Recurrence Times of Great Earthquakes in the Seismotectonic Areas along the Philippine Sea Side Coast of Southwest Japan and South Kanto District Tets

地 震 第2輯 第30巻(1977)25-42頁

南 関東 ・酉 南 日本 外 帯 の地震 性 地 殻 変 動 区

に於 け る巨大 地 震 の再 来周 期

Recurrence Times of Great Earthquakes in the Seismotectonic

Areas along the Philippine Sea Side Coast of Southwest

Japan and South Kanto District

Tetsuzo SEND

Geophysical Institute, Faculty of Science, University of Tokyo (Received December 16, 1976)

The seismic crustal movement on the south Kanto district and the Philippine Sea coast of southwest Japan is characterised by the chronic (in the interseismic period) and acute (at the earthquake) tiltings with reverse sense. The accumulation of these tiltings in geo-logical time scale explains the topographic features on the coast such as tilted terraces. The value "d", which is defined as the ratio of the subsidence in the interseismic period to the coseismic upheaval, was expressed by two independent linear functions of recurrence interval T of series of great earthquakes. The coefficients of these functions are determined by the data of precise levellings and the heights of coastal terraces in the late Quaternary period. Then, the d and T can be determined on the cross point of the two lines which represent the above two functions. This scheme (called d-T diagram) was applied to the Seismotectonic areas of the southern Kanto and the outer arc of the southwest Japan. The results of T obtained are almost in concordance with the intervals of great earthquakes inferred from the historical documents and the rates of convergence of the Philippine Sea plate under the southwest Japan. It was also shown that the d-T diagram can be used as a tool of earthquake prediction taking an example of the Tokai region.

§1. は じ め に

南 関 東 お よび 西 南 日本 外 帯 の 地 震 性 地 殻変 動 区 の地 殻変 動 の様 式 は, 地 震 前 あ る い は地 震 後 の ゆ つ く りした 沈 降(隆 起)と, 地 震 時 の 急 激 な 隆起(沈 降)で 特 徴 づ け られ る[e.g. IMAMURA (1929)]. 海 岸 付近 に み られ る地 形 学的 特 徴, 例 えば 陸 側 へ 傾 動 した 高 度分 布 を もつ海 岸 段 立 は, この よ うな地 殻変 動 が 長 年 に わ た る地 質 時 代 を 通 して積 算 され て 生 じた もの で あ る こ とは よ く 知 られ て い る[e.g. 渡 辺(1948), 沢 村(1953), SUGIMURA & NARUSE(1954), 吉川 他(1964),

米 倉(1968), YOSHIKAWA(1970), YONEKURA(1975)]. 近 年, この 様 な 地 殻 変 動 の様 式 は, 南 二海 トラ フあ るい は 相 模 トラ フに 平 行 な走 行 を も ち, トラ フの 陸 側 の 斜 面 か ら陸 側 へ 傾 き下 が る断 層 面 上 で の ス ラス ト運 動 に よ り説 明 され, この 断 層 運 動 は, フ ィ リプ ン海 プ レー トの 西 南 日本 の下 へ の もぐ り込 み に伴 う上 盤 側 の プ レー トの ひ きず り込 み と, そ の弾 性 反 発 として, よ り よ く理 解 され る よ うに な つ た[沢 村(1953), 竹 内 ・金 森(1968), MOGI(1970), FITCH & SCHOLZ(1971), KANAMORI(1972), 杉 村(1972), 金森 ・安 藤(1973), ANDO(1975)].

こ の地 殻 変 動 様 式 は, 異 な るtime scaleを もつ 二 つ の記 録 と して残 され て い る. 一 つ は 更 新 世, あ るい は 完新 世 の高 海 水 準期 に形 成 さ れ た海 成 段 丘 の 旧汀 線 高 度 分 布 と して, も う一 つ は 明 治 以 来 何 回 か く り返 され て 来 た 水 準 測 量 に よ り求 ま る上下 変 動 と して で あ る. こ こで は, この 両者 か ら, 地 震 性地 殻変 動 区 に お け る従 来 の 「逆 戻 り率 」 に 相 当す る量 と巨大 地 震 の再 来 周 期 を 計 算 す る. 従 来, 地 殻 変 動 の 速 度 は 主 と して地 形 学 者 や地 質 学 者 に よつ て, 地 震 の 周期 と結 び つ け て論 じ られ て来 た. 例 えば 南 関 東 に つ い ては, SUGIMURA(1964), 藤 井(1972), KANAMORI(1973), 松 田他(1974)に よ る もの が 挙 げ られ る. また土 佐 湾沿 岸 に つ い て は, 吉 川 他(1964), LENSEN (1974), 紀 伊 半 島南 部 につ い ては 米 倉(1968), な どが 挙 げ られ る. しか し従 来 の 計 算 の 多 く に は デ ー タの取 り扱 い に不 十 分 な点 が見 られ, +分 満 足 のゆ く結 果 を与 え てい る とは 言 い 難 い. 例 え ば 関 東地 震 の 再 来 周 期 に 関 して, SUGIMURA(1964)は110年, 藤 井(1972)は180年, KANAMORI(1973)は260∼320年, 松 田 他(1974)は 大 正 関 東地 震 と元緑 関東 地 震 を組 合 わ せ た ものに 対 して700∼1200年 を 与 え て い る. また 南 海 道 地 震 に 関 して は, 吉川 他(1964)は 平 均120年 の 周 期 が 地 形 を よ く説 明す る こ とを 示 し てい るが, LENSEN(1974)は1000年 の 周期 が地 形 を よ く説 明 す る と主 張 して い る. ま た米 倉(1968)は 地 殻 変 動 の速 度 を うま く説 明 す る こ とに は成 功 しな か つ た. こ の論 文 で は, プ レー トの一 定 速 度 で の沈 み込 み の概 念 の も と に, 上下 変 動 の様 式 を で きる 限 り一 般 的 な諸 量 を 用 い て定 義 し, デ ータ の不 確 定 さか ら来 る蓋 然 性 を も取 り扱 うこ とが 出 来 る図 式 を 提 出 す る. §2. 上 下 変 動 の一 般 的 定 式 化 とd-Tダ イ ア グ ラ ム Fig. 1に 地 震 性地 殻 変 動 の上 下 変 動 あ る いは 傾 動 の 一 般 的 な 概念 図 を示 す. 横 軸 に時 間, 縦 軸 に変 動 量 を とる. 図 でVAは 地 震 時 の 急激 な変 動 量, VRは 地 震 後数 年 間 の比 較 的 急速 な 回 復的 変 動 量, VSは 地 震 とそ の前 の地 震 の間 隔Tの 間 に沈 降 した 量 で あ る. VRは 図 に 点 線 で示 され る よ うにVAの うち, 地 震 後指 数 関数 的 に減 少す る量 を あ らわ して い る. またVS に は, このVRに よ る沈 降 は 含 まれ な い. 地 震 前 の 前 兆 的地 殻変 動期 間[e.g. 藤 井(1974)]

