山梨大学教育学部紀要 第 26 号 2017 年度抜刷
日本アルプス及び周辺地域の活断層分布と地震活動変化
Distribution of active faults and change of seismic activity in and around Japan Alps
福 地 龍 郎 早 川 綾 子
Tatsuro FUKUCHI Ayako HAYAKAWA
日本アルプス及び周辺地域の活断層分布と地震活動変化
Distribution of active faults and change of seismic activity in and around Japan Alps
福 地 龍 郎
*早 川 綾 子
*Tatsuro FUKUCHI Ayako HAYAKAWA
Abstract
Hypocenter maps (flat patterns, east-west and north-south cross sections) in and around Japan Alps have been made to investigate the influence of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake (M9.0) on active faults and seismic activity in this region. Along Japan Alps consisting of South, Central and North Alps, the most active mobile belt in Japan, the Itoigawa-Shizuoka Tectonic Line Active Fault System (ISTL-AFS) is located. After the 2011 Earthquake, seismic activity has become more active along the ISTL-AFS in the northwest region of Lake Suwa, while in the south region of Lake Suwa seismic activity has not been almost observed along the ISTL-AFS but along the north-northwest - south-southeast (NNW-SSE) line in Japan South Alps, implying that unrecognized active faults along the NNW-SSE line may exist in Japan South Alps. The hypocenter maps reveal that two seismic gaps exist along the ISTL-AFS in the northwest region of Lake Suwa. The two seismic gaps may become triggers of the next large earthquakes. Moreover, no distinctive foreshock except some micro-earthquakes of <M3.0 occurred before the 2014 North Nagano Prefecture Earthquake (M6.7) which was caused by the Kamishiro fault, a part of the ISTL-AFS. This suggests that the next earthquakes may suddenly occur without foreshocks.
Keywords:日本アルプス，糸魚川－静岡構造線活断層系，神城断層，2011 年東北地方太平洋沖地震， 2014 年長野県北部地震，地震空白域 Ⅰ. はじめに 2011 年３月 11 日に発生した東北地方太平洋沖地震（M9.0）から６年半が経過し，地震直後に比べ て地殻変動は収束してきているが，牡鹿半島周辺では本震５年後から６年後までの最近１年間で水平方 向及び上下方向でそれぞれ最大約６cm の変位が観測されている（国土地理院，2017）。南アルプス（赤 石山脈）では，2011 年の地震直後には 10mm/ 年以上の異常に高い隆起量を示していたが，最近では地 震発生前に観測されていた過去 100 年間の水準（最大隆起量４mm/ 年）に戻りつつある（壇原，1971； 国見・他，2001；国土地理院，2017）。とは言え，南アルプスが日本列島の中でも１～２位を争う隆起 地帯であることに変わりはない。国土地理院による過去 100 年間における水準測量の観測結果では，南 アルプス同様，中央アルプス（木曽山脈）でも顕著な隆起が定常的に生じていることが判明している（鷺 谷・井上，2003）。一方，両アルプスに比べて，北アルプス（飛騨山脈）ではこれまで隆起を示す測地 学的証拠は得られていなかった。最近の国土地理院によるGNSS 連続観測の結果，2011 年の地震後は 沈降を示しているが，地震発生前には約５mm/ 年の隆起傾向を示していたことが明らかとなった（西村・ 他，2013）。従って，日本アルプスは極めて活動的な変動地帯であり，日本アルプス及び周辺地域に分 布する活断層はいつ活動しても不思議ではない状況下にある。 南アルプスの北縁から東縁にかけては，諏訪断層群や釜無山断層群，白州断層，下円井断層，市之瀬 ＊山梨大学大学院総合研究部教育学域
