日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告（四）——对内陆的影响和强震动情况东北地方太平洋近海地震引发的地震活动及对活断层的影响＊

远田晋次

（日本东京大学防灾研究所）

日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告（四）
——对内陆的影响和强震动情况东北地方太平洋近海地震引发的地震活动及对活断层的影响＊

远田晋次

（日本东京大学防灾研究所）

东北地方太平洋近海地震对今后几年～几十年东日本地震活动的影响不容忽视。事实上，我们已经确认，该地震使琵琶湖以东的东日本地震活动发生了明显的变化（图1）[1]。特别是，秋田县南部、秋田近海、山形县月山周边、福岛县磐梯山一带、日光男体山和白根山周边、长野县北部、福岛县和茨城县边境附近、銚子周边、飞騨山脉等地区，在主震后的地震活动明显活跃。其中，主震发生约13小时后，长野县北部发生了M6.7地震；约14小时后，秋田县近海发生了M 6.4地震；4日后静冈县东部发生了M6.4地震。日本列岛内陆M≥6地震的发生频率是每年1次左右，这些地震都可以称为距宫城县近海最大滑动区域300 km以远地方发生的“广义上的余震”。也有地震活动下降的情况，例如在秋田县中部、岩手宫城内陆地震的余震区、猪苗代湖的湖南地区、新泻县中越地震的余震区等地都证实了这一点（由于这些与地震前后的震级检测能力有关，所以，将取决于今后气象厅一元化数据的更新情况）。

图1 东北地方太平洋近海地震前后的地震活动度的变化。将主震后的地震发生率除以主震前的地震发生率的结果进行平滑和可视化。使用从主震前2010年6月28日到主震后11月22日的气象厅一元化震源数据（震源深度20 km以内，M≥1.0）（更新了文献[1]的结果）。由于主震后在震源区及其附近的震级检测能力明显提高，所以判断地震活动下降时要注意

怎样说明这些扩展到震源断层以外的地震活动的变化呢？估算伴随主震的静态库仑破裂应力变化（static Coulomb failure stress change，ΔCFS）的方法是评价方法之一。ΔCFS是在断层面所受的剪切应力变化和法向应力变化（这里取离开断层面的方向为正）乘以摩擦系数的值的总和。如果剪切应力或法向应力一增加（即挤压断层的压缩力变小），CFS就增加，断层运动就容易被诱发。通常，首先求得各地点在半无限弹性体中[2]同震地形变造成的应力张量，然后计算评估与断层（接收断层）走向、倾向、倾角相关的ΔCFS。

图2 东北地方太平洋近海地震造成的主要活断层和板块边界的库仑应力变化（ΔCFS）。地震发生层深15 km，断层的CFS是在各断层中央（深7.5 km）部分计算的。半无限弹性体的泊松比为0.25，剪切模量为32 GPa，摩擦系数为0.4。断层模型采用Wei和Sladen[3]模型

图2给出的是因东北地方太平洋近海地震而发生变化的主要活断层和在板块边界的ΔCFS的推定值。由于东北地方大部分活断层的ΔCFS都是负的，所以极大地抑制了这次地震诱发的活动。但是，在震源附近被推断为左旋断层的双叶断层，估计新增加了0.6 MPa左右的CFS。还有，在系鱼川—静冈构造线（系静线）等中部地区的北西－南东方向的走滑断层，也增加了最大约0.05 MPa的CFS。但是，在近畿地方的活断层，却只有绝对值不到0.01 MPa的变化量。至于板块边界，在房总半岛东部近海和关东正下方增加了零点几MPa左右，而沿相模海沟稍有减少。从骏河海沟到南海海沟之间，CFS只有不到0.01 MPa的极少增加。一般来说，对地震产生很大影响的ΔCFS的绝对量是0.01 MPa左右。所以，计算得到的应力变化分布与在琵琶湖以东观测到的地震活动度的变化区域一致。

但是，ΔCFS的符号与地震活动变化不一定一致。我们发现了主要活断层的ΔCFS增减与中小地震发生的增减不一致的情况。特别是在东北内陆地区，逆断层的CFS减小与地震活动的活跃化相矛盾。这是因为主震前发生了一些很少的机制解为走滑断层型、正断层型地震的缘故[4]。还要特别指出，从宫城县近海到福岛县近海之间多发生正断层型地震，由主震造成主应力轴回转现象[5]。特别是在福岛县和茨城县边境附近，主震后半年间检测到了数千个以上的地震，视为群发地震活跃，几乎都是正断层型的地震[6]。4月11日在岩木市发生了M 7.0地震，沿着被推断为活断层的汤之岳断层和井户泽断层，各自出现了长达约15 km的地表地震断层（最大上下位移约2 m）（图3）。这可称之为特大地震引发活断层活动的实例。从同样为正断层的井户泽断层的ΔCFS分布看出，＋0.5 MPa以上的区域与宫城县近海至福岛县近海之间的正断层型地震多发区域相重合（图4）。

图3 4月11日岩木市正下方发生的M7.0地震造成的地表地震断层。沿井户泽断层的正断层运动造成水田上下约1.5 m的位移

图4 东北地方太平洋近海地震造成浅部正断层的库仑应力变化（ΔCFS）。接收断层的走向132°，倾向50°，倾角82°。计算深度10 km，摩擦系数0.4。机制解使用的是主震后至8月14日深度在20 km以浅的F－net数据

另一方面，在活断层密集的中部地区，北西－南东方向的走滑断层的CFS在这次地震后有所增加（图2），特别是牛伏寺断层，据推断，其ΔCFS最大。牛伏寺断层位于系鱼川—静冈构造线活断层系中部，平均活动间隔据推算约为1 000年，距最后一次活动已经历了约1 200年，其30年地震发生概率推定为14%[7]。像是应力计算结果的证明一样，主震后，牛伏寺断层周边的微小地震活动马上增加，6月30日，在此附近发生了M 5.5灾害地震。如果采用由摩擦构成法和震源核形成理论出发的应力－地震非线性响应解析方法[8]，其计算结果为，CFS增加0.03 MPa，30年地震概率上升至25%；CFS增加0.1 MPa，30年概率增加到47%（图5）。其他还有阿寺断层和境峠断层，它们与牛伏寺断层一样，也是30年地震概率随CFS增加而增大的活断层。

图5 受东北地方太平洋近海地震影响的牛伏寺断层的30年固有地震发生概率的试算。虚线为没有发生该地震的情况（概率密度函数采用BPT函数，离散的α设定为0.24）。考虑应力变化的计算方法[8]，摩擦构成法参数ta为余震持续时间，表示应力变化率

主震后，后效滑动沿着板块边界仍在继续。后效滑动区达到的范围，围绕着震源区从青森县东部近海到銚子近海之间的广大区域，俯冲方向达100 km以深[9]。与主震同一方向的地形变目前还在继续，不光是同震的ΔCFS，还必须考虑后效变化所造成的地震后ΔCFS。但是，即便ΔCFS处于同样的阶跃状的情况，慢慢变化着的地震响应也是不同等的，前者变化的影响要大得多[10]。因此必须注意仅凭单纯的ΔCFS增加而无法评价的问题，也不能忽视被诱发的M6～7地震形成的ΔCFS，今后还必须考虑到区域性或时间依赖性来进行评价。

P315.72＋7；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2012.11.001

2012－08－30。