月刊地震予報153)初動発震機構解表示と東日本巨大地震呼称の変更,琉球海溝震源帯M6.6+pと沖縄海盆震源帯連発地震,東北日本近海震源帯M6.0-ntと東日本巨大地震2011年3月11日M9.0の歪蓄積,伊豆海溝震源帯M6.1pへの連発地震,2022年6月の月刊地震予報

1.初動発震機構解表示と東日本巨大地震呼称の変更

 本月刊地震予報では,気象庁公開の精査済初動発震機構解をIS解と略記してきたが(震源震央分布図の解説),初動にInitial Shockを対応させていたからである.しかし,「地震学」(宇津,2012)・「岩波理化学辞典」(長倉・他,1998編)などで初動にInitial Motionを対応させていることから,本月刊地震予報においてもInitial Motionを使用し,IM解と略記することにする.
 本地震予報では2011年3月11日の東日本大震災を起こした地震を東日本巨大地震と呼んできたが(速報1),日本全域の地震活動を一連の震源区Seismic Divisionからなる震源帯Seismic Beltに分帯して解析を進めている.東日本巨大地震は,この分帯で太平洋Slab上面と東北日本弧の下部地殻が衝突している東北日本弧沖震源帯oAcJの平成震源区Hsに属するので,今後,東北日本弧沖平成巨大地震,あるいは単に平成巨大地震と呼ぶことにする.

2.2022年5月の地震活動

 気象庁が公開しているCMT解によると,2022年5月の地震個数と総地震断層面積のPlate運動面積に対する比(速報36)は,日本全域で23個0.508月分,千島海溝域で0個,日本海溝域で9個0.604月分,伊豆・小笠原海溝域で8個0.842月分,南海・琉球海溝域で6個0.797月分で総地震断層面積規模はΣM6.9であった(2022年5月日本全図月別).最大地震は琉球海溝震源帯TrPhRk M6.6+pで,M6.0以上の地震は,5月22日 東北日本近海震源帯nShJ M6.0-ntと5月23日伊豆海溝震源帯TrPcK M6.1pを加え3個であった.

図466.2021年1月から2022年5月までの日本全域17ヶ月間CMT解
 震央地図(左図)と海溝距離断面図(中図)の数字とMはM6.0以上の発生年月日と規模.
 地震断層面積変遷(右上下図):右縁の数字は月数(図422説明参照(月刊地震予報144).
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 M6.0以上の地震が無かったのは昨年の2021年8月と今年2022年2月と4月である(図466の右下図).この翌月2021年9月から,千島海溝域と伊豆海溝域で活発化し,2021年10月から琉球海溝域で定常的な地震活動が開始された.2022年の2月と4月の間の2022年3月16日には日本海溝域での最大地震M7.4(月刊地震予報151)が起こっている(図466の右上図).

図467.2022年5月のM6.0以上の地震の震度分布.
5月9日 TrPhRk M6.6+p,5月22日 nShJFtb M6.0-nt,5月23日TrPcKp M6.1p

 2022年5月のM6.0以上の地震の震度分布(図467)は,2022年5月9日台湾沖TrPhRk M6.6では最大震度が3で,震度1以上は八重山諸島までであったのに対し,2022年5月22日東北近海震源帯nShJFtb M6.0は規模が小さいのに最大震度5で東北地方・関東地方そして中部地方まで震度1以上が観測されている.2002年5月23日の伊豆海溝震源帯TrPcK M6.0の最大震度は1で本州まで届いておらず,伊豆弧と琉球弧の地殻・Mantle構造が本州弧と異なることを示している.

3.2022年5月9日琉球海溝震源帯TrPhRk M6.6+pと沖縄海盆拡大連発地震

 琉球海溝震源帯TrPhRk M6.6+pが八重山小円区西端の琉球海溝軸方位を北に急変する深度19㎞(Slab上面深度+3㎞)で発生した(図466).

