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(1)

理学系研究科シンポジウム理学系研究科シンポジウム「大震災復興へ向けての理学・理学者の役割」緑区防災講演会

2011年東北地方太平洋

年東北地方太平洋

沖地震の日本列島へのイ

沖地震の日本列島

のイ

ンパクト

平田直（地震研究所教授）

(2)

１. 地震と震災

東北地方太平洋沖地震

1 地震

東北地方太平洋沖地震

1. 地震

自然現象

2. 地震動

3 震災

社会経済現象

東日本大震災

3. 震災

社会・経済現象

理学系研究科シンポジウム化学本館 2 2012/2/3

(3)

地震と地震動（揺れ）

震度＝ゆれの大きさ

「ゆれ」

地震動

（地表）地震断層

_＝地震動

（地表）地震断層

地震波の伝播

（地下）

地震波の発生

（地下）

震源断層

地震波の発生

マグニチュード＝断層の大きさ

理学系研究科シンポジウム 3 2012/2/3

(4)

２. ２０１１年東北地方太平洋沖地震

とはどのような地震か

(1)プレート境界で起きる巨大地震

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(3)その影響

理学系研究科シンポジウム横浜市緑公会堂 4 2012/2/3

(5)

プレート境界地震

プレート境界は、巨大な断層

（

概念図

） htt // t ff i t j / k t k h hi/i d ht l 高橋雅紀氏のホームページより引用 http://staff.aist.go.jp/msk.takahashi/index.html 理学系研究科シンポジウム 5 2012/2/3

(6)

観測データによる日本列島の変形

国土地理院

_{GEONET （GPS観測網）}

http://mekira gsi go jp/JAPANESE/crstanime9604 9912v html

5 m

http://mekira.gsi.go.jp/JAPANESE/crstanime9604_9912v.html

5 m

GPS観測点

(7)

地震時の動き

（国土地理院）

http://mekira.gsi.go.jp/JAPANESE/crstanime_tohoku110311.html

(8)

世界に類を見ない基盤的観測網の整備

高感度地震計 Hi-net （全国に約700台）ＧＰＳ: GEONET（全国に1,400台）

防災科学技術研究所国土地理院

(9)

2. ２０１１年東北地方太平洋沖地震

と

ど

うな地震か

とはどのような地震か

(1)プレート境界で起きる巨大地震

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(3)その影響

(10)

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

http://www seisvol kishou go jp/eq/2011 03 11 tohoku/201103111446 smap png

2011東北地方太平洋沖地震

（東日本大震災）

1995兵庫県南部地震

（阪神淡路大震災）6500名

http://www.seisvol.kishou.go.jp/eq/2011_03_11_tohoku/201103111446_smap.png

震

（阪神淡路大震災）6500名

マグニチュード（M) 9.0

グチ

_{ド（ ) 9 0}

D(すべり量)：20－40 ｍ

マグニチュード（M) 7.3

D(すべり量):２ｍ

1000倍の地震

(11)

太平洋プレート上の滑り

近地強震記録による解析 3分間続いた破壊近地の強震記録による解析

★

本震の破壊開始点（震央） ◎ _{3月7日のM7.4 （前震）} ★ _{本震から1日間のM7以上} ★ ★ _{本震から1日間のM7以上} ○ 本震から1日間のM5以上の余震の震央 ▲ 解析に用いた観測点 ★ ★ ◎ ▲ 解析に用いた観測点

Mo = 3.4 x 10

22

_Nm

Mw = 9.0

★ ★ 気象研究所・気象庁(JMA) 理学系研究科シンポジウム化学本館 11 2012/2/3

(12)

地震の大きさ → 断層の面積(S)

( )

東

方太

洋沖

地震モーメント(M

_o

)

M

_o

= xDxS

東北地方太平洋沖地震

（東日本大震災）

o



D: 滑り量、S:面積

マグニチュード(Mw)

