特集 2016 年熊本地震

2016 年熊本地震の強震動と震源過程
青井 真 あおい しん

国立研究開発法人 防災科学技術研究所 地震津波火山ネットワークセンター長

2016 年 4 月 14 日 21：26 に 熊 本 地 方 を 震 央 とする Mj 6.5（Mw 6.1）の地震が，またその 28 時間後強震動の特徴の 16 日 1：25 に は Mj 7.3（Mw 7.1）の 地 震 が 発 生 した。これは 1995 年兵庫県南部地震以来 21 年ぶ

これらのイベントでは共に防災科学技術研究所

りに発生した都市直下における M 7 クラスの活の KiK-net 益城（KMMH16）で 1000 gal（gal は cm/s/s）を断層の地震であった。これらの地震ではともに熊大きく超える最大加速度が記録されたが3, 4，地震

本県益城町で，また Mj 7.3 の地震ではそれに加規模の違いにより，Mj 7.3 イベントにおける強震

え熊本県西原村でも震度 7 を記録した。同一の動の大きな領域の広がりは Mj 6.5 イベントに比地震で複数の観測点で震度 7 が記録されたのも，べ格段に大きい（図 1）。K-NET, KiK-net, 自治体震連続する複数の地震で震度 7 が記録されたのも度計で得られた両イベントの最大加速度（PGA）お初めてであった。一連の地震で死者は 81 人，住よび最大速度（PGV）は距離減衰式5とおおむね整合

家の全半壊は 3 万 6000 棟を超える被害があっしており，大局的には内陸地殻内地震における1た。

Mj 6.5 および Mj 7.3 の浅い強震動としては標準

これらの地震ではそれぞれ，日奈久断層帯（高野的なものであったといえる。Mj 7.3 イベントにお―白旗区間），布田川断層帯（布田川区間）が主に破壊しける大分県のいくつかの観測点では Mj 7.3 イベたと考えられている。政府機関である地震調査研

ントに誘発されたイベントによる強震動が，見か究推進本部が全国の活断層を対象に行っている地け上距離減衰式から大きく外れている。このほか，

震発生可能性の長期評価では，両断層帯では事前式の適用限界を外れる震源距離 200 km 程度よりに M 7 程度の地震発生が予測されており，それ遠方では主に PGV の減衰が緩やかになっているをもとにした地震ハザード評価では震度 6 強以が，これは主に卓越周期が 10 秒程度の Love 波上の発生が想定されていた 。

42）。特に Mjによるものであると考えられる（図2

Mj 7.3 のイベントの発生に伴い，Mj 6.5 のイベ7.3 イベントによる建物被害が甚大であった益城ントを前震とする考えかたもあるが，本稿では，町役場では熊本県自治体震度計で波形記録が得ら別の断層帯で発生した地震であることからそれぞれており，疑似速度応答スペクトル（5% 減衰）にみれ，Mj 6.5 イベント，Mj 7.3 イベントと呼ぶことられる周期 1～2 秒のピークは，過去の代表的なにする。

被災地における記録である JR 鷹取（1995 年兵庫県南部地震）や新潟県自治体震度計川口町（2004 年新潟県中越地震）のレベルを包含するきわめて大きなものであった（図 3）。また，益城町役場の北東約 640 m
Strong motion and source processes of the 2016 Kumamoto
earthquake sequence

Shin AOIに位置する KiK-net 益城でも，震度計に比べるとレベルが低いものの周期 1 秒にピークを持つ大きな強震動が観測された。低層の木造建築物に被2016 年熊本地震の強震動と震源過程

科学0907

2016 年 4 月 14 日 21:26 M6.5

2016 年 4 月 16 日 01:25 M 7.3

34˚34˚33˚PGA［gal］
2000.01000.0
500.0
200.0
100.0
50.0
20.0
10.0
5.0
2.01.00.50.232˚

31˚
130˚K−NET

131˚
KiK−net33˚PGA［gal］
2000.01000.0
500.0
200.0
100.0
50.0
20.0
10.05.02.0
1.00.50.2

32˚31˚132˚130˚

震央（気象庁）

K−NET

131˚
KiK−net132˚
震央（気象庁）

図 1―平成 28 年（2016 年）
熊本地震の M j 6.5 イベント
（左）および M j 7.3 イベント（右）で観測された地表最大加速度の分布
913 ページのカラー版も参照。