南関東 ・西南 日本外帯の地震 性地殻変動区に於け る巨大地震の再来周期 27 をTβと す る. 以 上 の諸 量 か ら平 均 隆 起 速 度vup, 平 均 沈 降 速 度vaub等 を 定 義 す るの で あ る が, VRと い う 量 は, 地 震 後 の定 常 的 な沈 降 とは 区 別 され る本 質 的 に 回 復 的 な 変 動 量 で あ つ て, 断 層 面 の 物 理 的状 態 の ち が い に よつ て 大 小 が 左 右 され る不 安 定 な量 とみ な され る か ら, 以下 の計 算 で はVA -VRが 本 質 的 な隆 起 量 で あ る とみ なす. 一 般 に海 の プ レー トが 一定 の速 度 で陸 の プ レー トを ひ きず り込 み, 地 震 時 に, 地 震 前 に 蓄 積 され た 歪 が す べ て解 放 され る と仮 定 す る と, 地 震 時 の 隆 起 量 は 地 震 の準 備 期 間Tに 比 例 す る と考 え られ る. こ の時vupはFig.1の 細 い 点 線 で あ らわ され, vup=VA-VR-VS/T (1) で 定 義 され る. 次 にvsubは, Tβの 間 は 沈 降 しな い と考 え られ て い るか ら, vsub=VS/T-TB (2) で定義 される. 地 震前 まで の沈降量VSの 地震 時の本質的 な隆 起量VA-VRに 対す る割合を dと して d=VS/VA-VR (3) で 定 義 す る. dは 従 来 「逆 戻 り率 」 と呼 ば れ て来 た 量 に 相 当す るが, 沈 降 量VSが, 次 の地 震 の 隆 起 量 と関 係 づ け られ るか(dの 場 合), 前 の地 震 の隆 起 量 と関 係 づ け られ るか(「逆 戻 り率 」 の場 合)の 違 いが あ る. 地 震 間 の沈 降 は, 前 の 隆 起 の 回 復 で は な くて, 次 の 地 震 の 準 備 を意 味 す るか ら, これ は 本 質 的 に は 次 の 地 震 の 隆 起 量 と関 係 づ け られ るべ きで あ る.

Fig. 1. Schematic diagram of the vertical movement in the seismic crustal movement area. VA: coseismic upheaval, VR: recovery during the postseismic stage, VS: subsidence during the interseismic period, T: recurrence interval, Tp: duration of the precursory crustal movement, vup: rate of residual upheaval, vsub: rate of subsidence.

さ らに補 助 的 な パ ラ メー タ と して, r, βを VR=r・VA (4) Tβ=β・T (5) に よ り導 入 す る. こ こで 以 上 の 式 を 用 い て, dと い う量 を二 通 りの 仕 方 で 表 現 す る. (1), (3), (4)よ り, VS又 びVRを 消 去 す る と d=1-vup/VA(1-r)・T (6) を 得 る. ま た(2), (3), (4), (5)よ りVS, VR, Tβを 消 去 す る と d=vsub(1-b)/VA(1-r)・T (7) を 得 る. また(6), (7)をd, Tに つ い て解 く と

d=(1+vup/vsub(1-b))-1

(8)

も し, VA, vup, vsub, r, βが 与 え られ てい る な らば, (6), (7)と もにdはTの 一 次 関 数 で あ つ て, dを 縦 軸, Tを 横 軸 に と りグ ラ フを か け ば, と もに直 線 で 表 わ され, そ の 交 点 と

してd, Tが 決 定 され る(Fig. 2, 交 点 は(8), (9)で 与 え られ る). こ こで(6)式 の表 わ

す 直 線 の 傾 きは, VA, rが 与 え られ て い る な らば, のupで 決 定 され る. vupは 地 形 学 的 デ ー タ, 例 え ば 形成 年 代 の わ か つ た 段 丘 面 の 高 度 分 布 よ り推定 され る. ま た(7)式 の 表 わ す 直 線 の 傾

きは, VA, r, βが 与 え られ て い る もの とす れ ば, vsubで 決 定 され る. vsubは く り返 し行 わ れ

Fig. 2. Representation of d by two linear functions of T.

