２−３根室半島沖の地震活動の静穏化と活発化
Seismic Quiescence and Activation around the Nemuro peninsula

北海道大学

地震火山研究観測センター

Institute of Seismology and Volcanology, Hokkaido University
１．データと解析
1994 年 1 月 1 日から 2004 年 6 月 30 日までの期間において，北海道大学大学院理学研究科附属地
震火山研究観測センターの定常観測で決定された M3 以上の地震約 8000 個を，波形に立ち戻って全て再検測し，時間的に均質な地震カタログを作成した（勝俣・笠原，2004）．再検測は 1994 年以降観測条件がほとんど変化していない 17 観測点を用いて行った．P 波，S 波到着時を読み取る組み合わせは固定した．M を計算するために最大振幅を測定する観測点の組み合わせも固定した．再検測作業は全て同一人が行ったので，検測者の違いによる影響はない．このようにして作成したカタログから，
Katsumata et al. (2003) を参照して，太平洋プレート上面付近およびプレート内部に発生した M3.3 以上の地震を選択した（第 1 図）
．領域全体の地震活動度は変化していない（第 2 図）．また M 3.3 以上の地震は，ほぼ全て検知されている（第 3 図）
．余震や群発地震を取り除くためデクラスタリング処理を行った後，地震活動度を ZMAP (Wiemer and Wyss, 1994) を使用して図化した（第 4 図）．ただし，2003 年十勝沖地震の余震は，震央位置と震源の深さを一つ一つ判断することによって手動で取り除いた．格子間隔は緯度方向 0.1 度×経度方向 0.1 度，各格子点の周囲から 100 個の地震を選んで積算度数分布曲線を作成し，LTA 関数を用いて Z 値を計算した．
２．結果
第 4 図の各図の上部の年月は，時間ウインドウの始まりの年月であり，1999 年 1 月から 2000 年 5 月までを 2 か月毎に示している．時間ウインドウの幅 T は 4 年である．この 4 年間とバックグランドの地震活動度を比較して，減少していれば Z 値は正，増加していれば Z 値は負の値をとる．紙面の制約上，図 4 には示していないが，実際には 1994 年以降，1 か月毎に同様な図を作成し，活動度が顕著に変化したエリアを探索した．その結果を第 5 図に示す．Z 値が 2.7 以上または -2.7 以下のエリアは 9 か所見つかった．各エリア毎の積算度数と Z 値は，第 6 図に示した．注目すべき点を以下に挙げる．
(1) 2003 年十勝沖地震のアスペリティ付近（エリア 2 ）では 1998 年 11 月頃から静穏化が見られた．
この静穏化は 2003 年 1 月頃まで継続した．エリア 2 の静穏化とほぼ同時に，エリア 7 とエリア9 で活動が活発化し，2003 年 1 月頃まで継続した．エリア 2 の静穏化と時間的に同期して変化しているように見える．エリア 7 の地震の深さは 120 〜 270 km，エリア 9 の地震の深さは 240〜 340 km である．
(2) エリア 3 では 1999 年 7 月頃から静穏化が始まった．エリア 3 は 1993 年釧路沖地震の余震域とほぼ一致している．
(3) エリア 1 とエリア 5 では 2000 年 3 月頃から静穏化が始まった．それとほぼ同時にエリア 6 とエリア 8 で活動が活発化した．エリア 6 の地震の深さは 110 〜 250 km，エリア 8 の地震の深さは220 〜 360 km である．さらにエリア 4 でも活動が活発化した．
３．考察
(1)

人為的な要因について気象庁一元化，Hi-net や観測点の新設・廃止などによって地震活動が見かけ上変化することが考え− 61 −

られるが，本報告の場合は再検測を行っているのでその可能性はほとんどない．
(2)