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図１ 日本アルプス及び周辺地域の活断層分布図 赤色の実線は認定されている活断層（Active fault trace）を，薄 黄色の破線は推定活断層（Estimated active fault）をそれぞれ示す。活断層データは中田・今泉編（2002）『活断層詳 細デジタルマップ』のシェープファイルを用い，ArcGIS 10.2 for Desktop（esri ジャパン社製）を使用して分布図を 作成した。
断層群などの糸魚川－静岡構造線（糸静線）活断層系が分布しており，これらの活断層群の北西延長部 には東北地方太平洋沖地震後に地震発生確率が高くなったと指摘されている牛伏寺断層や松本盆地東 縁断層群，2014 年長野県北部地震（M6.7）を発生させた神城断層が位置している（地震調査研究推進 本部地震調査委員会，2015；図１）。牛伏寺断層の活動がその南東延長部まで連動した場合，発生する 地震の規模はM7.7 ～ 8.1 に達すると見積もられており，甲府盆地でも甚大な被害を免れることはでき ない。そこで，将来ほぼ確実に発生することが予想される巨大地震の前兆現象を捉えるために，山梨大 学大学院総合研究部教育学域地学分野の福地研究室では，2013 年度から山梨県内の南アルプス周辺に 分布する活断層の現地調査を開始し，活断層分布と地震活動の関連性について検討を行ってきた。これ まで南アルプス及び周辺地域における活断層分布と地震活動変化について調べた結果，諏訪湖以南では 震源分布は活断層分布と一致せず，牛伏寺断層の断層線（走向）と一致する北北西―南南東ライン上で 地震が発生していることが明らかとなった（福地・他，2016；福地，2017）。また，2014 年 11 月 22 日 には，北アルプス東縁に位置する糸静線活断層系の一部である神城断層沿いで長野県北部地震（M6.7） が発生し，その南方延長部に位置する牛伏寺断層への影響も懸念されている。そこで今回，観測地域 を日本アルプス及び周辺地域に拡大して，東北地方太平洋沖地震前後６年半の間（2004 年９月 11 日～ 2017 年９月 10 日）に発生した地震の震源分布と活断層分布の関係について検討を行った。なお，本研 究で用いた震源データは，防災科学技術研究所によって公開されている気象庁一元化処理震源リストを 使用した。 Ⅱ. 震源分布図と考察 2011 年東北地方太平洋沖地震の発生前後６年半の間に，日本アルプス及び周辺地域で発生した全て の地震の震源分布平面図を図２及び３に，東西断面図及び南北断面図を図４～７に示す。東北地方太平 洋沖地震前後の震源分布図を比較すると，どの地域でも地震の発生頻度と規模は地震後に大きくなって いるが，震源分布自体には大きな変化は認められない。このことは，東北地方太平洋沖地震後に日本ア ルプス及び周辺地域でも応力場が変化した（国土地理院，2017）とは言え，地下の既存の断層破砕帯に 沿って破壊が進行している状態に大きな変化はないことを意味している。 震源分布を個別に見ていくと，諏訪湖以北では東北地方太平洋沖地震前後とも糸静線沿いで地震が発 生している。但し，諏訪湖以北でも松本盆地東縁断層群の一部の区間では震源分布は糸静線とは一致せ ず，糸静線の東側で地震が発生しており，松本盆地東縁断層群の一部区間は地震空白域となっている（図 ３）。この区間にはある種の地質学的なバリヤー（障害物）が存在する可能性もあるが，この付近の地 質図によると，松本盆地東縁断層群から神城断層までの糸静線に沿っては後期中新世～鮮新世の地層が 分布しており，バリヤーとなるような地質は見当たらない（日本の地質「中部地方Ⅰ」編集委員会編， 1988）。今後，この松本盆地東縁断層群上の地震空白域においては，地震発生を警戒する必要がある。 同様の地震空白域は，牛伏寺断層の南方延長部に位置する諏訪断層群及び諏訪湖南岸断層群の北端 部にも認められる（図３）。地震発生確率が非常に高い牛伏寺断層沿いでは，東北地方太平洋沖地震 前から地震活動が活発であり，同地震後にはさらに活発化し，地震の規模もより大きくなっているが， M5.1 ～ 5.4 の地震が発生して定期的に歪が解放されている可能性もある。従って，巨大地震発生のト リガー（引き金）として警戒する必要があるのは，諏訪断層群及び諏訪湖南岸断層群の北端部に存在す る地震空白域であるかもしれない。震源分布の東西断面図及び南北断面図を見ると，これらの地震空白 域の周辺で発生している地震の震源の深さは，地表に近い５～ 10km 以浅に集中しているので，活動し た場合には地震による被害がより甚大になる可能性が高く，地震災害リスクは極めて高い（図４～７）。 諏訪湖以南では，既に指摘したように震源分布は糸静線活断層系とは一致せず，南アルプス内の北北 西―南南東ライン上で地震が発生している。南アルプス内で発生する地震のほとんどは地質構造線とし
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図２ 2011 年東北地方太平洋沖地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源分布図（観測期間：2004 年９月 11 日～ 2011 年３月 10 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用し，赤 色の実線は認定されている活断層を，薄黄色の破線は推定活断層をそれぞれ示す。活断層データは，中田・今泉編 （2002）『活断層詳細デジタルマップ』のシェープファイルを用い，ArcGIS 10.2 for Desktop（esri ジャパン社製）を