d=usvb(1-B)/VA(1-r)T

南 関東 ・西南 日本外 帯の地震 性地殻 変動 区に於 ける巨大地震 の再来 周期 29 た 水 準 測量 よ り推 定 され る. 従 つ て(6), (7)の 交 点 と してd, Tを 決 定 す る とい うこ とは, 地 形 学的 デ ー タ と 測 地 学 的 デ ー タ とか ら, そ れ らを 決 定 す る こ とに 他 な らな い. vup, vsubと もに 測 定 精 度 か ら来 る誤 差 を 伴 うこ と, また 他 の パ ラ メ ー タの と り方 の 違 い に よつ て(6), (7) と もに傾 きに あ る幅 を持 つ た直 線 を表 わ し, 交 点(d, T)は, あ る領 域 と して 求 ま る こ とに な る. 他 の量VA, r, βの と り方 に つ い ては 以 下 の 様 に す る. VAは これ が, ほ ぼ 水 準 測量 か ら判 つ て い る地 震 に つ い ては, そ の値 を 採 用 す る. 将 来 起 こ るで あ ろ うと思 わ れ る地 震, 例 え ば 駿 河 湾 地 震(後 述)の 場 合 に は, これ は 仮 定 され る. 注 意 す べ き こ とは, こ の論 文 で は, あ る一 定 の 与 え られ たVAに 対 してTが 求 め られ てい る こ とで あ る. 従 つ て, こ こで い う, 例 え ば 関 東 地 震 の再 来 周期Tと は, 1923年 関東 地 震 と同 じ隆 起 量VAを もた らす 地 震 に 対 す るTを 意 味 す る. (9)式 を み れば わ か る よ うにTはVAに 比 例 す る(こ れ に 反 してdはVA, ま たrに 依 らな い). パ ラメ ー タrはVBがVAに 対 して 占め る割 合 を示 す. 1923年 関 東 地 震 の 際 の 油 壷 の 上 下 変 動[e.g. 檀 原(1971)]で は, rは ほ ぼ0で あ る. また1946年 南 海 道 地 震 の 際, 室 戸 の 安芸 に対 す る上 下 変 動 で は, rは 約0.2[坪 川(1969)], 室戸 岬 付 近 の傾

動 に つ い ては, 約0.3で あ つ た[OKADA & NAGATA(1953)]. 前 に 述 べ た よ うにVEは 本 質 的 に 回 復 的 な 変 動 量 で あ り, 長 い 地 質 時 代 に わ た つ て地 震 の 生 起 のsequenceを み る場 合, rは 一定 の 範 囲 を変 動 し得 る と考 え た方 が 自然 で あ る. ま た竹 内(1972)は 摩 擦 力 の働 く振 動 系 の理 論 か ら, rが0∼0.2の 程 度 の量 で あ る こ とを示 して い る. 以上 か ら, rは 上下 変 動 に 関 しては0∼0.2, 傾 動量 に 関 して は0∼0.3の 範 囲 を とる もの と仮 定 す る. つ ぎに パ ラメ ータ βはTβがTに 対 して 占め る割 合 を 示 す. Tβは, 1923年 関 東 地 震 で は 約12年, 南 海 道 地 震 で は十 数 年 で あ つ た こ とが, そ れ ぞ れ 藤 井(1974), 坪 川(1969)に よ つ て 指摘 され て い る が, Tβの 長 さ, 及 び そ の期 間 に お け る地 殻 変 動 の様 式 は, い まだ に よ く 判 つ て い る とは言 い難 い. また, 地 震 後 の 沈 降 に は短 周 期 の変 動 が 含 まれ, 一 時 的 に は 沈 降 が 隆 起 に 転 ず る こ とも知 られ て お り[国 土地 理 院(1969)], Tβを 他 の短 周 期 の変 動 のphaseか ら区 別 す る こ とは必 ず し も容 易 で は な い. 実 際 に は, Tβを 考 慮 す るか 否 か の誤 差 はvsubの 推 定 の 誤 差 に 含 まれ て しま う 程 度 の もので あ るか ら, βを 考 慮 す るに との 利 点は あ ま りな い. こ こで は β=0.1と 仮 定 す る. 以 上 の注 意 を 払 つ た うえで, 各地 震 性地 殻 変 動 区 に 対 して, dのTに よ る グ ラ フ(d-7 ダ イ ア グ ラ ム と呼 ぶ)を 具 体的 に示 す. 対 象 とし ては, で き る限 り二 地 点 間 の相 対 的 上 下 変 動, あ るい は 傾 動 量 を 選 ぶ. この こ とは 平 均 海 水 面 に 対 す る上 下変 動*1)と 比 べ て次 の よ うな *1)以 後 たんに上下 変動 と呼ぶ. 二点 間の相対的上下変動 は∼の∼に対す ると呼 んで区別をす る.

利 点 が あ る. 即 ち, 段 丘 面 が形 成 され て 以後 現 在 ま で の海 水 準 の変 動 を考 慮 す る必 要 が な い こ と, また 水 準 測量 か ら海 水面 に対 す る上下 変 動 を 求 め る こ とは きわ め て 難 しい が, そ れ を 避 け る こ とが 出来 る こ とで あ る. Fig. 3に, こ こで と りあ げ る地 震 性地 殻 変 動 区 と, 計 算 の対 象 とな る地 点 を示 す. 南 関東 で は, 水 準 点J35.1に 対 す る油 壷 の上 下 変 動 を と りあ げ る. 四 国 土 佐 湾 沿 岸 は, 安 芸 に 対 す る 室戸 の上 下 変 動 及 び室 戸 岬 付 近 の傾 動 量 を, 紀 伊 半 島南 部 で は, 江 住 に 対 す る 串 本 の上 下 変 動 を と りあ げ る. 遠 州灘 か ら駿 河 湾 に か け て の沿 岸 は, 必 ず し も地 震 性 地 殻 変 動 区 で あ る こ とが 明 らか で は な い が(後 述), 清 水 と御 前 崎 の 上下 変 動 を と りあ げ る. §3. 南 関 東J35.1に 対 す る 油 壼 の 上 下 変 動

