AFERC

10

Active Fault and Earthquake Research Center

October 2013

NEWS No. 48● 新人紹介「2004 年 イ ン ド 洋 津 波 堆 積物の研究」松本 弾 … 1「2011 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖
地震はどのようにして始まったのか？」内出崇彦 … 3● 第 ２ 回 G-EVER 国 際 シ ン

ポジウム，第１回 IUGS・日
本学術会議国際ワークショッ
プ開催報告 … 7
● 外部委員会活動報告2013 年 10 月 … 8TOPICS

新人紹介
2004 年インド洋津波堆積物の研究松本

今年 4 月 1 日より，活断層・地震研究センター 海溝型地震履歴研究チームに任期付研究員として配属されました，松本弾と申します．私の専門は堆積学で，修士課程までは和歌山県の中新統田辺層群の形成過程について研究を行っておりました．田辺層群の浅海成堆積物から津波によって形成されたと考えられる砂層を見出したことから，イベント堆積物としての“津波堆積物”に興味を持つことになりました．その後の 2004 年にインド洋津波が発生し，スリランカとタイに緊急調査を行うために赴くことになり，現世の津波堆積物に関する研究が博士論文研究のテーマになりました．この時の調査の成果は Matsumoto etal.（2008, 2010）に取りまとめており，以弾（海溝型地震履歴研究チーム）

AFERC NEWS No.48

Contents

http://unit.aist.go.jp/actfault-eq/index.html

図 1．スリランカ東海岸のラグーンにおける津波堆積物の分布図．津波は砂丘を越えてラグーンの対岸まで到達した（青線）が，津波堆積物は 2 箇所の湖口付近にのみ分布していた．Matsumoto et al （. 2010）を改変．

下にその概要を説明させていただきます．
スリランカでは，東海岸のラグーン（潟湖）に形成された津波堆積物を対象に調査を行いました．この地域では最大で浸水深 6 m の津波が砂丘を越えてラグーンに浸入し，ラグーンの対岸まで到達していました．しかし湖底からコア試料を採取すると，津波の遡上範囲に比べて堆積物の分布が極めて狭いという特徴が明らかになりました（図 1）．さらに津波堆積物にみられる内陸に向かって細粒化・薄層化する特徴（図 2）からは，津波の流れが徐々に減衰していく過程を読み取ることができます．これらの結果から，湖沼環境における現世津波堆積物の分布や堆積学的な特徴を初めて実証的に示すことができました．

1
AFERC NEWS No.48 2013/10

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

AFERC NEWS No.48

図 2 ラグーン湖底に形成された津波堆積物の粒径・層厚の側方変化．湖口から内陸に向かって細粒化・薄層化する傾向がみられる．Matsumoto et al（2010）.
を改変．

タイでは，海岸低地に形成された津波堆積物を対象に調査を行いました．この地域では最大で浸水深5 m の津波が 2 回襲来したことが目撃情報などから分かりました．海岸低地を掘削調査すると，2 回の遡上イベントに対応した 2 枚の級化ユニットを持つ津波堆積物が見つかりました（図 3）．また，下位ユニットの上部の厚い泥層が境界面付近で火炎状に変形している特徴がみられました．このような観察から，1 回目の遡上イベントの後には長く水が停滞していた時間があり，その後 2 回目の遡上イベントによる強い流れによって泥層が火炎状に変形したという過程を復元しました．なお調査地に近い験
潮場の記録をみると，1 回目と 2 回目の遡上イベン
トの間には実際に 40 分程度の時間間隙があったようです．
以上，2 つの研究事例を簡単に紹介させていただ
きました．これらの調査を行ったラグーンや海岸低地はいずれも津波堆積物が地層中に保存されやすく，古津波堆積物の調査対象になりやすい環境です．したがってこれらの研究結果は，地層中から古津波堆積物を見出す際の貴重な情報になり，また古津波堆積物から過去の津波の流速や遡上回数といった津波の挙動に関わる情報を読み取れる可能性があることを示しています．今後はこれらの研究で得られた知見や経験を古津波堆積物研究に活かし，過去の津波の履歴や規模をより正確に解明する

図 3．タイの海岸低地でみられた津波堆積物．厚さ 30-50 cm 程度の津波堆積物の中に 2 つの級化ユニットがあり，その境界が火炎状に変形している様子がみられる．Matsumoto et al（2008）.
を改変．