マグニチュドM9

Mw = (log Mo ‐ 9.1) / 1.5

マグニチュードM9

M８

1923年関東地震

（関東大震災）

400ｋｍ

1995年兵庫県南部地震（阪神淡路大震災）

M7

(13)

地震の時の地表と海底の動き

震

時

表海

動

沈降陸上で 3 ｍ最大5.3m （牡鹿） 24 ｍ陸上で最大1.2m 沈降（牡鹿） 2012/2/3 理学系研究科シンポジウム（国土地理院）化学本館 13 http://www.gsi.go.jp/common/000060848.pdf http://www.gsi.go.jp/common/000060849.pdf

(14)

海底の動き

東北大学による海底地殻変動観測海上保安庁による海底地殻変動観測国土地理院海洋研究開発機構による海溝付近の海底地形調査：東南東に５０ｍ移動、７ｍ隆起 56 m

太平洋プレートの上面でのずれ

(15)

東北沖地震の二面性

— 浅部のすべり過ぎと

深部の高周波震動 —

井出哲 (東京大学大

学院理学系研究科地球

惑星科学専攻准教授）

他、2011年5月

2012/2/3 理学系研究科シンポジウム化学本館 15 http://www.s.u‐tokyo.ac.jp/ja/press/2011/12.html

(16)

2. ２０１１年東北地方太平洋沖地震

と

ど

うな地震か

とはどのような地震か

(1)プレート境界で起きる巨大地震

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(3)その影響

(17)

余震分布（6月3日まで）

気象庁

理学系研究科シンポジウム _{化学本館 17} 2012/2/3

(18)

M5.0以上の余震数の比較

600 2011年東北地方太平洋地震（M9 0) http://www.seisvol.kishou.go.jp/eq/2011_03_ 11_tohoku/yoshinhikaku.pdf

活発な余震活動

600 2011年東北地方太平洋地震（M9.0)

活発な余震活動

400

M7.0 以上

6回

M6 0 以上 96回

400

M6.0 以上 96回

M5.0 以上 589回

（

）

200

（

_{2012/2/3 8:00現在}

）

気象庁資料による

1994年北海道東方沖地震（M8.2) 1952年十勝沖地震（M8.2) 200

気象庁資料による

1933年三陸津波地震（M8.1) 0 http://www.seisvol.kishou.go.jp/eq/2011_03_ 11_tohoku/aftershock/ 本震からの経過日 0 0 100 200 270 理学系研究科シンポジウム化学本館18 2012/2/3

(19)

東北地方太平洋沖地震前後の地震活動度（浅部）の変化

•気象庁一元化処理震源 • 深さ 0 20 k • 深さ : 0 - 20 km • Mjma : 0.5以上 •地震発生前： • 2003/03/10 00:00 ～ • 2011/03/11 14:36 (約8年間) •地震発生後： •地震発生後： • 2011/03/11 14:50 ～ • 03/30 23:59 •地震活動度の変化 β値 • [Matthews & Reasenberg, 1988] • |β|>2：有意な活動度の変化|β|>2：有意な活動度の変化活発化：１．秋田県北部２．秋田県南部群発活動３秋田県田沢湖付近 1 2 3 6 ３．秋田県田沢湖付近４．山形‐月山群発地震活動５．会津群発活動６．秋田沖 3 4 5 9 ７．いわき８．北茨城９．長野県北部１０静岡県東部 7 8 １０．静岡県東部活発化：火山フロント周辺静穏化：内陸地震の余震域 10 変化無：中国・四国地方理学系研究科シンポジウム 19 2012/2/3

(20)

３余効的現象

３．余効的現象：

地震

後

地殻変動は

地震の後の地殻変動は

年から数十年続く

10年から数十年続く？

(21)