SUGIMURA & NARUSE(1954)は, 南 関 東 に お け る 沼 面(沖 積 面)の 旧汀 線 高 度 分 布 は, 1923年 大 正 関 東地 震 に お け る隆 起量 の分 布 とほ ぼ 相 関 に あ る こ と を 示 した. さ ら に 松 田 他 (1974)は, 沼 面 の 高 度 分 布 は, 房 総 南 部 に お い て大 正 関東 地 震 に よ る隆 起 の パ タ ー ンか ら は ず れ, む しろ 元緑 段丘 の高 度 分 布*2)の パ タ ー ンに 近 い こ とを 示 して い る. こ こで は, 三 浦 ・湘 南 沿 岸 の沼 面 高 度 分 布 は, 大 軍 関 東地 震 の 隆 起 量 の 分 布 と よい 相 関 に あ る[e.g. 松 田 他 (1974)]か ら, 油 壺 の 隆 起 に は, 大 正 関 東地 震 の断 層 面 の運 動 が主 と し て 寄 与 して 来 た と考 え る. 大 正 関 東 地 震 以 後 の, J35.1に 対 す る油 壼 の上 下 変 動[檀 原(1971)に よる]をFig. 4A *2)元 緑段 立 の 高 度 は ほ ぼ1703年 元 緑 地 震 の隆 起 量+大 正 関 東 地 震 の 隆 起 量 を 表 わ す[松 田他(1974)]. Fig. 3. Seismic crustal movement areas and sites for calculation in the text.

南 関東 ・西南 日本外帯の地 震性地殻 変動区に於け る巨大地 震の再来 周期 31 に示 す. 図 の二 本 の点 線 か ら, vsub=0.9∼2.0mm/yrと 見 積 る. つ ぎに 沼面 の 高度 分 布 か ら のupを 推 定 す る. 松 島(1976)に よれば, 三 浦 半 島 南部 の 沼面 の高 度分 布 は, 活 断 層 に よ る垂 直 方 向 の動 きが大 き く作 用 し単 純 で は な い が, こ こ で は, 油 壷 で の 沼 面 の 高 度 の デ ー タが な い こ と か ら, 町 田(1973)又 びYONEKURA(1975)の 沼 面 高 度分 布 図 の コ ソ タ ーか ら, 油 壷 の 高 度 を15∼18mと 推 定 す る. 同様 にJ35.1で は, 約5mと 推定 され る か ら, 高 度 差 10∼13mを 沼 面 の年 代5000∼6000年 で 割 り, vup=1.7∼2.6mm/yrと 推定 され る. つ ぎに MIYABE(1934)に よれ ぼ, 両地 点 間 の 大 正 地 震 時 の 隆 起量 の 差 は 約1mで あ る. こ れ ら の値 を 用 い て ｄ-Tダ イ ア グ ラ ムを 書 き, Fig. 4Bに 示 す*3). T=182∼398年, d=0.24∼ 0.51で あ る.

Fig. 4A. Secular change of the height of the bench mark at the Aburatsubo tidal station relative to J 35.1 after 1923 Kanto earthquake [after bara (1971)].

Fig. 4B. d-T diagram for the vertical movement of Aburatsubo referring to J35.1. Heavy lines show the case r=0.2, and light lines the case r=

0. The area shadowed represents the area in which the cross point (d, T) can exist. A B Aburatsubo -J35.1 VA=1.0m *3)太 い 実 線 をr=0.2と した場 合, 細 い実 線 をT=0と した 場 分 とす る. 交 点(d, T)の 存 在 領 域 を斜 線 を ほ どこ して示 す. 以 後, と くに こ とわ らな い限 り同様 とす る.

§4. 四 国 土佐 湾 北 東岸

(i)安 芸 に 対 す る 室 戸 の 上 下 変 動

1946年 南海 道 地 震 前 後ゆ 安 芸 に 対 す る 室 戸 の 上 下 変 動 を, 国 土 地 理 院(1972)に よ り

Fig. 5Aに 示 す. この 図 か ら, vsub=4.5∼7.5mm/yrと す る. vupをOTA(1975)[revised

from吉 川 他(1964)]のS面(下 末 吉 面 相 当)の 旧汀 線 高 度 分 布 図(Fig.5B)か ら推 定 す

る. この 図 か らわ か る よ う に, s面 の 高 度分 布 は地 震 前 の沈 降 あ る い は地 震 時 の隆 起 量 とよ い 相 関 に あ るが, 行 当岬 付 近 に 高 さの ギ ャ ップが 見 られ, これ は 断 層 と考 え られ る[太 田, 私

信]. こ こ宅 は, 室戸 と安芸 問 のS面 高 度 の 差 を, 機 械 的 に 両地 点 の 高度 差130mを 取 つ た 場

Fig. 5A. Secular change of the height of Muroto point referring to Aki before and after Nankaido earthquake [after O. S. I. (1972)].

Fig. 5B. Vertical distribution of height of former shore lines on the S and H Terraces (lower graph) and vertical change of bench marks surveyed by precise levelling (upper graph) along the southeast coast of Shikoku [after Ota (1975) revised from Yoshikawa et al.

(1964)].