2AFERC NEWS No.48 2013/10

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

参考文献
D. Matsumoto, H. Naruse, S. Fujino, A. Surphawajruksakul,
T. Jarupongsakul, N. Sakakura and M. Murayama(2008) Truncated ﬂame structures within a depositof the Indian Ocean Tsunami: evidence of synsedimentary deformation. Sedimentology, 55, 15591570.
D. Matsumoto, T. Shimamoto, T. Hirose, J. Gunatilake, A.
Wickramasooriya, J. Delile, S. Young, C. Rathnayake,
J. Ranasooriya and M. Murayama (2010) Thickness
and grain-size distribution of the 2004 Indian Ocean
tsunami deposits in Periya Kalapuwa Lagoon, eastern
Sri Lanka. Sedimentary Geology, 230, 95-104.

2011 年東北地方太平洋沖地震はどのようにして始まったのか？
内出崇彦（地震発生機構研究チーム）
１．初めに今年 2013 年 4 月に赴任いたしました内出です．
茨城県出身で，東京大学で博士号を取得しました．
その後，米国カリフォルニア大学サンディエゴ校ス
クリプス海洋研究所（この時代に実はこのセンター
ニュースに名前だけ登場しています [1]），京都大学防災研究所でポスドク研究員として研究を進めておりました．このたび地元で心機一転，新たな研究に取り組んでいるところです．どうぞよろしくお願いいたします．
今回，ニュースレターに執筆する機会をいただきましたので，最近の研究テーマである，2011 年東北地方太平洋沖地震の始まり方についてお話ししたいと思います．
２．巨大な断層はいかにして壊れるか2011 年東北地方太平洋沖地震は，長さ 400 km，幅 200 km に及ぶ巨大な断層が破断・破壊してずれ動いたものでした．どのようにしてこのような巨大な断層が破壊するのでしょうか．断層が事前に示し合わせて，全体が同時に破壊するということは考えにくいでしょう．実際は，初めにごく小さい部分がゆっくりすべります．すべる範囲も少しずつ広がります．それがある程度の大きさまで成長すると，どんどん勢いがついて，断層を順々に破壊していくわけです．大きな地震波を出す，すなわち私たちが地震として体感するのは，この勢いがついた後のことです．破壊する範囲は 3 km/s 程度の高速度で拡大していきます．
ところで，地震というのは巨大地震だけではありません．さまざまな規模のものがあります．日本周辺で発生する地震は，気象庁が検出して公表しているだけでも，年間 10 万個以上を優に超えています．
その 9 割以上がマグニチュード（M）3 未満の小さな地震です．巨大地震は警戒すべき自然現象ですが，頻度は小さい地震に比べると低いものです．断層の破壊が成長していく中で，どういったことが巨大地震で特徴的なのか，あるいはどういった点はより小さい地震と似ているのかということを知ることは，地震の発生を理解する上で非常に重要です．
３．断層破壊の進展を追う
断層破壊の広がりの様子は，地震計の記録を使って推定することができます．断層面上の場所ごとに断層のずれの速度を時々刻々推定する，断層すべり
3
AFERC NEWS No.48 2013/10

AFERC NEWS No.48

ことを目指していきたいと思います．また産総研でのポスドク時代では海洋調査の研究を行っておりましたが，その経験を活かしてこれまで古津波堆積物調査が十分に行われていなかった海域での調査にも取り組んで参りたいと思います．防災・減災に少しでも役立てるような情報を社会に速やかに発信できるように努めて参りますが，知識不足・経験不足を補うためにみなさまにご指導を賜りたく，なにとぞよろしくお願い申し上げます．