活動変化が偶然生じる可能性について地震が時間・空間的に全くランダムに発生していると仮定した場合，本報告にあるような地震活動度の変化が観測される確率を大雑把に見積もった．2003 年十勝沖地震のアスペリティ付近（エリア 2 ）の静穏化は，Z 値が 3.1 で 4 年間継続した．Z 値が 3 程度で 4 年間継続する場合，発生確率は1/1000 のオーダーであり，日本全国で観測していると数 10 年に 1 度程度観測される可能性がある．
また，北海道東部のエリア 1 で静穏化，エリア 4 で活発化が同時に 4 年以上継続している．この確率は大きく見積もって，日本全国で観測していて数 10 年に 1 度あるかないかという程度である．こ
れらの確率をどう見るかに依存するが，偶然の可能性はかなり低いと考えられる．
(3)

地震活動変化の原因について人為的要因・偶然の可能性が両方とも低いので，地震活動変化が地学的要因によって生じていると推測される．しかし，その物理的メカニズムはほとんど未解明である．本震発生前に地震活動が静穏化したという報告は少なからずあるが，逆に静穏化が本震に結びつかなかった事例も存在する．
４．結論
根室半島周辺では 2000 年 3 月頃から地震活動の静穏化と活発化がほぼ同時に始まり，2004 年 6 月
現在継続している．この変化は人為的なものではない．また偶然発生する確率は，最大限見積もって，日本全国で数 10 年に 1 度程度である．この活動度の変化は地学的な要因で生じている可能性が高いが，その物理的メカニズムは不明である．
（参考文献）
勝俣・笠原，2004，北海道大学地球物理研究報告，No.67，1-9．
Katsumata et al., 2003, JGR, 108(B12), 2565, doi:10.1029/2002JB002175.
Wiemer and Wyss, 1994, BSSA, 84, 900-916.
（解析方法の補足）
対象領域に 0.1 度× 0.1 度の格子点を 2231 個設定し，各格子点から半径 R km の円を描き，その円内に地震が N=100 個含まれるまで R を増加させて地震を選択する．その 100 個の地震に対して 14 日毎に積算度数を計測して，積算度数分布曲線を作成する．そして，以下の式で定義される Z 値を計算する．
Z = ( R1 – R2 ) / ( S1 /N1 + S2 /N2 )1/2,
R は各タイムウインドウでの平均的な 1 年当りの地震発生数を示す．S と N は分散とサンプル数である．Z 値はタイムウインドウの取り方によっていくつか種類があるが，本報告では LTA 関数を用いた．
LTA 関数は，観測期間全体の平均的な地震発生レートと，ある特定の短い期間の発生レートを比較するためのものである．本報告では，タイムウインドウ 1 を観測期間全体，すなわち 1994 年 1 月から2004 年 6 月 30 日までの期間とした．またタイムウインドウ 2 は，1994 年 1 月から 1998 年 1 月までの4 年間，1994 年 2 月から 1998 年 2 月までの 4 年間，・・・，2000 年 6 月から 2004 年 6 月までの 4 年間，というように 1 か月ごとに 78 個設定した．タイムウインドウ 2 の長さは 4 年に固定した．そして各タ・・・，Z78 を得た．ここで Z1 は 1994 年 1 月，イムウインドウに対して，Z 値を計算し，78 個の Z 値，Z1，Z2 は 1994 年 2 月，・・・，Z78 は 2000 年 6 月における Z 値であると定義する．設定した 2231 個全ての・・・，Z78 を計算する．このようにして得られた Z 値を 2 か月毎に地図上にプロッ格子点に関して，Z1，トしたのが第 4 図である．

− 62 −

第 1 図 ZMAP の作成に使用した地震の分布．
Fig.1 Earthquakes used for making ZMAP in this study.

− 63 −

3000

Cumulative number

Declustered
M3.3
2000
M3.5
M3.8
1000
M4.3

094 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05
Year
第 2 図 第１図に表示した地震の積算度数分布．
Fig.2 Cumulative number curves for earthquakes in Fig. 1.

Cumulative Number

1041031021011001234 5 6 7Magnitude89第 3 図 第１図に表示した地震の M 別頻度分布．
Fig.3 Magnitude-frequency relationship for earthquakes in Fig. 1.