A

B

南 関東 ・西南 日本外 帯の地 震性地 殻変動区に於け る巨大地震の再来周期 33 合 と, 行 当 岬 以 西 の 高 度 分 布 を 室 戸 ま で 外 挿 し(Fig. 5Bの 点 線), 高 度 差190mを 与 え た 場 合 の 両 者 か ら, こ れ らの 値 をS面 の 年 代12∼13万 年[OTA(1975)]で 割 り, vup=1.0∼ 1.6mm/yrと 推 定 す る. VAはFig.54に よ り, 1.22mで あ る. 以 上 の 値 か ら, d-Tダ イ ア グ ラ ム を か き, Fig. 6に 示 す. T=117∼242年, d=0.72∼0.87で あ る. (ii)室 戸 岬 付 近 の 傾 動 量

OKADA & NAGATA(1953)は 南 海 道 地 震 後, 室 戸 岬 で 水 準 測 量 を く り返 し 行 い, N10W 方 向 の 傾 動 量 の 変 化 を 求 め た. 彼 ら に よれ ば, vsub=0.035"/yr, VA=5.76"*4)で あ る. こ こ

で はvsubに 幅 を 持 た せ て, 0.03∼0.04"/yrと す る. つ ぎ にvupはOTA(1975)のS面 の 旧 汀 線 高 度 の コ ン タ ー図 か ら 見 積 る. や は り, 行 当 岬 付 近 の ギ ャ ッ プ が 問 頭 と な る が, OKADA & NAGATA(1953)の 測 量 は, ギ ャ ッ プ の 南 側 し か カ バ ー し て い な い か ら, こ の 部 分 のS面 の 高 度 分 布 の コ ン タ ー か ら, N10W方 向 の 傾 動 量 を0.20∼0.36と 推 定 す る. こ れ を, 年 代12∼13万 年 で 割 り, vup=5.5∼11"/1000yrを 得 る. こ れ らの 値 か ら, ダ イ ア グ ラ ム を か き, Fig. 7に 示 す. 太 線 をr=0.3の 場 合, 細 線 をr=0の 場 合 と した. T=98∼177年, d=0.71∼0.87で あ る. §5. 紀 伊 半 島 南 部 江 住 に 対 す る 串 本 の 上 下 変 動 江 住 に 対 す る 串 本 の(正 確 に は 水 準 点9208に 対 す る 水 準 点9221の), 1900年 以 後 の 上 下 変 動 を, 国 土 地 理 院 等 の 水 準 量 結 果 に 基 き, Fig.8Aに 示 す. Tβ=10年 と し, 東 南 海 地 震

Fig. 6. d-T diagram for the vertical movement of Muroto point referring to Aki.

Muroto-Aki VA=1.22m

(1944年)と 南 海 道 地 震(1946年)に よる 巧 は, 実 際上 分 離 で きな い た め に ま と め て か い て あ る. この 図 か ら, VA=0.55m, vsub=2.0∼5.0mm/yrと す る. 一 方, 更 新 世 の 海 岸 段 丘[米 倉(1968)のL1面, OTA(1975)のS面 に 相 当]は, こ の二 地 点 間 で は, 地 震 前 後 の 沈 降及 び地 震 時 の隆 起量 の 分 布 と きわ め て よい 相 関 に あ る[米 倉(1968)]. 二 地 点 間 の 高 度 差 30∼40mを 年 代12∼13万 年 ぞ 割 り, vup=0.23∼0.33mm/yrを 得 る. これ らの値 か ら ダイ ァ グ ラ ムを 書 き, Fig.8Bに 示 す. T=91∼271年, d=0.85∼0.95で あ る. §6. 東 海 地 方 清 水 及 び御 前 崎 の 上 下 変 動 現 在 東 海 地 方 は 地 震 予 知 連 絡 会 に よ り 「観 測 強 化 地 域 」 に 指 定 され て お り, 巨 大 地 震発 生 の 可 能 性 が 高 い と考 え られ て い る. また 従 来 の 予 想震 源 域 は 「遠 州 灘 」 で あ つ た が, 最近, 石 橋 (1976)は 「御 前 崎 一 駿 河 湾 奥 」 を 予 想 震 源 域 とす る"駿 河 湾 地 震"の 切 迫 を 指摘 して い る. こ こで は, そ の よ うな 背 景 を 踏 ま え て, 清 水 及 び 御 前 崎 の 上 下 変 動 を と りあ げ る. TSUCHI(1970)及 びYONEKURA(1975)に よれ ば, 東 海 地 方 の 第 四 紀 後 期 の 地 殻変 動 は, 主 と してNE-SW方 向 の軸 を もつ 曲隆 あ る い は波 曲 の雁 行 配 列 あ つ て, 西 か ら東 へ 向 か うほ ど, 波 曲 の軸 は 北 をむ き, ま た変 形 の傾 斜 は 大 き く波 長 は 小 さ くな る. 下 末 吉 面 と同 時 代 の 開 析扇 状 地 の変 形 の傾 斜 は, 他 の地 震 性 地 殻 変:動区 の 同 時 代 面 の 傾 斜 の数 倍 か ら数 十 倍[YONEKURA (1975)]に もの ぼ り, 明 治 以来 の水 準測 量 に よる隆 起 沈 降 の パ ター ン[e.g. 檀 原(1968)]と 比 較 して も, 変 形 の波 長 が著 し く小 さ い. ま た加 藤(1976, MS)に よれば, 約6万 年 の年 代 を

Fig. 7, d-T diagram for the tilting of the Muroto promontory.