図468.2022年5月9日琉球海溝震源帯M6.6から震央距離100㎞以内の1922年から2022年5月までの100年間の地震活動.
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 本地震から震央距離100㎞以内には,ここ17ヶ月間に2021年10月24日M6.3P(月刊地震予報146)・2022年1月3日M6.3+p(月刊地震予報149)を含むM6.0以上のCMTが30個あり,最大は最初の2001年12月18日M7.3Trである(図468右中図の彩色震源).
 震央距離100㎞以内の過去100年の観測地震では,CMT以前の発震機構不明震源(図468の灰色)の地震断層面積が4分の3を占め,縦断面図における地震断層面積規模areaM曲線(図468右上図)では,灰色の峰部を発震機構型で彩色したCMTが積み上げており,CMT以前の地震の発生し易い震源域が1994以降のCMTも引き続き活動していること示している.
 琉球小円区南西端久米島北西方の沖縄海盆震源帯RifPhOkwでは2022年2月9日M5.6Tから5月7日M5.7tまで14個の連発地震があった(図469右中図).最大地震は3月17日M5.9tで,総地震断層面積規模はΣM6.5に達している.

 連発地震の深度は0から29㎞でSlab上面から61から89㎞上に位置し,最大地震からの震央距離は22㎞以内にある.最大地震の歪場からの偏角δは平均+21.3標準偏差16.2に収まっている.最大地震の地震断層面は走向212傾斜37の西北西へ37°傾斜で,引張T主歪軸傾斜がT156+2の北北西引張の正断層である.断層型は,5個が正断層・8個が低角正断層で,最後の2022年5月7日M5.7のみが走向233傾斜8の低角逆断層であり,2022年5月に変化している.
 最大地震からの震央距離100㎞以内には22個のCMTがあるが,今回の連発地震が14個を占め,他の8個は2002年7月18日M5.6+ntから2008年8月5日M5.2ntの横擦断層型で今回の震源域の北東と南西方に位置しており重複していない(図470左の震央地図).1922年以降の全観測地震を含めても37個で,この100㎞震央範囲内最大地震も1980年3月3日M6.7から3月9日M5.4までの6個の連発地震であり,総地震断層面積規模はΣM6.8であった.
 CMT以前の発震機構不明震源(図470の灰色)の地震断層面積が半分以上占めており,縦断面における地震断層面積規模areaM曲線(図470右上図)では,灰色の谷部を彩色したCMTが埋めており,1994年以前に地震の発生していなかったところで発生している.
 この最大地震後の琉球海溝全域の最大地震は,今回の2022年5月9日M6.6の震央距離100㎞範囲内の1984年11月15日TrPhTw花蓮の M7.8であり(図468),沖縄海盆拡大震源帯の後に琉球海溝震源帯の地震が起こることと(月刊地震予報144),連発地震後の最大地震までの間隔が保たれば,2026年頃に琉球海溝震源帯でM8級地震の発生が危惧される.

図470.琉球海溝域沖縄海盆震源帯RifPhOkwの1922年から2022年5月までの100年間の観測地震.
 左図:震央地図の円は2022年3月17日沖縄海盆震源帯M5.9から震央距離100㎞範囲.中上図:海溝距離断面図と右上図:縦断面図の+印は同震源位置.
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4.2022年5月22日東北日本近海震源帯双葉震源区nShJFtb M6.0-ntと東日本巨大地震2011年3月11日M9.0の歪蓄積