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

４．2011 年東北地方太平洋沖地震のマルチスケー
ル解析
我が国の観測史上最大規模の地震として知られる 2011 年東北地方太平洋沖地震（M 9.0）は，その始まり方も特徴的でした．本震の発生する 2 日前から，M 7.3 の地震を筆頭に，前震活動と「ゆっくりすべり」が発生していました [5-7]．詳しくはニュースレター No. 40 の記事 [8] をご参照ください．
また，観測された本震の地震波形の初めの部分が弱いのではないかという指摘があります．本震の初めの 4 秒間程度の地震波形は，M 5 程度の単独の地震の波形と同程度の振幅でしかありませんでした（図 1）．断層の破壊に 1 秒間程度しかかかっていないと考えられる M 5 の地震の波形と，より長い時間地震波を放射し続けているはずの M 9 の地震の波形の振幅が，4 秒間にもわたって同程度であるというのは意外なことです．
そこで，この地震の破壊の始まりを調べるために，マルチスケール断層すべりインバージョン解析を実施しました [9]．解析では震源過程を大中小の3 つのスケールに分けて，図 2 のように断層モデルを事前に設定し，その上での断層すべりの履歴を，観測された地震波形を再現できるように求めました．今回の地震は，沈みこむ太平洋プレートと大陸プレートである北米プレートとの境界で発生した
4
AFERC NEWS No.48 2013/10

岩手県
住田

宮城県
東和(IWTH04)(MYGH04)

0.19 mm/s

02

宮城県
田尻(MYGH06)

0.11 mm/s

402

福島県
三春(FKSH18)

0.20 mm/s

402

0.08 mm/s

4024時間[秒]
図 1 （独）防災科学技術研究所の強震基盤観測網（KiKnet）で記録された，2011 年東北地方太平洋沖地震（黒）と 2005 年 12 月 5 日 5:20 に発生した M 5.2 の地震の波形（赤）．これらは上下動の速度を表しており，原記録である加速度記録を時間積分することで得た．各波形の最大振幅が波形の上に書かれている．

138˚E

140˚E

142˚E

144˚E

146˚E

148˚E

42˚N

40˚N

深傾斜30° 10°

日本海溝

AFERC NEWS No.48

インバージョン解析法は，有用な解析法として知られています．私はこれに独自の改良を加えて，「マルチスケール断層すべりインバージョン解析法」という手法を開発して，破壊過程の始まりの部分の解像度を上げることに成功しました [2]．
この手法は特に，規模の異なる地震同士の類似点や相違点を研究する，地震のスケーリング研究で威力を発揮します．通常の解析ですと，大きい地震はより粗く，小さい地震はより細かく解析することになってしまうため，同じスケールで比較することは困難です．しかし，マルチスケール断層すべりインバージョン解析法によって，規模の異なる地震同士の断層破壊の成長の様子を同じスケールで比較できるようになりました．この手法を用いて，2004 年米国パークフィールド地震（M 6.0）の解析を行い [3]，その破壊の進展の度合が，より小さい地震のものと似ているということを示すことができました [4]．ここでは詳細は割愛しますが，ご興味のある方は論文をご参照ください．

浅(小) 初め10秒間
70 km × 70 km
3.5 km, 1秒刻み
破壊開始点 (中) 初め20秒間(震源)
140 km × 140 km
7 km, 2秒刻み(大) 全体500 km × 275 km
25 km, 10秒刻み

38˚N

36˚N

34˚N
八丈島

200 km

図 2 2011 年東北地方太平洋沖地震のマルチスケール
断層すべりインバージョン解析の際に設定した断層モデ
ル．赤，緑，青の四角形がそれぞれ小，中，大の 3 つのスケールの断層モデルの大きさを示す．便宜上，平面図の上に描いてあるが，実際は傾斜のある平面であることには注意されたい．三角形で示したのは，大スケールの解析に用いた地震観測点の位置である．と考えられます．そのため，プレート境界面の形状を単純化して，4 枚の平面からなる断層モデルを設定しました．地震波形データは，図 2 に示した位置にある，（独）防災科学技術研究所の強震基盤観測網（KiK-net）のボアホール内の加速度型強震計と広帯域地震観測網（F-net）の速度型強震計の記録を用いました．

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

その結果推定された断層すべりの履歴を図 3 に示します．断層のすべりが局所的に発生していて，様々な方向に伝播している様子がわかります．破壊開始後 16 秒（図 3（b））以降は西側，すなわちより深い方向へと破壊が伝播しています．その後，破壊は踵を返して，東側の日本海溝に向かって伝わっていき，最後には 1 分間程度かけて（図 3（c）），プレート境界浅部を 50 m 以上ずれ動かしています（図 3（d））．断層すべり速度が 1 m/s を超えるような動的な破壊が，伝播方向を変えながら広がっていく様子がよくお分かりいただけるでしょう．地震波形の立ち上がりは遅かったように見えましたが，実際は局所的に高速の断層すべりが発生していたのです．