山田観測点（岩手県）56.2 ｃｍ

東北地方太平洋沖地

震後の地殻変動

（余効変動）

最大水平変位量

約84cm

推定滑り量（最大）

約288cm

推定滑り量（最大）

約288cm

推定滑り量（銚子沖）約107cm

（2011/12/25 18:00 現在）

htt // i j / /000059676 df http://www.gsi.go.jp/common/000059676.pdf 銚子観測点（千葉県）34.1ｃｍ 理学系研究科シンポジウム化学本館 21 2012/2/3

(22)

地震後に解放されたモーメントの時間変化

減速しながらもモーメント解放は継続している

_{12月末で Mw8 57}

減速しながらもモーメント解放は継続している．

_{12月末で、Mw8.57}

Mw

m

)

1

0

20

N

m

ン

ト（

x

1 モ

ーメ

ン

地

震

モ

固定局：三隅(950388) 本震からの時間（日）

地

国土地理院 http://www.gsi.go.jp/cais/topic110314-index.htmlに加筆理学系研究科シンポジウム化学本館 22 2012/2/3

(23)

活断層帯名地震発生確率（30年以内） 地震後経過率※ 糸魚川－静岡構造線断層帯(中 14% 1.2 糸魚川 _{静岡構造線断層帯(中} 部牛伏寺断層） 14% 1.2 立川断層帯 0.5‐2% 0.9‐2.0 双葉断層帯ほぼ0% 0.2‐0.3 浦半島断層群三浦半島断層群（主部／衣笠・北武断層）（主部／武山断層）（南部）ほぼ0‐3% 6‐11% 不明 0.3‐0.8 1.0‐1.4 不明（南部）不明不明阿寺断層帯（主部／北部萩原断層） 6‐11% 1.2‐1.9 理学系研究科シンポジウム化学本館 23 2012/2/3

(24)

４．首都圏では、大地震が繰り返している

http://www.bousai.go.jp/syuto_higaisoutei/pdf/higai_gaiyou.pdf

理学系研究科シンポジウム化学本館 24

(25)

南関東全体で、ランダムに起きれば

南関東発生する

程度

南関東発生する

程度

南関東で発生するＭ７程度

の地震の今後３０年以内の

発生確率は７０％程度

南関東で発生するＭ７程度

の地震の今後３０年以内の

発生確率は７０％程度

① ② 首都圏直下のやや深い地震 ③ M 深さ 1894年6月20日明治東京地震 7.0 80km 1895年1月18日茨城県南部の地震 7 2 40-80km ④ ⑤ 1895年1月18日茨城県南部の地震 7.2 40 80km 1921年12月8日茨城県南部の地震 7.0 53km 1922年4月26日浦賀水道付近の地震 6.8 71km 1987年12月17日千葉県東方沖の地震 6 7 58k ⑤ 1987年12月17日千葉県東方沖の地震 6.7 58km

地震調査研究推進本部・地震調査委会(2010)

(26)

2006/1/1-2011/3/10

2011/3/11-2011/8/20

首都圏の地震活動の変化

2006/1/1 2011/3/10

（1895日間）

2011/3/11 2011/8/20

（163日間）

530個： 0.3個/日

335個: 2個/日

3.11以前の5年間にくらべて地震発生率は約7倍

気象庁一元化震源

(27)

首都圏の地震活動の変化

生

数

)

り

の発

生

1894年明治東京地震以降の

５つのM7級地震

年

当た

り

1894年明治東京地震以降の

g(

一

年

5回/117年

= 0.04

Log(0 04)

Lo

g

_Log(0.04)

=‐1.4

○ Ｍ１程度の小地震まで加えて頻度を調べた

○ 3.11の地震以降の活動度が高くなっている

○ b値には大きな変化は見られない（約0.7）？

_{理学系研究科シンポジウム} _{化学本館 27} 2012/2/3

(28)

地震活動度の変化（地域ごと）

フィリピン海プレートの上面の地震太平洋プレートの上面の地震

太平洋プレートの上面の地震太平洋プレトの上面の地震

(29)