図３ 2011 年東北地方太平洋沖地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源分布図（観測期間：2011 年３月 11 日～ 2017 年９月 10 日発生分） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用 し，赤色の実線は認定されている活断層を，薄黄色の破線は推定活断層をそれぞれ示す。活断層データは，中田・ 今泉編（2002）『活断層詳細デジタルマップ』のシェープファイルを用い，ArcGIS 10.2 for Desktop（esri ジャパン社製） を使用して分布図を作成した。
山 梨 大 学 教 育 学 部 紀 要 平成29年 (2017年) 度 第 26 号 図４ 2011 年東北地方太平洋沖地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源東西断面図（観測期間：2004 年９月 11 日～ 2011 年３月 10 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用し た。 図５ 2011 年東北地方太平洋沖地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源東西断面図（観測期間：2011 年３月 11 日～ 2017 年９月 10 日発生分） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを 使用した。
図６ 2011 年東北地方太平洋沖地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源南北断面図（観測期間：2004 年９月 11 日～ 2011 年３月 10 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用し た。 図７ 2011 年東北地方太平洋沖地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源南北断面図（観測期間：2011 年３月 11 日～ 2017 年９月 10 日発生分） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを 使用した。
山 梨 大 学 教 育 学 部 紀 要 平成29年 (2017年) 度 第 26 号 ての糸静線の西側で発生していることから，物質境界である地質構造線としての糸静線が地震発生に何 らかの影響を与えている可能性があることを以前指摘した（福地・他，2016）が，南アルプス内には糸 静線の他にも地質構造線が幾つも存在し，震源分布はこれらの地質構造線を全て切るように位置してい ることから，南アルプスの地下には未知の活断層が存在する可能性が指摘される。南アルプスは最大４ mm/ 年の速度で隆起を続けており，地表に現れた活断層による変位地形は急激な隆起に伴う侵食により 消されている可能性も考えられる。今後，南アルプス内の詳しい断層調査を実施すると共に，北北西― 南南東ライン上で発生する地震活動については継続的に監視して行くことが重要である。 糸静線沿い以外の地域について眺めてみると，甲府盆地は地震空白域であることは既に指摘している （福地・他，2016）が，八ヶ岳も東北地方太平洋沖地震前後でほとんど地震が発生しておらず，地震空 白域であることが分かる。これに対して，御嶽山の東側約 10km の地点から北アルプスに至る南北ライ ン沿いでは，震源の深さが５～ 10km 以浅の地震が集中して発生しているが，この南北ライン沿いには 特に活断層は知られていない。2014 年９月 27 日には御嶽山が噴火して戦後最悪の火山災害が発生し， また御嶽山の東側約 10km の地点では，2017 年６月 25 日にM5.6 の地震が発生している。御嶽山の東 側約 10km の地点を含む御嶽山周辺地域では東北地方太平洋沖地震前から頻繁に地震が発生しており， 2014 年の御嶽山噴火と 2017 年の御嶽山東側の地震は直接的な関連はないと考えられる。御嶽山山頂で は，噴火前からM<1.0 の極微小地震が発生しており，極微小地震発生時に生じた破壊面を通ってきた 地下水がマグマと反応したために水蒸気爆発を引き起こしたと推定される。 その他，活断層として良く知られている跡津川断層沿いでは東北地方太平洋沖地震前から極微小地震 や微小地震が頻繁に発生しているのに対し，同じく活断層として著名な阿寺断層や伊那谷断層系，長野 盆地西縁活断層系沿いではほとんど地震が発生していない。これらが一体何を意味するのかは今のとこ ろ不明である。なお，東北地方太平洋沖地震後には長野盆地西縁活断層系の北東延長部や東側で地震が 多発しており，今後も監視して行く必要がある。また，富士山の山頂周辺及び山中湖東部における活発 な地震活動や甲府市北東方に認められる局所的な地震集中域については，福地・他（2016）及び福地 （2017）の中で既に報告しているので，ここでは詳しい説明は省略するが，地震活動が収束する気配は 見られないので，今後も継続して監視する必要がある。 最後に，2014 年 11 月 22 日長野県北部地震（M6.7，震源の深さ約５km）前後の地震活動変化につい て考察する。2014 年長野県北部地震の発生前後２年９カ月間（2012 年２月 22 日～ 2017 年８月 21 日） に，日本アルプス及び周辺地域で発生した全ての地震の震源分布平面図を図８及び９に，東西断面図及 び南北断面図を図 10 ～ 13 に示す。2014 年長野県北部地震は，糸静線活断層系の一部である神城断層 の一部とその北方延長が活動して引き起こされた（地震調査研究推進本部地震調査委員会，2014）。長 野県北部地震前には，神城断層沿いで特に規模の大きい地震は発生しておらず，マグニチュード３未満 の微小地震や極微小地震が幾つか発生していただけであり，前兆現象として捉えられる前震活動は認め られない（図８及び９）。このことは，糸静線活断層系沿いでは，牛伏寺断層のように活発な地震活動 を起こしていない場所であっても，特別な前震活動を伴わずにM6 クラスの地震が突然発生し得ること を意味している。また，長野県北部地震やその後に発生した余震は，震源の深さが非常に浅く，深さ０ ～５km の場所に集中しており（図10 ～ 13），今後も地下浅所で地震が発生する可能性が高い。2014 年 長野県北部地震は，M6 クラスの地震が牛伏寺断層以外の糸静線活断層系沿いで突然発生する可能性が 極めて高いことを我々に認識させるものであり，糸静線活断層系の沿線地域では地震防災に対する日常 的な備えが必要である。
