2021年 | プレスリリース?研究成果
東北沖地震震源域の拡がりを規定する地下構造を解明 プレート境界浅部の厚い堆積層がすべりの特性をコントロール
【本学研究者情報】
〇本学代表者所属?職?氏名：大学院理学研究科地球物理学専攻?助教?中田 令子
研究室ウェブサイト
【発表のポイント】
- 東北地方太平洋沖地震の大すべりは日本海溝中部に限られ、南部では地震後にゆっくりすべりが継続している
- 海底下の地震波速度?密度構造は、中部と南部で明らかに異なる
- 南部のプレート境界浅部に厚さ1kmの低密度層を仮定した構造モデルで、観測されている重力異常（注1）が説明できる
- 数値シミュレーションで、中部と南部での断層すべり特性の違いを再現した
【概要】
2011年東北地方太平洋沖地震の巨大な断層すべりは日本海溝中部（宮城県沖）の海溝近くに限定され、南部（福島県沖）の海溝近くでは地震後のゆっくりとしたすべり（余効すべり（注2））が進行しており、この地震の大すべりはなぜ南部へ広がらなかったかは不明でした。東北大学大学院理学研究科の中田令子助教らは、海洋研究開発機構海域地震火山部門の堀高峰上席研究員らとともに、この原因を明らかにするために、プレート境界面近くの構造モデルの構築とそれを用いた断層すべりのシミュレーションを行いました。南部の余効すべりが起こる範囲のプレート境界に厚さ1kmの低密度層（チャンネル層（注3））をおいた構造モデルを想定すると、福島県沖で観測される負の重力異常が説明できます。この層による摩擦特性の違いを仮定したシミュレーションでは、宮城県沖では巨大地震が繰り返し発生し、福島県沖ではゆっくりとしたすべりが長期間継続することが再現されました。つまり、プレート境界面沿いのチャンネル層の存在が、2011年東北地方太平洋沖地震の大規模なすべりが南部へ拡大するのを妨げたと考えられます。
この研究成果は、学術雑誌Scientific Reportsに2021年3月19日付けでオンライン公開されました。
図1：本研究の概略図。左側は日本海溝中部（上）と南部（下）の地形の鳥瞰図と、断面図。中部は東北沖地震時の大すべり域であり、赤星印は震源を示す。余効すべりが発生している南部のプレート境界には、沈み込む海山によって形成されたチャンネル層（オレンジの部分）が存在する。左図の模式図では高さ方向を強調していることに注意。右側は、累積すべりの時間変化を示している。中部（赤線）では、500年以上の長い繰り返し間隔でM9地震が繰り返し発生している。南部（拡大図の青線）では、M9地震後に、余効すべりによるゆっくりとした変化が長期間継続している。
【用語解説】
（注1）重力異常
地球上のある地点で観測された重力加速度の大きさと標準的理論値との差。地下の密度が標準モデルより大きいと正、小さいと負の異常となる。
（注2）余効すべり
地震直後に、その地震の震源域周辺で生じるゆっくりとした断層すべり。
（注3）チャンネル層
堆積物からなる層で、海山を載せた海洋プレートが沈み込むことで形成されたと考えられる。層内部では、様々な変形が生じていると考えられており、非地震性すべりを起こしやすい性質を持つとされている。
問い合わせ先
＜研究に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
地震?噴火予知研究観測センター
助教 中田 令子（なかた りょうこ）
E-mail：ryoko.nakata.e6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
＜報道に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
広報?アウトリーチ支援室
電話： 022-795-6708
E-mail：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）