沖積層から探る最近数千〜 1 万年間の地殻変動

経済学部

丹⽻雄⼀

1. はじめに将来起こり得る地震ハザードの評価において、超巨⼤地震の繰り返しとプレート境界断層の動きの関係を解明する必要がある。そのためには測地観測記録のある最近数10〜100年間の地殻変動とより⻑期間の地殻変動を⽐較検討し、超巨⼤地震繰り返しに関連したプレート境界断層の動きを復元することが重要である。海岸地域に分布する地形や地層は、測地観測記録よりも⻑期間の地殻変動の記録媒体として有⽤である。
発表者は、上述の背景から、最近1万年間に形成された臨海沖積平野を構成する地層(沖積層)から、超巨⼤地震発⽣帯における最近数千〜1万年間の地殻変動の解読をおこなっている。本ポスターでは、2011年3⽉11⽇に発⽣した東北地⽅太平洋沖地震(東北沖地震)の震源域近傍に位置する三陸海岸で実施した研究の概要を紹介する。

2. 調査地域概要と研究⽅法
(a)

(b)
140˚E

145˚E

ユーラシア
プレート
Eurasian

141˚E

北アメリカ
22
プレート

Plate

沖積層研究から推定される
最近数千〜 1 万年間の地殻変動速度(mm/yr; 隆起を正とする )

142˚E

■

2八戸

1010m4(b) 7mm/yr

35˚N

フィリピン海プレート

m.9-039˚N

東北沖地震時の上下変位量( 隆起を正とする )(Ozawa et al., 2011)

最近数千〜 1 万年間の地殻変動速度の範囲 ( 圧密の影響を含む )

気仙沼
津谷
大沼

東北沖地震以前の数 10 〜 100 年間の上下変位速度 ( 隆起を正とする )(Kato, 1983)

最近数千〜 1 万年間の地殻変動速度の範囲-1001.6.0 0m
m .8m

太平洋
プレート

最近数千〜 1 万年間の地殻変動速度の最小値

陸前高田

0.419m

0.2m

18

東京

プレート境界 102011 Mw 9.0

最近数千〜 1 万年間の沈降傾向が推定される( 丹⽻ほか , 2014, 2015, 2016；
Niwa et al., 2017;
Ishimura and Miyauchi, 2017)

津軽石/yr1213

最近数千〜 1 万年間の相対的隆起傾向が推定される(Niwa and Sugai, 2020, 2021;
Niwa et al., 2019)■

プレート境界面のすべり量
5 m 以上の領域(Iinuma et al., 2012)

小本

mm
/yr

1017

■

mm

40˚N
1440˚N6(b)東北沖地震の震源(Hirose et al., 2011)

5915

凡例 (a)

久慈

58仙台

■

日本海溝

三陸海岸
・東北沖地震の震源域近傍
・東北沖地震時に最⼤1 m強の広域的沈降・東北沖地震以前の数10〜100年間の沈降傾向
・測地観測よりも⻑期間の地殻変動は不明点が多い
研究⽅法
・三陸海岸に点在する複数の沖積平野で沖積層試料を採取・採取した試料の解析に基づいて堆積過程や地形発達過程を復元
・潮間帯堆積物の分布⾼度や堆積地形発達の特徴に基づいて地殻変動を推定

200 km50 km

図 1 東北沖地震震源域周辺のテクトニックセッティング (a) と地殻変動の分布 (b)3. 推定される地殻変動0標高 (m)

5

5

KJB3

5

間帯

潮

15

vvvv*

71606970

575807470
78207670

1080207940
81608010
83608200( 千田・小原，1988)

68506680
69406760

7

三角州前置斜面〜底置面
7.5
88.5

30

30

35

35

75707440

86308460

92609020
92909030

61906000 64006300*
64006260
64506310
67306540

77.5
88.5
9

湾奥デルタ

1.5

74407320

515301410
66306450*
64006300

6.5
77.5

1079407760

8

15

エスチュアリー湾口

81607970

8.5>53960*

エスチュアリー中央盆底91208990

92643025970*
90008730

2094009140

94709260

2596309520

沖積基底礫層0侵食面
91000 年ごとの堆積地形

6.5

500 年ごとの堆積地形

0.5

1.0

1.5
2.0
KJB3 からの距離 (km)

2.5

30

3.0

3.5

4.0

35

湿地
海面高度よりも高標高域で堆積していることに基づいて津軽石平野の海面高度の上限の推定に用いた堆積物
氾濫原
潮間帯

2.0

25

72407010

90008720

20

256.571606980

86008460
90008730
3611035330*

150

既存のボーリング柱状図

920

外浜〜海浜

河川

0vvvv*vvvv

5OSN

KJB2vvvv*vvvv

1010KJB1

標高 (m)

標高 (m)(b) 久慈平野
10標高 (m)