５．地震の前に分かっていたこと

震

前分

は何か？

地震後に分かったことは何か？

理学系研究科シンポジウム化学本館 29

(30)

地震発生の長期評価と今回の地震

3.11の前の評価

宮城県沖宮城県沖 M7.5前後 99% 三陸沖南部海溝寄りの領域と同時発生の場合 M8.0前後地震前分かたと最新の評価は、以下をご覧下さい・地震の前に分かっていたこと http://www.jishin.go.jp/main/choukihyoka/kaikou.htm 理学系研究科シンポジウム化学本館 30 2012/2/3

(31)

前震活動

• 2011 年２月13 日から三陸沖で M5 5 の地震（最

震

陸沖で、M5.5 の地震（最大震度１）を最大とするまとまった地震活動 • 3 月9 日11 時45 分には • 3 月9 日11 時45 分にはほぼ同じ場所でM7.3 の地震（最大震度５弱）の地震が発生し、震が発生し、 • 大船渡で最大55cm の津波が観測された。 • これらの地震の発震機構これらの地震の発震機構は、いずれも西北西－東南東方向に圧力軸を持つ逆断層型で、太平洋プレートと陸のプレートの境界で発生した地震である。 _気象庁

前震であると認識できたのは地震後

_{理学系研究科シンポジウム} _{化学本館 31} 2012/2/3

(32)

Published Online January 19 2012

先行研究(Ide et al., 2011)による本震時のすべり量分布 Published Online January 19 2012

< Science Express Index

Science DOI: 10.1126/science.1215141

• 前震活動と本震の破壊

過程の関係。

• 白色・黄色の○印：基準

白色黄色

○印基準

地震に用いた気象庁カタ

ログの震央、

赤色

★

印気象庁カタ

• 赤色

★

印：気象庁カタロ

グに含まれる小繰り返し

地震の震央

地震の震央。

地震後の解析

(33)

検出された地震の時空間分布。縦軸は、海溝軸に平行な距離（図

１参照）を示す。赤い破線は、震源移動のフロントの位置を表す。

赤い

★

印：気象庁カタログ内の小繰り返し地震、緑

★

印：小繰り返

し地震に類似したイベント

_{地震後の解析}

北

南

EMZ（Earthquake Migration Zone ：地震活動移動領域） Kato et al.(2012)

(34)

ゆっくりすべりの伝播の概念図

ゆくりす

り

伝播

概念図

地震後の解析

Kato et al.(2012) 2011年東北地方太平洋沖地震の発生前に、2度にわたる「ゆくりすべりの伝播が生じ将来本震の破壊開始点となる「ゆっくりすべりの伝播」が生じ、将来本震の破壊開始点となる場所へ力が集中され、これが大きな地震の発生（動的不安定すべり）を促した可能性が、本研究によって初めて示された理学系研究科シンポジウム化学本館 34

(35)

前震活動のb値

第190回地震予知連絡会（2011年4月26日）東京大学地震研究所資料第190回地震予知連絡会（2011年4月26日）東京大学地震研究所資料

地震後の解析

(36)

アスペリティーモデル

アスリティモデル

地震アスペリティー：地震時に大きく滑り、地震間

には固着している領域→ 「位置と大きさ」の予測

東北日本のアスペリティ分布 48

地震前

デ

48 m 4 m

• 複数の「アスペリティー」が同時に破壊された

が発生していた領域で

となた

地震前のモデル

4 m

• M7～M8が発生していた領域でM9となった

（大きく滑った）

（右図：Y. Yamanaka & M. Kikuchi: J. Geophys. Res., 109, B07307（2004）、室谷智子（私信）に基づいて佐竹(2011)がまと めた図に加筆。理学系研究科シンポジウム 36 2012/2/3

(37)