143˚
70 km

1秒

2秒

(b) 中スケール

3秒

2秒

4秒

6秒

8秒

10 秒

12 秒

14 秒

16 秒

18 秒

20 秒

4秒

5秒

6秒

8秒

9秒

10 秒

1.0

7秒

2.0
4.0
3.0
断層すべり速度 [m/s]

5.0

6.0

0.0

1.0

2.0
4.0
3.0
断層すべり速度 [m/s](c) 大スケール
140˚
40˚

6.0

5.0

(d) 断層すべりの総量

144˚ 10 秒

20 秒

30 秒

40 秒

50 秒

60 秒

70 秒

140˚

142˚

144˚

40˚

38˚
36˚

80 秒

AFERC NEWS No.48

38˚

38˚

0.0

142˚ 143˚
140 km140 km70 km(a) 小スケール

破壊過程の初めの 4 秒間に話を戻します．推定された破壊過程では，初めの 1 秒間ですべりがあった
後，しばらく断層すべりが見られません（図 3（a））．
私は，M 5 程度の単独の地震が起こった直後に，本震の一連の破壊が起こったと解釈することもできるのではないかと考えています．この M 5 程度の単独の地震は「最後の前震」と呼べるかもしれません．
ただし，この「最後の前震」仮説を検証するには今回の研究だけでは不十分で，より良質なデータと詳細な解析が必要です．このように，さまざまな解釈の可能性を準備しながら，微小な破壊から巨大地震に至るまでの成長過程の包括的な理解を進めているところです．たいへん重要な研究課題ではありますが，まだまだ地道な研究が必要な分野です．

100 秒

90 秒

110 秒

120 秒

130 秒

140 秒

38˚36˚

0.00.41.2
1.60.8
断層すべり速度 [m/s]

2.00204060
断層すべり量 [m]図 3 2011 年東北地方太平洋沖地震の断層破壊の進展の様子．（a）～（c）各スケールで推定された断層すべり速度の履歴．それぞれ空間スケールが大きく異なることに注意されたい．色は断層すべり速度を示す．（d）破壊過程全体ですべった総量．

5
AFERC NEWS No.48 2013/10

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

５．今後の展望

AFERC NEWS No.48

今回ご紹介した研究を含む，世界中の研究者による取り組みによって，今回の巨大地震でどのようなことが震源で起こったのか，明らかになってきました．次は，このような巨大な地震がどのような背景に基づいて発生したのかということを理解する必要があります．地震が発生するためには，事前に断層に歪エネルギーが蓄積している必要があります
が，それがほかの地震で解放されることなく，長い時間をかけてどのように行われたのでしょうか．
そのような巨大地震を起こす可能性のある場所の特徴を理解することで，事前に調べ上げることはできないでしょうか．様々な仮説と取り組みが考えられますが，はっきりとした方向性はまだありません．そこで，海外の事例も含めた観測・観察研究や，岩石力学や摩擦などの基礎研究に裏打ちされたシミュレーション研究といった努力が必要です．
私はこのたびご縁があって，活断層・地震研究センターに加入いたしました．私が得意とするのは地震学的アプローチですが，これに加えて，津波堆積物や活断層の調査等で得られた地質学的な情報を生かして，地震研究を推進していきたいと考えています．

6
AFERC NEWS No.48 2013/10

謝辞 ここにご紹介した研究は，（独）防災科学技 術 研 究 所 の Hi-net，F-net，KiK-net の 地 震 波 形
データを使って行いました．また，図 2 の陸上及び海底の地形は，アメリカ海洋大気庁（NOAA）のETOPO1 のデータによるものです．関係各位に深く感謝いたします．
参考文献[1] 吉見雅行（2009）活断層・地震研究センターニュース No. 7, 4.
[2] T. Uchide, and S. Ide (2007) J. Geophys. Res. Solid
Earth 112, B06313.
[3] T. Uchide, S. Ide, and G. C. Beroza (2009) Geophys.
Res. Lett. 36, L04307.
[4] T. Uchide, and S. Ide (2010) J. Geophys. Res. 115,B11302.
[5] R. Ando, and K. Imanishi (2011) Earth Planets Space63, 767.
[6] Y. Ohta et al. (2012) Geophys. Res. Lett. 39, L16304.
[7] A. Kato et al. (2012) Science 335, 705.
[8] 安藤亮輔（2012）活断層・地震研究センターニュース No. 40, 1.
[9] T. Uchide (2013) Geophys. Res. Lett. 40, 2993.