最近1万年間の沖積層の堆積過程(a) 津軽石平野
各平野ともに海進による陸域から浅海域への環境変化、その後の海退による浅海から
5 TGI3
TGI2
TGI1
陸域への環境変化が推定される(図2)。
27020湿地
520460
海浜
014001320 1
三陸海岸中〜南部で推定される沈降傾向
河川
2127602550
三陸海岸中〜南部(図1の津軽⽯以南)では、
52604870 3
218701730
554505070 442303990
湿地5.5
528402740
9000〜6000年前の潮間帯堆積物(海⾯⾼度3631062105580532033803240
69106750
41059305750
付近で堆積した堆積物)の分布⾼度から推定6544104180
74207270
三角州前置斜面〜底置面
6.564406310
5.5
される当時の海⾯⾼度が、地殻変動を含ま79607840
6
157.5762906200
85408400
73107170
ない同時期の海⾯⾼度の理論値よりも低い
内湾
78.5
881607970
7.5
75607430
氾濫原
79607840
8
2091308990
(例えば図2a)。このことから、当該地域は
8.5
8990
8660
90008660
90008720
991208780
最近数千〜1万年間は沈降傾向にあることが25
沖積基底礫層⽰唆される。
30
三陸海岸北部で推定される相対的隆起傾向
三陸海岸北部では、9000〜6000年前の3500.5
1.01.5
浅海堆積物(海⾯⾼度よりも低標⾼で堆積した
TGI3 からの距離 (km)堆積物)から推定される当時の海⾯⾼度の下限
凡例(例えば図2b)が、三陸海岸中〜南部で推定さ暦年較正した放射性炭素年代
18701730(2 σ cal BP) (wood, plant)
れる同時期の海⾯⾼度(例えば図2a)よりも⾼い。
暦年較正した放射性炭素年代
64006260(2 σ cal BP) (shell)
このことから当該期間の三陸海岸北部の海⾯⾼度3611035330* 再堆積により堆積年代を示さない
放射性炭素年代 (2 σ cal BP)
は同海岸中〜南部よりも⾼いことが推定され、三陸海岸北部における相対的隆起傾向が⽰唆される。

海面高度と同等の高度で堆積していることに基づいて津軽石平野の海面高度の推定に用いた堆積物

三角州前置斜面〜底置面 海面高度よりも低標高域で堆積していることに基づいて久慈平野の海面高度の下限のエスチュアリー中央盆底 推定に用いた堆積物

図 2 津軽石平野 (a; Niwa et al.,2017) と久慈平野 (b; Niwa and Sugai, 2020) における沖積層の時空間分布

4. まとめと今後の展望

関連論⽂

三陸海岸の最近数千〜1万年間の地殻変動は、北部で相対的隆起、中〜南部で沈降傾向にあることが推定された。この地殻変動の分布は、12.5 万年前に形成された隆起の指標となる海成段丘が同海岸最北部のみでしか確実度⾼く認定できないこと(宮内ほか,2013)と調和的であるため、最近数千〜1万年間の地殻変動様式が10万年前頃まで適⽤可能と考えられる。
今後、三陸海岸よりも南側にも調査範囲を拡張し、東北地⽅太平洋岸⼀帯で様々な時間スケールの地殻変動の⽐較を⾏うことで、⽇本海溝で発⽣する超巨⼤地震の繰り返しとプレート境界断層の動きの関係の解明が期待される。

丹⽻雄⼀・遠⽥晋次・須⾙俊彦・松島義章 (2014) 陸前⾼⽥平野完新統の堆積相・堆積速度および推定される地殻変動傾向．第四紀研究,53,311-322．
Niwa, Y., Sugai, T., Matsushima, Y., Toda, S. (2017) Subsidence along the central tosouthern Sanriku coast, northeast Japan, near the source region of the 2011 Tohoku-oki
earthquake, estimated from the Holocene sedimentary succession along a ria coast.
Quaternary Internationa, 456, 1-16.
丹⽻雄⼀ (2019) 三陸海岸における地震サイクル解明に向けた地形・地質研究の現状と課題．
第四紀研究,58,3-11．
Niwa, Y., Sugai, T., Matsushima, Y., Toda, S. (2019) Millennial-scale crustal movements
inferred from Holocene sedimentary succession of the Omoto plain, northern Sanriku
coast, Northeast Japan: Relevance for modeling megathrust earthquake cycles.
Quaternary International, 519, 10-24.
Niwa, Y., Sugai, T. (2020) An assessment of coastal tectonics along the Sanriku coast,
northeast Japan, from a Holocene sedimentary succession in the Kuji plain. Marine
Geology, 424, 106165.
Niwa, Y., Sugai, T. (2021) Millennial-scale vertical deformation of the Hachinohe coastal
plain (NE Japan). Geomorphology, 389, 107835.