2016 年 4 月 16 日 01:25 深さ＝13.6 km（Hi-net）, MW＝7.0（F-net）
Si & Midorikawa（1999）

KiK-net 益城
103102

K-NET 湯布院
KiK-net 九重
西原村 益城町

2101
PGV［cm/s］

PGA［cm/s/s］

10101

100

10−1

100

10−1 010101102
断層距離［km］

103

10−2 010101
102
断層距離［km］

103

図 2―平成 28 年（2016 年）
熊本地震（M j 7.3 イベント）の最大加速度および最大速度の観測値と距離減衰式5の比較
左図は地表における最大加速度，右図は S 波速度が 600 m/s の工学的基盤相当に変換した最大速度。ここでの最大加速度，最大速度はいずれも水平動二成分のうちの大きいほうの値を用いている。

0908

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Sep. 2016 Vol.86 No.9

600（5% 減衰）

500pSv（cm/s）

400

2016 年熊本地震（M 7.3）KiK-net 益城（EW）
2016 年熊本地震（M 7.3）益城町震度計（EW）

300

2016 年熊本地震（M 7.3）西原村震度計（EW）
1995 年兵庫県南部地震 JR 鷹取（NS）
2004 年新潟県中越地震 川口町震度計（EW）

200

2004 年新潟県中越地震 K-NET 小千谷（EW）
100

00

1

23
周期（秒）

45

図 3―平成 28 年
（2016 年）
熊本地震
（M j 7.3 イベント）
および日本で起きた顕著な地震で記録された強震記録による疑似速度応答スペ
クトル（5% 減衰）

熊本地震（M 7.3） 誘発地震
K-NET 湯布院 PGA ：90 gal
PGA：723 gal（OIT009）
計測震度：4.4
計測震度：6.0

熊本地震（M 7.3） 誘発地震

KiK-net 九重（OITH11）

PGA：245 gal
計測震度：4.8

PGA：598 gal
計測震度：5.5

NS559［gal］

NS528［gal］
SS

S
S

EW
717［gal］

EW
519［gal］SS

SS

UD475［gal］

PP7

リアルタイム震度

リアルタイム震度PUD
272［gal］

6543201020
2016/04/16 01:25:0730［秒］

405060P

76543201020
2016/04/16 01:25:03

30［秒］

405060

図 4―K-NET 湯布院（OIT009，左）および KiK-net 九重（OITH11，右）における M j 7.3 イベントおよびそれに伴う誘発地震の強震波形記録とリアルタイム震度92016 年熊本地震の強震動と震源過程

科学0909

33°

阿蘇大橋

阿蘇山

益城町役場
西原村役場

熊本城
熊本県庁

32.8°

帯層 ）
断川 区間
田布 田川
布（km

（高 日奈久野ー 断層
白旗 帯区間）

宇土市役所

020

余震分布

（4 月 16 日〜5 月 15 日，M＞1）［m］
3.50.032.6°
130.6°

10130.8°131°1.

1340

˚.6

320˚

322km0N

益城町役場

6˚0.

13
宇土市役所

深さ（km）
10.0

0.0

8˚0.

西原村役場

13

˚.0

33

阿蘇大橋

0

˚.8
阿蘇山

20.0

熊本県庁
熊本城

m
0.0

3.5

図 5―平成 28 年（2016 年）
熊本地震（M j 7.3 イベント）のすべり分布の地表投影（上）および斜視図（下：方位角 310°，仰角 20°）
星印は破壊開始点を，黒線は活断層トレースを，四角は主要なランドマークを示す。914 ページのカラー版も参照。

0910

KAGAKU

Sep. 2016 Vol.86 No.9

害を及ぼす 1～2 秒の周期帯の大きな強震動に加強震動に比べ大きい，ないし同等であった。Mj

え，二度にわたる震度 7 の揺れが起こったこと

7.3 イベントの強震動が北東方向に大きく広がっが益城町における大きな被害につながったと考えているのはこの誘発地震の影響である（図 1）。例

られる。

えば，K-NET 湯布院（OIT009）では，Mj 7.3 イベン

また Mj 7.3 イベントにおける西原村の熊本県

トによる PGA が 90 gal，計測震度が 4.4（震度 4）で自治体震度計の記録（震度 7）の疑似速度応答スペクあったが，誘発地震による強震動は 723 gal，計トル（5% 減衰）は周期 3～4 秒が卓越しており，約測震度 6.0（震度 6 強）であり，誘発地震による強震350 cm/s のピークをもっていた。幸い西原村で動のほうが遥かに大きかった（図 4）。S-P 時間が約はこのような長周期地震動に応答する固有周期の1 秒程度であることから誘発地震は K-NET 湯布