地震前と地震時のすべり

これまでの地震ではプレート運動の1/4～1/3しか解放されていなかった。

（１）非地震性の滑り、（２）記録にない(?)津波地震・巨大地震、（３）将来の巨大地震

プレート境界での滑り遅れ _{プレート境界での地震時の滑り} GPS 観測（1998～2000 年）最大56 最大56 ｍ 8 cm/y プレートの収束速度＝8‐9 cm/ yr 宮城県沖の沖合いは１００％のプレートカップリングであった？宮城県沖の沖合いは、１００％のプレートカップリングであった？ 56 m/ 8cm/y = 700 年分のプレート運動が解放された？理学系研究科シンポジウム化学本館 37 2012/2/3

(38)

7. まとめ（１）

7. まとめ（）

(1) 2001年3月11日東北地方太平洋

( )

沖地震は

超巨大地震

年兵庫県南部地震の

倍

– 超巨大地震：1995年兵庫県南部地震の1000倍

– 大きな余効的「地殻活動」

• 大きな（

M7）の余震が多数発生

• 大規模な余効すべり（Mw > 8.5)

– 東北日本の応力場は、東西圧縮から引張に転じ

ている → これまでとは、異なる地震活動が~10

ている →

れまでとは、異なる地震活動が 10

年程度は続く？

首都直下の地震の発生確率はこれまでより高く

– 首都直下の地震の発生確率はこれまでより高く

なった

_{理学系研究科シンポジウム} ₃₈ 2012/2/3

(39)

Microsoft PowerPoint Hirata_Kokai [互換モード]

2011年東北地方太平洋

年東北地方太平洋

沖地震の日本列島へのイ

沖地震の日本列島

のイ

ンパクト

平田直（地震研究所 教授）

平田直（地震研究所 教授）

１. 地震と震災

東北地方太平洋沖地震

1 地震

東北地方太平洋沖地震

1. 地震

自然現象

2. 地震動

3 震災

社会 経済現象

東日本大震災

3. 震災

社会・経済現象

地震と地震動（揺れ）

地震と地震動（揺れ）

震度 ＝ ゆれの大きさ

「ゆれ」

地震動

（地表）地震断層

＝地震動

（地表）地震断層

地震波の伝播

（地下）

地震波の発生

（地下）

震源断層

地震波の発生

マグニチュード ＝ 断層の大きさ

２. ２０１１年東北地方太平洋沖地震

とはどのような地震か

(1)プレート境界で起きる巨大地震

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(3)その影響

プレート境界地震

プレート境界は、巨大な断層

概念図

観測データによる日本列島の変形

国土地理院

GEONET （GPS観測網）

5 m

5 m

GPS観測点

地震時の動き

（国土地理院）

http://mekira.gsi.go.jp/JAPANESE/crstanime_tohoku110311.html

世界に類を見ない基盤的観測網の整備

世界に類を見ない基盤的観測網の整備

2. ２０１１年東北地方太平洋沖地震

と

ど

うな地震か

とはどのような地震か

(1)プレート境界で起きる巨大地震

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

(3)その影響

(2)東北地方太平洋沖地震の大きさ

2011東北地方太平洋沖地震

（東日本大震災）

1995兵庫県南部地震

（阪神淡路大震災）6500名

震

（阪神淡路大震災）6500名

マグニチュード（M) 9.0

グ チ

ド（ ) 9 0

D(すべり量)：20－40 ｍ

マグニチュード（M) 7.3

D(すべり量):２ｍ

1000倍の地震

太平洋プレート上の滑り

平田直（地震研究所教授）

平田直（地震研究所教授）

社会経済現象

震度＝ゆれの大きさ

_＝地震動

マグニチュード＝断層の大きさ

_{GEONET （GPS観測網）}

グチ

_{ド（ ) 9 0}

_Nm

マグニチュドM9

表海

井出哲 (東京大学大

惑星科学専攻准教授）

惑星科学専攻准教授）

_{2012/2/3 8:00現在}

東北地方太平洋沖地震前後の地震活動度（浅部）の変化

３余効的現象