図８ 2014 年長野県北部地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源分布図（観測期間：2012 年２月 22 日～ 2014 年 11 月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用し，赤色の実 線は認定されている活断層を，薄黄色の破線は推定活断層をそれぞれ示す。活断層データは，中田・今泉編（2002） 『活断層詳細デジタルマップ』のシェープファイルを用い，ArcGIS 10.2 for Desktop（esri ジャパン社製）を使用して
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図９ 2014 年長野県北部地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源分布図（観測期間：2014 年 11 月 22 日～ 2017 年８月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用し，赤色の 実線は認定されている活断層を，薄黄色の破線は推定活断層をそれぞれ示す。活断層データは，中田・今泉編（2002） 『活断層詳細デジタルマップ』のシェープファイルを用い，ArcGIS 10.2 for Desktop（esriジャパン社製）を使用し
図 10 2014 年長野県北部地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源東西断面図（観測期間：2012 年２月 22 日～ 2014 年 11 月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用した。
図 11 2014 年長野県北部地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源東西断面図（観測期間：2014 年 11 月 22 日～ 2017 年８月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用した。
山 梨 大 学 教 育 学 部 紀 要 平成29年 (2017年) 度 第 26 号 図 12 2014 年長野県北部地震前の日本アルプス及び周辺地域の震源南北断面図（観測期間：2012 年２月 22 日～ 2014 年 11 月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用した。 図 13 2014 年長野県北部地震後の日本アルプス及び周辺地域の震源南北断面図（観測期間：2014 年 11 月 22 日～ 2017 年８月 21 日） 震源データは，防災科学技術研究所が公開している気象庁一元化処理震源リストを使用した。
謝辞 山梨大学大学院総合研究部教育学域科学文化教育講座の宮川千絵研究員には，震源データの解析及び編集の際に ご教示頂いた。本研究で用いた震源データは，防災科学技術研究所がホームページ上で公開している気象庁一元化 処理震源リストを使用した。記して，感謝の意を表する。本研究では，山梨大学平成 29 年度萌芽的融合研究プロ ジェクト（課題名『環境変動下における中部山岳域の生態系サービスの脆弱性評価と課題解決のための学際融合研 究』）助成金の一部を使用した。 引用文献 壇原毅（1971）日本おける最近 70 年間の総括的上下変動．測地学会誌，17，100 － 108． 福地龍郎・稲村勇人・田口大志・広瀬拓也（2016）南アルプス及び周辺地域の活断層分布と地震活動変化．山梨大 学教育人間科学部紀要 , 第 17 巻 , 219-226. 福地龍郎（2017）南アルプス及び周辺地域の活断層分布と地震活動変化その２．山梨大学教育学部紀要 , 第 25 号 , 175-182. 地震調査研究推進本部地震調査委員会（2014）2014 年 11 月 22 日長野県北部の地震の評価． 地震調査研究推進本部地震調査委員会（2015）糸魚川－静岡構造線断層帯の長期評価（第二版）．地震に対する評 価，主要活断層帯の長期評価，60pp. 国土地理院（2017）GEONET による観測結果，地震時の地殻変動と地震後の余効変動．特集・平成 23 年（2011 年） 東北地方太平洋沖地震から６年，国土地理院ホームページ． 国見利夫・高野良仁・鈴木実・斎藤正・成田次範・岡村盛司（2001）水準測量から求めた日本列島 100 年間の地殻上 下変動．国土地理院時報，No.96，23-37. 中田高・今泉俊文編 (2002) 活断層詳細デジタルマップDVD, 東京大学出版会. 日本の地質「中部地方Ⅰ」編集委員会編（1988）「中部地方Ⅰ」日本の地質４．共立出版株式会社，332pp. 西村卓也・国土地理院穂高岳測量班（2013）北アルプス穂高連峰の隆起に関する測地学的検証～一等三角点穂高岳 でのGNSS観測～．国土地理院時報，No.124，117-123. 鷺谷威・井上政明（2003）測地測量データで見る中部日本の地殻変動．月刊地球，Vol.25，918-928.