長い建築物はほとんどなかったが，中高層建物が院の極めて近傍で発生しており，この観測点を震多数存在する首都圏をはじめとする大都市が同様源と仮定してペーストアップを作成すると，九州の地震動におそわれると大きな被害が生じる懸念の比較的広い範囲でほぼ直線的に誘発されたイベがある。

ントによる波群が見られ，距離減衰による検討にさらに大分県湯布院近傍で Mj 7.3 イベントに誘発されたイベントによる強震動が記録され，震より，地震の規模であるマグニチュードは 5.5 程度と推定される。

源からの距離が極めて近いことから，大分のいくつかの観測点では Mj 7.3 イベントによる直接の0.0〜2.0（s）

2.0〜4.0（s）

4.0〜6.0（s）

6.0〜8.0（s）

8.0〜10.0（s）

10.0〜12.0（s）

12.0〜14.0（s）

14.0〜16.0（s）

16.0〜18.0（s）

18.0〜20.0（s）

20.0〜22.0（s）

［m］

3.0
2.4
1.8
1.20.60.0

図 6―平成 28 年（2016 年）熊本地震（M j 7.3 イベント）の破壊の時間進展過程各図は破壊開始から 2 秒ごとのすべり分布を示しており，星印は破壊開始点を表す。913 頁のカラー版も参照。

2016 年熊本地震の強震動と震源過程

科学0911

む多くの強震動が記録され，詳細な断層のすべり震源過程分布が提示された。これらは 1995 年兵庫県南部
地震以降，取り組んできた施策や観測網の効果で地震は断層がずれ動く断層破壊によりエネルギあるとともに，今後の地震災害軽減の方向性を検ーが放出される現象であるが，断層面全体が均質討する糧となる。また，内陸地殻内地震に誘発さに破壊するわけではない。Mj 7.3 イベントに関しれた地震によって大きな地震動が生じることも記て，震源から 100 km 程度以内の 27 地点で観測録として確認された。顕著な被害のあった益城町

された近地強震波形を用いて，震源過程の推定をにおける震度 7 の連発や，西原村における比較行った 。ここでは，マルチタイムウィンドウ線的周期の長い震度 7 の強震記録などは，M7 クラ型波形インバージョン法にもとづき断層破壊過程スの内陸地殻内地震での従来の経験を超えており，を時空間的に離散化し，各小断層からの要素波形今後の強震観測や強震動予測，防災対策など行う（グリーン関数）の重みの線形方程式を解くことで求上で十分に検討していくことが期待される。

6

める。この手法では，空間の離散化にあたりあらかじめ断層面を設定する必要があるが，これはあくまですべりが許される空間的な候補点であり，設定した断層面全体がエネルギーを放出することを意味するわけではない。逆に，設定していない箇所からはエネルギーは放出されない。ここでは，地震後の余震活動分布および地表地震断層の分布，InSAR（衛星干渉合成開口レーダ）や GNSS（全球測位衛星システム）で捉えられた地震前後の静的地表変位7, 8を参考に，上端長さ約 53 km，幅 24 km の曲面から な る 断 層 面（上 端 深 さ 約 1 km）を 設 定 し，長 さ 方向・深さ方向にそれぞれ 28 個および 12 個の小断層（約 2 km×2 km）に分割した。震源過程解析の結果，2.4 m を超える比較的大きなすべりの領域は
震 央 の 北 東 約 10 km か ら 約 30 km の 深 さ 約 15km 以浅の領域に広がり，その北東端は阿蘇山付近にまで及んでいることがわかった（図 5）。最大
すべり 3.8 m のこの大きなすべり領域は，破壊開始 4 秒から 16 秒までにおいて，北東の浅い側に向かって進展した主たる断層破壊によって生じた（図 6）。また，破壊開始 2 秒以降に破壊開始点から地表の方向へと進み，その後地表に沿って北東方向に進展していった断層破壊も見られた。推定された浅い領域の大きなすべりの位置は，地表踏査で確認された地表地震断層と整合的である。
＊＊

