研究グループ一覧

自然災害学グループ

教授 遠田 晋次 地震地質学
准教授 菅原 大助 津波、地層、数値モデリング 研究室ページ
准教授 福島 洋 測地地震学
助教 石澤 尭史
助教 髙橋 尚志

後期更新世の海岸地形と内陸活断層調査から超巨大地震の活動史を解明する

沿岸地域には海成段丘や沖積平野といった地形が見られます。海成段丘は過去の海面高度(汀線)付近でできた平坦面が離水して形成された地形です.その分布高度は海面変動だけではなく,その後の地殻変動による隆起量を知る手掛かりとなります(図1)。逆に沈降地域であれば,過去の海面高度付近で形成された地形は沖積平野地下に埋没して保存されます。

超巨大地震の繰り返しサイクルを解明するためには,数千~10万年スケールでの地殻変動を理解する必要があります.そのためには,そのような海成段丘や埋没地形の高度分布の把握と形成年代の推定が必要不可欠です。私たちは東北地方太平洋沿岸地域をはじめとした国内外の沈み込み帯沿岸地域を対象に,長期地殻変動の復元に取り組んでいます。さらに,数10年~100年スケールでの測地記録との比較から,巨大海溝型地震に伴う歪みの蓄積過程と地震発生のメカニズムに迫ろうとしています。

後期更新世の海成段丘
図1.後期更新世の海成段丘。過去の海面高度付近で形成された平坦面が離水して段丘となっている。段丘面の高度と形成年代を把握することで長期地殻変動を復元することができる。 2013年3月 丹羽雄一撮影

一方で,内陸活断層の活動史の解明と地震ハザード評価も同時に進めています.断層調査は,空中写真判読,地質踏査,トレンチやボーリング掘削によって行います.特に,内陸活断層による地震は,海溝型巨大地震の地震サイクルと切り離せないことがわかってきました.東北地方太平洋沖地震発生後には,福島県浜通り地域で正断層型の地震が多発し,マグニチュード7の地殻内地震が井戸沢断層・湯ノ岳断層の活動によって発生しました(図2).これらの正断層群の活動史の解明は,内陸地震のハザード評価だけではなく,過去のM9クラスの海溝型超巨大地震を間接的に明らかにすることにつながります。

井戸沢断層のトレンチ調査図2.井戸沢断層のトレンチ調査。2011年4月11日の福島県浜通りの地震によって生じた比高1.1mの断層崖を掘削したところ,約13,000-17,000年前にも同様の断層活動があったことがわかった(壁面に見える礫層はさらに大きく上下に食い違っている). 2011年9月 遠田晋次撮影

過去の津波の履歴と規模を明らかにする

日本には数多くの古文書が残されており,過去の津波や地震などの自然災害について克明に記録されている場合があります.しかし,古文書記録ではわからないこと(例えば津波の浸水範囲など)もあります.また,先史時代の津波については古文書が存在しないために歴史学的に調べることができません.一方,津波により運ばれた土砂は陸上に堆積し,地層中に津波堆積物として記録されます.私たちは,津波堆積物を各地で調査し,歴史・先史時代の津波の履歴と規模を推定する研究を実施しています.そして,津波遡上計算や土砂移動計算などを組み合わせて,過去の津波の規模の定量復元を目指しています.2011年東北地方太平洋沖地震津波を受け,現在は西暦869年貞観津波など東北地方太平洋岸を襲った過去の津波の規模の再評価を国際共同研究として行っています.また,南海トラフや琉球海溝などにおいても現地調査を実施中です.

ハンディジオスライサーを使った岩手県陸前高田市での津波堆積物の調査図3.ハンディジオスライサーを使った岩手県陸前高田市での津波堆積物の調査。

2011年東北地方太平洋沖地震津波の数値シミュレーション。図4.2011年東北地方太平洋沖地震津波の数値シミュレーション(地震発生から3時間後までの最高水位)。巨大な津波が岩手・宮城・福島沿岸に襲来した状況が再現されている。

東北沖津波による土砂移動の数値シミュレーション図5.東北沖津波による土砂移動の数値シミュレーション。名取川河口部(宮城県仙台市~名取市)での浸食・堆積の解析結果。砂浜が大きく浸食され、内陸に砂が堆積した様子が再現されている。

地形の変動を計測して地震の発生メカニズムを探る

現在,地球の上空には,合成開口レーダ(SAR)と呼ばれる高分解能のレーダーを搭載した地球観測衛星がいくつも周回しており,昼夜や天気を問わず観測をしています.干渉SAR(InSAR)と呼ばれる解析手法を用いると,別の時期に撮像されたSAR画像から,その間に生じた地形の変化を抽出することができます.私たちは,抽出された変化を現地での断層調査結果などとも突き合わせながら,地震時の活断層の動きを詳細にしらべることにより,地震の発生メカニズムの研究を進めています.また,活断層周囲の変形計測による内陸地震のハザード評価手法の研究や,InSARで見える地すべり・地盤沈下などの研究も行っています.

図6. InSARで捉えられた2016年12月28日に茨城県北部で発生した地震による地形の変形.Google Earthの地形に重ねて表示してある.宇宙航空研究開発機構(JAXA)のだいち2号(ALOS-2)衛星のデータの解析による.色の変化が衛星と地面の距離変化を表しており,地表に出現した断層(色の急変部)の南側で,衛星から遠ざかる方向の変動が捉えられている.