 図に余震も含めた震源断層の空間配置概念図を示した．
参1)

考文

献

Takeda, T., H. Sato, T. Iwasaki, N. Matsuta, S. Sakai, T. Iidaka and A. Kato, Crustal structure in the northern
Fossa Magna region, central Japan, from refraction/wide-angle reﬂection data, Earth Planets Space (2004).

2)

Zhang, H., and C., Thurber, Double-Difference Tomography: the method and its application to the Hayward
Fault, California, Bulletin of the Seismological Society of America, 93, 1875-1889 (2003).

3)

地質調査所編，日本地質アトラス（第 2 版）(1992).

4)

金

5)

小林巌雄・立石雅昭・吉岡敏和 : 長岡地域の地質，地域地質研究報告（5 万分の 1 地質図幅），地

幸隆 : 魚沼丘陵の隆起過程と六日町断層の活動累積．活断層研究，24，63-75(2004)

質調査所，132p.（1991）.
6)柳沢幸夫・茅原一也・鈴木尉元・植村武・小玉喜三郎・加藤碩一 : 十日町地域の地質，地域地質研究報告（5 万分の 1 地質図幅），地質調査所，104p.（1985）.
7)柳沢幸夫・小林巌夫・竹内圭史・立石雅昭・茅原一也・加藤碩一 : 小千谷地域の地質，地域地質研究報告（5 万分の 1 地質図幅），地質調査所，177p.（1986）.

8)北陸地方土木地質図編纂委員会，北陸地方土木地質図，799p（1990）.

9)中田高ほか : 活断層詳細デジタルマップ , 60p, 東京大学出版会 (2002).

10) 渡辺満久ほか :1:25,000 都市圏活断層図「小千谷」．国土地理院技術資料 D.1-No.388.（2001）.
11) 産業総合研究所活断層センター :2004 年 10 月 23 日新潟県中越地震速報・緊急調査報告 （2004）
http://unit.aist.go.jp/actfault/niigata/report/index.html, 鈴木康弘ほか : 地震断層調査の結論 (Wed, 17 Nov
2004 08:14:41 +0900), http://www.seis.nagoya-u.ac.jp/INFO/niigata/reportAF1024.html.
12) 天然ガス鉱業会・大陸棚石油開発協会：「改訂版日本の石油・天然ガス資源」．520p.（1992）.

− 320 −

138˚ 00'
38˚ 00'138˚ 30'139˚ 00'

139˚ 30'138˚ 30'139˚ 00'

139˚ 30'37˚ 30'37˚ 00'36˚ 30'138˚ 00'

第 1 図 観測点分布（定常観測点：●，緊急観測点：○，臨時観測点：▲）．
Fig.1 Location of permanent stations ( ● ) and temporal stations( ○ , ▲ ).

0246801025203040

第 2 図 速度構造（西部：太線，東部：細線）．
Fig.2 Model of velocity structure (W:thick line, E:thin line).

− 321 −

10#%')

37.4+-$/&10(10*,37.2.

200230138.6#138.8139.0$10152051015'

101515).

/012510155101520*&GRVJ MO&GRVJ MO2010-1520(&GRVJ MO&GRVJ MO205,

1020&&GRVJ MO&GRVJ MO%

5+5&GRVJ MO&GRVJ MO

5205101520

第 3 図 震源分布．本震（★）と主な余震（★）も示した．
Fig.3 Hypocentral distribution. The main shock ( ★ ) and some large aftershocks ( ★ ) are shown.

− 322 −

第4図トモグラフィー法（Double-Difference トモグラフィー法，Zhang ;Thurber, 2003）によって同時に求められた余震の震源分布と速度構
造深さ断面を示す．灰色の丸印が余震の震源，カラーコードは P 波の速度（km/s）を表す．
Fig.4 Depth section showing the P wave velocity structure and the relocated aftershocks derived from the double-difference tomography (Zhang andThurber, 2003). Gray circles denote the locations of the aftershocks, and the color contour shows the P wave velocity.

− 323 −

30 km
20 km

10 km
10 km

1m
0.5 m

9.0 10**18 Nm
3.0 10**18 Nm

第 5 図 本震および最大余震によるクーロン応力の変化
Fig.5 Change of Coulomb stress due to the main shock and the largest aftershock.

− 324 −

Mw
6.6
6.3

第6図

新潟−東北地方南部のブーゲ異常と震源域の位置
a: 新発田−小出線，b: 柏崎−銚子線，赤い星印 :2004 年新潟中越地震の震央，青い星印 :2003 年宮城県北部地震の震央，ブーゲ異常図は地質調査所（1992）３）による．
2004 年新潟中越地震と 2003 年宮城県北部地震はともにブーゲ異常の急変帯で発生した．
Fig.6 Bouguer anomaly map of Niigata and southern Tohoku district and the hypocentral location of the 2004 Mid Niigataearthquake. a: Shibata-Koide tectonic line, b: Kashiwazaki-Choshi tectonic line, red star: hypocenter of the 2004 MidNiigata earthquake, Blue star: hypocenter of the 2003 Northern Miyagi earthquake, Bouguer anomalies are after Geological
Survey of Japan (1992).

第7図

新潟中越地震震源域の地質構造と余震分布
1: 本震（10 月 23 日 17 時 56 分 M6.8），2: 余震（23 日 18 時 3 分 M6.3），3: 余震（23 日 18 時 11 分 M6.0），4:最大余震（23 日 18 時 34 分 M6.5），5: 余震（27 日 10 時 40 分 M6.1），a: 小尾平断層，b: 六日町断層，c: 諏訪峠5）・6)・7)・8)
9）・10）
4）
活断層は，地形面の傾動は による．
撓曲． 地質図はFig.7 Geological structure and hypocentral distribution around the source area of the 2004 Mid Niigata earthquake. 1: Mainshock (October 23, 17:56' M6.8), 2: Aftershock (Oct. 23, 18:03' M6.3), 3: Aftershock (Oct. 23, 18:11' M6.0), 4: Largest
aftershock (Oct. 23, 18:34 M6.5), 5: Aftershock (Oct. 27, 10:40 M6.1), a: Obirou fault, b: Mikamachi fault, c: Suwa-togeflexure. Geological map is compiled after 5), 6), 7) and 8), active fault is 9) and 10), tilting of river terraces is after 4).

− 325 −

第8図

新潟中越地震震源域の地殻構造概念図
太い実線は余震も含めた推定震源断層．1 〜 4 は，第 7 図参照．○は余震分布，△はボーリング位置の断面への投影．ボーリング資料は 5）,12）による．
Fig.8 Schematic diagram showing the crustal structure across the source faults of the 2004 Mid Niigata earthquake.
Thick solid line represents an estimated source fault. Circle: aftershock, triangle: site of drill hole projected onto crosssection. The data of drill holes is after 5) and 12) .

第9図

震源断層の空間配置概念図
空間配置の大まかな概念を示したもので，破壊領域も含め正確な表現ではない．
Fig.9 Schematic diagram showing the 3D view of the source faults (not in exact scale).

− 326 −