Muroto Promontory (tilting)

VA=5.76"

南 関東 ・西南 日本外 帯の地震性地殻変動 区に於 ける巨大地震 の再来周期 35 もつ御 前 崎 の海 成 段 丘 の 傾 動 方 向 はSWで あ り, 今 村(1943)の, 水 準 測量 か ら求 め た方 向 SEと 異 な る. 以 上 の 事 実 か ら, 第 四 紀 後 期の ほ ぼ 全 体 を 通 じて の地 殻 変 動 は, 伊 豆 七 島系 の 南 部 フ ォ ッサ マ グナ 地 域 へ の 突 入[杉 村(1972), 貝塚(1972)]に 伴 う塑 性変 形, 及 び局 所 的 な衝 上 断 層 運 動 が大 きな 役 割 を 占 め て い た もの と考 え られ る. 石 橋(1976)の 指摘 す る よ う に, 1854年 安 政 地 震 で 駿 河 湾 奥 まで 弾性 的 にreboundし た とす れ ば, 比 較 的 最 近*5)こ の地 域 の地 殻 変 動 の 性格 が か わ つ た こ とを 意 味 す る(地 殻 変 動 の 性 格 の変 化 の可 能 性 は垣 見(1976, MS)も 指 摘 してい る). 最 近 の地 殻 変 動 の 性格 を あ らわ す と考 え られ る沖積 面 の 高度 分 布 は,

Fig. 8A. Secular change of height of Kushimoto (9221) referring to Esumi (9208) before and after Tonanki and Nankaido earthquakes.

Kushimoto -Esumi

VA 0.55m

Fig. 8B, d-T diagram for the vertical movement of Kushimoto referring to Esumi.

Kushimoto- Esumi VA 0.55m

駿 河 湾 西 岸 を 通 じて, まだ 明 らか に され て い な い. 以 上 の 理 由か ら, 東 海 地 方 に お い て は, 地 形 と水 準測 量 の比 高 を対 比 す べ き二 地 点 を選 ぶ こ とが 出 来 な か つ た*6). こ こで は有 度 丘 陵 の隆 起 と御 前 崎 の 隆 起 を 地 震 に よ る もの で あ る と仮 定 して そ れ ぞ れ の海 面 に 対 す る上 下変 動 に つ い て 計 算 を す す め るが, 有 度 丘 陵 に つ い て は 沖積 面 の 高度 の デ ー タを 使 うこ とが 出 来 な か つ た た め, 非弾 性 的変 形 に よ る隆 起 を 見 て い る可 能 性 が あ る こ とを 指摘 して お く. (i)清 水(有 度 丘 陵)の 上 下 変 動 有度 丘 陵 の最 上部 の地 層 は, 下 末吉 面 に対 比 され[YONEKURA(1975)], 海 抜約300mの 高 度 を もつ[TSUCHI(1970)]. 下 末 吉 期 と現 在 とで殆 ど海 水 準 に変 化 が な か つ た と仮 定 す れば, 300mを12∼13万 年 で 割 り, vup=2.3∼2.5mm/yrを 得 る. 一 方, vsubは 清 水 あ るい は 静 岡 の値 で 代 用 す る. 檀 原(1968)に よれ ば, 清 水 付 近 で1889∼1951年 に か け て, 3.8∼4.5 mm/yr, また 佐藤(1976, MS)に よれば, 興 津 か ら 静 岡に か け て1895年 以来, 3.8∼5.6

mm/yrで 沈 降 して い る とい う. こ こで は, vsub=3.5∼6.0mm/yrと す る. VAと しては 石 橋

(1976)の モデ ル に よ る駿 河 湾 地 震 の 清 水 で の隆 起 量1.5mを とる. こ れ らの値 に よる ダイ ア

グ ラム をFig.9Aに 示 す. T=152∼275年, d=0.56∼0.70で あ る.

(ii)御 前 崎 の上 下 変 動

御 前 崎 の 隆 起 速 度 は, 最 上 部 の 段 丘 面 の 年 代 を9∼13万 年 と し, vup=0.4mm/yrと 求 め た

松 田(1975)の 計 算 が あ るが, 最 近 の研 究[長 田(1976, MS), 加 藤(1976, MS)]に よれば,

Fig. 9A. d-T diagram for the vertical movement of Shimizu (Udo hill) referring to the mean sea level.

Shimizu Ya=1.5m

南関東 ・西南 日本外帯 の地震 性地殻変動区に於け る巨大地震 の再来周期 37 こ の段 丘 面 は, 小 原 台 面(8万 年B.P.)あ るい は 三 崎 面(6万 年B.P.)に 対 比 され, 当時 の 海 水 準 も考 慮 す れ ば, Vup=0.6∼1.0mm/yrと 推 定 され る. 一 方, 加 藤(1976, MS)に よれ ば, 御 前 崎 で の 沖 積 面 の 高度 は4.5∼5.0mで あ り, 縄 文 海 進 よ りの 海 水 準 の低 下0∼2m [太田 他(1976)]を 考 慮 す れ ばvup=0.4∼1.0mm/yrと 推 定 され る. こ こで はvup=0.4∼1.0 mm/yrと す る. 一 方, 沈 降 速 度 は, 佐 藤(1976, MS)に よれば, 1895年 以 来, 約5mm/yr で あ る とい う. こ こで は, 4∼6mm/yrと す る. VAと して は, 安 政 地 震 の 際 の隆 起 量1.2m を と る. 以 上 の 値 を 用 い て, ダイ ア グ ラム をか き, Fig. 9Bに 示 す. T=150∼300年, d= 0.78∼0.93で あ る. §7. 結 果 の ま とめ と考 察 各 地 殻変 動 区 に 対 して 計 算 され たdとTをTable1に 示 す. 参 考 の た め に, 地 震 時 の断 層 変 位 量[ANDO(1974, 1975), 石 橋(1976)]を, フ ィ リピ ン海 プ レ ー トの ユ ー ラ シ ァ プ レ ー トに 対 す る相 対 速 度 で 割 つ て 得 られ た 周 期[SENO(1977)]と 歴 史 的 資料 に 残 され て い る

地 震 と地 震 の 間 隔[e.g. ANDO(1975)]を 併 記 す る. これ らは す べ て, 地 震 の 大 き さ(VAあ るい は, 断 層 変 位 量)を 指 定 され た うえで 列 挙 され てい る. 以 下, 各 地 区 ご とに 結果 を 検 討 す る.