2016 年熊本地震は，事前に想定された活断層で発生した地震であり，震源近傍で震度 7 を含0912

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謝辞 新潟県，熊本県，JR のデータを使用させていただ
きました。記して感謝いたします。

文献
1―消防庁災害対策本部: 熊本県熊本地方を震源とする地震（第68 報）（2016）
2―地震調査研究推進本部地震調査委員会: 布田川断層帯・日奈久断層帯の評価（一部改訂）（2013）
3―S. Aoi et al.: Proceedings of ESG5（2016）
4―W. Suzuki et al.: Earth Planets Space, submitted（2016）
5―司宏俊・翠川三郎: 日本建築学会構造系論文集，523, 63-70（1999）
6―H. Kubo et al.: Earth Planets Space, submitted（2016）
7―T. Ozawa et al.: Earth Planets Space, submitted（2016）
8―矢来博司・他: 日本地球惑星科学連合 2016 年大会，MIS3403（2016）
9―功刀卓・他: 地震第 2 輯，65, 223-230（2008）

青井 真 あおい しん
国立研究開発法人 防災科学技術研究所 地震津波火山ネットワ（戦略的イノベーション創造プログラム）ークセンター長。SIP「レジリエントな防災・減災機能の強化」津波予測技術の研究開発の研究責任者。1996 年京都大学大学院理学研究科地球物理学専攻博士後期課程修了。専門は強震動地震学。全国に設置した 2000 地点余りからなる陸域及び海域における地震観測網の運用及びそこから得られる観測データを用いた地震や津波の研究を行っている。また，スーパーコンピュータを用いた大規模な波動伝播シミュレーションモデルの開発及びハザードマップの作成に関する研究を行っている。

2016 年 4 月 14 日 21:26 M6.5

2016 年 4 月 16 日 01:25 M 7.3

34˚34˚

33˚

PGA
［gal］
2000.01000.0
500.0
200.0
100.0
50.0
20.0
10.0
5.0
2.0
1.0
0.50.232˚

31˚130˚K−NET131˚
KiK−net132˚
震央（気象庁）33˚

PGA
［gal］
2000.01000.0
500.0
200.0
100.0
50.0
20.0
10.0
5.0
2.0
1.0
0.50.232˚31˚
130˚K−NET

131˚
KiK−net132˚
震央（気象庁）

特集青井論文図 1―平成 28 年
（2016 年）
熊本地震の M j 6.5 イベント
（左）および M j 7.3 イベント
（右）で観測された地表最大加速度の分布

0.0〜2.0（s）

2.0〜4.0（s）

4.0〜6.0（s）

6.0〜8.0（s）

8.0〜10.0（s）

10.0〜12.0（s）

12.0〜14.0（s）

14.0〜16.0（s）

16.0〜18.0（s）

18.0〜20.0（s）

20.0〜22.0（s）

［m］

3.0
2.4
1.8
1.2
0.60.0

特集青井論文図 6―平成 28 年（2016 年）
熊本地震（M j 7.3 イベント）の破壊の時間進展過程
各図は破壊開始から 2 秒ごとのすべり分布を示しており，星印は破壊開始点を表す。

2016 年熊本地震の強震動と震源過程

科学

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33°

阿蘇大橋

阿蘇山

益城町役場
西原村役場

熊本城
熊本県庁

32.8°

帯層 ）
断川 区間
田
布 田川
布（km
（高 日奈久野ー 断層
白旗 帯区間）

宇土市役所

020

余震分布

（4 月 16 日〜5 月 15 日，M＞1）

［m］
3.5

0.0

32.6°
130.6°

10130.8°

131°

1.

13

40

˚.6

320˚

322
km0N

益城町役場

6˚

0.

13
宇土市役所

深さ（km）
10.0

0.0

8˚0.

西原村役場

13

˚.033

阿蘇大橋

0˚.8
阿蘇山

20.0

熊本県庁
熊本城

m0.0

3.5

特集青井論文図 5―平成 28 年（2016 年）
熊本地震（M j 7.3 イベント）のすべり分布の地表投影（上）および斜視図（下：方位角 310 ，仰角20 ）星印は破壊開始点を，黒線は活断層トレースを，四角は主要なランドマークを示す。

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