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

REPORT

第２回 G-EVER 国際シンポジウム 第１回 IUGS・
日本学術会議国際ワークショップ開催報告：
2nd G-EVER International Symposium and the 1st IUGS &SCJ International Workshop on Natural Hazards

桑原保人（活断層・地震研究センター）

世界の地質学を代表されるような方の参加も頂き，災害軽減に向け，今後 IUGS としても地質学の貢献にイニシアチブを取っていくとの意思表明もなされました．また，日本学術会議の地球惑星科学委員会には IUGS 分科会があり，ここからも多数の講演を頂いております．会議では自然災害軽減のための包括的な話題から，地震，津波，火山，地すべり，2011 年東北沖地震の教訓などについて熱心な議論が行なわれました．会議の規模としては，招待講演
33 名，ポスター発表 24 名があり，参加者は日本を含め 12 カ国・地域から 92 名（外国人 24 名）でした．今後，今回の会議のまとめとして，災害軽減のために地質学が果たすべき役割や G-EVER の果たすべき役割について，Sendai agreement を宣言する予定です．なお，会議の情報は http://g-ever.org/en/
symposium/symposium2.html にあり，この中でアブストラクトをダウンロードできるようにもなっています．

AFERC NEWS No.48

2013 年 10 月 19 ～ 20 日 に 仙 台 市 に お い て 標 題の会議が開催されました．会議のタイトルから分かるように，今回のシンポジウム・ワークショッ
プは複数の団体の主催で行なわれました．まず，G-EVER は「Asia-Pacific Region Global Earthquake
and Volcanic Eruption Risk Management」 の 略 称 で，英語の通り，アジア・太平洋地域における大規模な地震・火山噴火とそれらのリスクマネージメントについての研究を発展させるための活動を行う組織です．これには，産総研地質調査総合センターが中核組織として，活断層・地震研究センターの職員も多数運営にあたり，当センターニュース No.42，
2013 年 3 月 号 で も 紹 介 さ れ て い ま す．IUGS はInternational Union of Geological Sciences（ 和 名 : 国際地質科学連合）の略称で，4 年に一度万国地質学会議（International Geological Congress: IGC）を開催している，地質学を主体とする国際的な団体です．
ここからは，IUGS の会長・副会長・事務局長など

7
AFERC NEWS No.48 2013/10

10AFERC NEWS2013

October 2013 No.48

外部委員会等 活動報告（2013 年 10 月）

2013 年 10 月 2 日

原子力発電所の新規制基準適合性に関わる審査会（岡村出席 / 原子力規制委員会）
小浜湾とその周辺の活断層について
2013 年 10 月 4 日

地震調査研究推進本部地震調査委員会第 195 回長期評価部会（吉岡出席 / 東京）
2013 年 10 月 10 日

地震調研究推進本部地震調査委員会（岡村出席 / 文部科学省）
9 月の地震活動評価ほか
2013 年 10 月 18 日

首都直下地震モデル検討会（岡村出席 / 内閣府）
首都直下地震の震源モデルについて
2013 年 10 月 21 日

地震防災対策強化地域判定会（松本出席 / 気象庁）

東海地方周辺の最近の 1 ヶ月のデータを持ち寄って検討し，東海地震発生可能性について協議した．

2013 年 10 月 22 日

地震調査研究推進本部地震調査委員会第 50 回地震動予測地図高度化ワーキンググループ（吉岡出席 / 東京）

2013 年 10 月 25 日

地震調査研究推進本部地震調査委員会第 196 回長期評価部会（吉岡出席 / 東京）
2013 年 10 月 28 日

地震調研究推進本部調査観測計画部会（岡村出席 / 文部科学省）
各機関の調査観測計画について

AFERC NEWSNo. 48October 20132013 年 11 月 発行
発行・編集編集担当

独立行政法人 産業技術総合研究所
活断層・地震研究センター
黒坂朗子

問い合わせ

〒 305-8567

茨城県つくば市東 1-1-1 中央第 7 事業所

Tel: 029-861-3691

Fax: 029-861-3803

ホームページ http://unit.aist.go.jp/actfault-eq/index.html