南 関 東 で は 求 め られ たT(180∼400年)は, プ レー トの相 対 運 動 か ら推 定 され るTと, ほ ぼ

一 致 し, ま た, 大 正 関 東 地 震 と元 緑 関 東 地 震 の間 隔220年 もこ の範 囲 内 に あ る. た だ し元 緑 地 震

Fig. 9B. d-T diagram for the vertical movement of Omaezaki referring to the mean sea level.

Omaezaki VA=1.2m

以 前 の 相 模 トラ フ北 方地 震 が 少 く と も818年 の地 震 まで さか のぼ る とす れ ば[e.g. IMAMURA (1928)], 元 緑 地 震 の 際 の 三浦 半 島 の 隆 起 量 は, ほ ぼ大 正地 震 と同 程度[松 田 他(1974)]で あ り, 特 に 大 き く もな か つ た か ら, この 間 隔885年 は 説 明 で きな い. 従 つ て, 相模 トラ フで は, プ レ ー トの 相 対 運 動 の 一 部 が, 塑 性 変 形 等 で 費 され る可 能 性 もあ る. こ こに 与 え た 結果 は, 松 田 他 (1974)の 結 果(7=700∼1200年)と くい 違 うが, 彼 らの 結 果 は 大 正 地 震 と元 緑地 震 を 組合 わ せ た もの に 対 す るTで あ つ て 必ず し も矛 盾 す るわ け で は な い. 元 緑地 震 の 再 来 周 期 と房 総 南 部 の隆 起 につ い ては 別 の機 会 に 論 ず る. 四 国土 佐 湾 沿 岸 ・紀 伊 半 島南 岸 で は, 計 算 され たTは 歴 史 的 に 知 られ てい るT*7)と同 程 度 で あ り, プ レー トの相 対 運 動 か ら 推 定 され るTと の 一致 も きわ め て よ い ・ し た が つ て, この 地 域 で は, 少 く とも約10万 年 のtime scaleで, プ レー トの沈 み 込 み とそ の弾 性 反 発 が 規 則 的 に行 な わ れ て 来 た とい うこ とが で き る. 東 海 地 方 は, 前 に述 べ た よ うに, 第 四紀 地 史 が複 雑 で あつ て, 清 水 の 結 果 に は 疑 問 が 残 さ れ るが, 清 水 のTは 御 前 崎 のTと, ほ ぼ 一 致 す る. 歴 史 的 資 料 に よ るTと しては, 御 前 崎 で は, 安 政 地 震(VA∼1.2m)と 宝 永 地 震 の 間 隔147年 が 挙 げ られ る. こ こで得 られ た結 果 は, プ レ ー トの相 対 運 動 に よ るT(こ れ は 石 橋(1976)の 安政 地 震 あ るい は駿 河湾 地 震 の

断 層 モデ ル のす べ り量 を, SENO(1977)の プ レ ー トのslip rateで 割 つ た もの)と 比 較 す る

と, い く分 大 きめ の 値 を 与 えて い る こ とが わ か る. これ は, プ レ ー トの 相 対 運動 の 一 部 が 塑 性 変 形 で 費 され てい る こ とを 意 味 す るの か も しれ な い が, 石 橋(1976)の 断 層 モ デ ル の断 層変 位 量 に は, 不 確 定 性 が 残 され て い る こ と[石 橋, 私 信], 清 水, 御 前 崎 の 結果 に は, か な り誤 差 が 含 まれ て い る 可 能 性 が あ る こ とを 考 え る と, 意 味 が あ るか否 か は, 現 在 の と ころ 断 定 で きな

Table 1. d and recurrence time T at various sites along the Philippine Sea coast of Japan.

*7)Tableに は, 南海道地 震, 東南海 地震, 安政地 震に対 す るTを あげた. 安政 地震に よる四国南部,

南 関東 ・西南 日本外帯 の地震 性地殻変動区 に於 ける巨大地 震の再 来周期 39 い. dの 値 は, これ を 「逆 戻 り率 」 と して み れ ば, 南 関東 で は, 松 田他(1974)の0.4, 四 国土 佐 湾 で は, 吉 川 他(1964)の0.8と, ほ ぼ 一 致 す る. この値 の地 域 性 の地 学 的 意 味 を 明 らか にす る こ とは, 今 後 の課 題 で あ る が, 非 弾 性 変 形 の起 きて い る可 能 性 の あ る地 域 で のdが 小 さい こ とは 注 目に値 す る. §8. 地 震 予 知 へ の利 用 d-Tダ イ ァ グ ラムを 地 震 予 知 の 一 手 段 と して利 用 す る こ とが可 能 で あ る. Fig. 10に 示 す よ うに, dとTの 関係 は, 一 つ に は 地 形 学 的 デ ー タに よ り規 定 され て い る. 一 方, 地 震 後, 水 準 測 量 でvsubを 追跡 して ゆ けば, 図 に 示 ナ 曲線*8)と して, dをTの 関数 と して, 年 々追 つ て ゆ く こ とが 出 来 る. これ が地 形 か ら規 定 され る直 線 と交 叉 した 時, 地 震 が 起 こ る と考 え られ る. 現 実 に は, 地 形 か ら規 定 され る の は, 2本 の直 線 で 囲 まれ た 領 域 で あ つ て, この 領 域 に 入 つ た と き, 地 震 の起 こ る可 能 性 は, きわ め て高 い とい うこ とが 出来 る. 今, 御 前 崎 の 上 下 変 動 を 地 震 予 知 の 観 点 か ら眺 め る と, 現 在, 水 準測 量 に よ り 推 定 され る (d, T)は, Fig. 9Bの バ ーを つ け た 位 置 に あ る. た だ し, 安 政 地 震 以 後 水 準 測 量 の 開始 ま で, 約40年 間 の 空 白 が あ る こ と, 前 に も述 べ た よ うに, 水 準 測 量 か ら い わ ば 絶 対的 な 上 下 変 動 を 見 積 る こ とは, きわ め て難 しい こ とを 考 え る と, vsubに は, か な りの誤 差 が 伴 うもの と思 わ ね ば な らな い. も し, 安政 地 震 以 来5mm/yrで 沈 降 して来 た とす れ ば, 52年 後 に危 険 域 に 入 る. 安 全 を考 え て, 仮 りに, 7mm/yrで 沈 降 して来 た もの とす る と, これ は10年