第4図

地震活動度の ZMAP 表示．Z 値が正は静穏化，負は活発化を示す．コンターは 2003 年十勝沖地震 1973 年根室半島沖地震のアスペリティの位置を示す (Yamanaka and Kikuchi, 2003)．
Fig.4. Temporal change in seismicity. Positive and negative Z-values indicate seismic quiescence andactivation, respectively. Asperities of the 2003 Tokachi-Oki earthquake and the 1973 Nemuro-Oki
earthquake are shown in contour (Yamanaka and Kikuchi, 2003).

− 64 −

46

8944

163724245142

146

144

Time Sequence
Activation

97

Quiescence

21995

1996

1997

1998

648
3

151999
2000
Year

2001

2002

2003

第 5 図 1994 年以降顕著な地震活動度変化を起こした 8 つのエリア．
Fig.5 Eight areas where signiﬁcant change in seismicity occurred after 1994.

− 65 −

2004

2005

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 42.33N 144.01E (Area 2)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

LTA Function Tw=4.0year
Zmax=3.78 at 2000.22

4671005460
11.4/y

5.9/y

3-48%

240

120-14404280

3211.9/y60

7.3/y

1-39%

040-1-220-3-2142

0146144

1995-4-32005

2000
Year142

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 42.43N 144.01E (Area 4)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

LTA Function Tw=4.0year
Zmax=3.79 at 1999.58

46

1995

-520052000
Yearࠛ࡝ࠕ㧞㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯ࠛ࡝ࠕ㧝㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 42.83N 144.11E (Area 3)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

0146144

100LTA Function Tw=4.0year
Zmin=-3.44 at 2000.29

4651005442

Cumulative Number (bold)

4480

32
10.8/y60

5.9/y

1-45%

040

-1Z-value (thin)

Cumulative Number (bold)444-22042-380

32
13.3/y60

1+77%

040

-1
7.5/y-2

20-3-4-4142

0146

144

1995-52005

2000
Year

142

1995

2000
Year-52005

ࠛ࡝ࠕ㧠㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 43.23N 140.51E (Area 7)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

LTA Function Tw=4.0year
Zmin=-2.74 at 2000.14

460146144ࠛ࡝ࠕ㧟㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 43.43N 141.91E (Area 6)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

100LTA Function Tw=4.0year
Zmin=-2.83 at 1998.73

46

5100

54Cumulative Number (bold)

4280

32

60

12.5/y1+66%

07.5/y40-1Z-value (thin)

Cumulative Number (bold)

4

44

44-2
20

42-3803212.9/y

60

+88%
40

146

14401995

142-2
206.7/y-30146

1995

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 44.73N 142.31E (Area 9)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

LTA Function Tw=4.0year
Zmin=-2.74 at 2000.48

46144-52005

2000Yearࠛ࡝ࠕ㧣㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯ࠛ࡝ࠕ㧢㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 44.63N 143.31E (Area 8)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog

100LTA Function Tw=4.0year
Zmin=-3.35 at 1998.52

46510054Cumulative Number (bold)

4280

3260

40

13.5/y1+79%

0-1Z-value (thin)

Cumulative Number (bold)

44444-2
20

7.6/y-34280

3212.2/y60+90%
4014414601995

2000Year-52005

ࠛ࡝ࠕ㧤㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯0-220

6.4/y-3-4142

144

14601995ࠛ࡝ࠕ㧥㧚Ꮐ࿑㧦㔡ᄩಽᏓ㧘ฝ࿑㧦Ⓧ▚ᐲᢙߣ<୯

第 6 図 各エリアの震央分布，積算度数分布および Z 値．
Fig.6 Epicenters, cumulative number curves and Z-values in each area.

− 66 −

1-1-4
142

0-4-52005

2000
Year

1-1-4
142

Z-value (thin)

42

4

5
Z-value (thin)

44

80

Cumulative Number (bold)

Cumulative Number (bold)

6Z-value (thin)100

Z-value (thin)

46

LTA Function Tw=4.0year
Zmax=3.09 at 1998.83

2000
Year-52005

Z-value (thin)

1 Jan 1994 - 30 June 2004
At 43.33N 145.01E (Area 1)
Within Plate N=100 M>=3.3
ISV, Katsumata catalog