後 とな る. た だ し, 以 上 はVA=1.2mを 仮 定 した 場 合 で あ つ て, VA=1mと す れ ば, vsub=

5mm/yrで は あ と23年 で, またvsub=7mm/yrで は, す で に危 険 域 に 入 つ て い る こ とに

な る.

この よ うな 方 法 が 信 頼 性 を 増 す た め に は, 段 丘 面 の高 度 差 と, 水 準 測 量 に よ る 比 高 を対 比 し得 る よ うな 二 地 点 を 選 ぶ こ とが 肝 要 で あ る. 東海 地 方 の 場 合, 前 に も述 べ た よ うに, そ の様 な 二 地 点 を 選 ぶ こ とは で きな か つ た が, 今 後, この地 方 に於 て この方 法 の精 度 を増 す た め に,

Fig. 10. d-T diagram used for earthquake prediction.

1)傾 動 した地 形 と対 比 し得 る精 密 水 準 路 線 を新 設 す る こ と, ま た, 垣 見(1976)も 指摘 す る よ うに, 2)東 海地 方 の 沖積 面 の 高 度分 布 を 明 らか にす る こ と, の二点 が望 まれ る. 前 者 につ い て は, 水 準路 線 を 静 岡 か ら有 度 丘 陵 頂 部 まで延 長 す る こ とが一 例 と して挙 げ られ よ う. §9. 結 論 測 地 学 的 な らび に 地 形 学 的 デ ー タに よ り, 南 関東 ・西 南 日本 外 帯 の 地 震 性 地 殻 変 動 区 のd の値 と, 巨大 地 震 の再 来 周 期Tが, あ る領 域 に 限 定 され た. 水 準 測 量 に よる沈 降 速 度 と, 地 形 調 査 に よる隆 起 速 度 に は, 測 定 誤 差 が避 け られ な い こ とに加 え て, 長 いtime scaleに わ た つ て地 震 の 生 起 のsequenceを み た 場 合, 地 震 時 の隆 起 量, 沈 降 速 度, 隆 起 速 度 は, あ る一 定 の範 囲 をゆ れ 動 く と考 え られ るか ら, (d, T)が 領 域 と して限 定 さ れ る こ と は, む しろ 本 質 的 で あ る. 将 来, 地 形 学 的 な らび に測 地 学 的 研 究 がす す めば, こ こに 与 えた 領 域 を よ り限 定 で き る こ とは 言 うまで もな いが, 注 意 す べ き事 は, む しろ, 限 定 し過 ぎ る こ とで あ ろ う. 地 形 か ら推 定 され る隆 起 速 度 は, 地 質 時 代 を通 じて の平 均 値 で あつ て, 現 実 に は 平 均 値 の まわ り を 揺 れ 動 くで あ ろ うか らで あ る. 室 戸-安 芸 の上 下 変 動 に 対 す る結 果 は, 南 海 道 地 震 と安 政 地 震 の間 隔92年 を含 ま な い が, これ は す で に限 定 し過 ぎて い る と も見 な され る. こ こに 与 え られ た 結 果 に よ り, 約10万 年 な い し6千 年 のtime scaleに わ た つ て, 地 形 学 的 ・測 地 学 的 に求 ま る大 地 震 の再 来 周 期 が, 経 験 的 歴 史 的 に知 られ て い る周 期 と一 致 す る こ と が確 か め られ た. ま た, これ は フ ィ リピ ン海 プ レー トの西 南 日本 の下 へ の もぐ り込 み の 概 念 と も, ほぼ 調 和 す る. 東 海 地 方 を 例 と して, d-Tダ イ ア グ ラ ムを, 地 震 予 知 の 一 手 段 と して 利 用 し得 る こ とが 示 され た. す で に, 今 村(1943)の 指摘 す る よ うに, 傾 動 した 地 塊 は,「 大 規 模 の破 壊 地 震 と急 性 的 あ る いは 慢 性 的 陸 地 変 形 との関 係 を調 べ る のに, 絶 好 の 足 場 で あ る」 の み な らず, 目的 意 識 的 に地 形 調 査 と水準 測量 の対 比 が行 わ れ るな らば, 地 震 予 知 に とつ て も, きわ め て有 効 で あ ろ う. 謝 辞 横 浜 国立 大 学 太 田陽 子 教 授, 東 京 大 学 地 震 研 究 所 松 田時 彦 助 教 授, 島崎 邦 彦 助 手 には, 原 稿 を読 んで い た だ き, 改 善 の た め, 多 くの貴 重 な助 言 を頂 いた. また, 東 京 大 学 理 学 部 竹 内研 究 室 の方 々, 石 橋 克 彦 助 手, 地 震 研 究 所 加 藤 照 之氏, 花 田英 夫 氏 に は, い ろい ろ教 え てい た だ い た. あ わ せ て厚 く御 礼 申 し上 げ る.

南 関東 ・西南 日本外 帯の地 震性地殻 変動区に於ける巨大地 震の再来 周期 41

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