 2022年5月22日12時24分に東北日本近海震源帯双葉震源区nShJFtbの深度5㎞(Slab上面深度‐31㎞)でM6.0-ntが鹿島小円北区の北東縁で起こった(図466).
 本地震が起こった東北日本近海震源帯nShJは,東北日本弧の上部Mantleと地殻を震源とする震源帯であり,本震源帯の上部Mantleは2021年2月13日M7.3(月刊地震予報138)と2022年3月16日M7.4(月刊地震予報151)を起こした東北前弧沖震源帯ofAcJに連続して,太平洋Slab上面と衝突している.
 東北日本近海震源帯nShJの全CMTは75個で最大は全北海道を停電にした2018年9月6日襟裳震源区の胆振地震M6.7である(月刊地震予報109).M6.0以上の最初のCMTは2011年3月12日M6.2tで,2011年3月11日の東日本巨大地震に誘導された地震が2012年3月まで続く(図471).
 今回の東北日本近海震源帯nShJのM6.0を基準にしたのM6.0以上のCMTの震源区(E襟裳震源区,Kks金華山震源区,Ftb双葉震源区)・震央距離fm・方位()・深度差/震源距離<>は;
  2022年5月22日M6.0-nt Ftb 基準
  2018年9月6日 M6.7P  E  fm659(4)/+32<658>km
  2016年11月24日M6.2-t Ftb fm45(353)/+19<49>km
  2012年4月13日M6.0T  Ftb fm19(5)/+27<33>km
  2011年3月14日M6.2+nt Ftb fm43(215)/+27<51>km
  2011年3月13日M6.2p  Kks fm146(19)/+10<146>km
  2011年3月12日M6.2t  Ftb fm47(2)/+35<59>km
 平成巨大地震に先行するCMT解は3個のみ(Ofu大船渡震源区);
  2010年11月4日M4.4-nt E  fm610(8)/+31<610>km
  2010年7月27日M5.3P  Ofu fm259(18)/+20<260>km
  2000年8月27日M4.8+pr E  fm610(9)/+25<610>km
 である.

 図471.日本海溝域の東北日本近海震源帯nShJの1922年から2022年までの100年間の観測地震.
 左図:震央地図.最上小円の円は平成巨大地震から震央距離100㎞の範囲.観測地震の震央分布の左側の文字列は震源区名.
 中図:海溝距離断面図.最上小円区の+印は平成巨大地震の震源.
 右図:縦断面図(上),時系列図(中),主歪軸傾斜方位図(下).縦断面図の文字列は震源区名.
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東北日本近海震源帯nShJの過去100年間の観測地震は631個で総地震断層面積規模ΣM7.7であり,1994年以降のCMTは147個でΣM7.2である(図471).
 最初のCMT解2000年8月27日M4.8+prから次のCMT解2010年7月27日M5.3Pの間の10年間に全く地震が起こらなかったことは,100年間の観測史上最も注目すべき出来事である.CMT再開半年後に平成巨大地震M9.0が発生している.この無CMT期以前にM6.0以上の観測地震は12個あり;
  1962年4月30日M6.5 Kks fm220(354)/+14<+220>km
  1944年2月1日M6.8  E  fm585(9)/-5<+585>km
  1937年1月20日M6.0 E  fm572(13)/+8<+572>km
  1937年1月7日M6.4  Kks fm216(23)/+8<+216>km
  1935年9月18日M6.1 E  fm607(16)/+13<+606>km
  1931年11月4日M6.5 Kj  fm303(7)/+10<+303>km
  1931年6月9日M6.0  Ftb fm39(215)/+24<+46>km
  1929年4月16日M6.1 Ftb fm44(208)/+23<+49>km
  1927年4月22日M6.0 E  fm658(10)/+37<+657>km
  1924年9月18日M6.5 Ftb fm87(248)/+44<+97>km
  1924年5月23日M6.0 E  fm645(8)/-5<+645>km
  1922年1月23日M6.5 Ftb fm82(328)/+17<+83>km
1931年11月4日M6.5以降,発生間隔が伸長し,2000年の無CMT期に到っている.地震断層面積移動平均規模areaM曲線(図471右中時系列図左端)は等比級数的減少を意味する等傾斜で減少し,2000年には作図間隔(244.7days)の3倍の移動平均期間2年間に1個のCMTもない基底に落ち込んだ.累積地震断層面積Beinoff曲線(図471右中時系列図左端)は,右上へ一定の傾斜の直線から,増加の程度を減少させ弓形の形態から増加の無い上方への直線に移行し,地震発生間隔の伸長が無CMT期に到ったことを示している.
 弾性限界を超す歪場に物体が置かれると,歪集中する箇所で破壊が起こり局所歪場を均一化して全体の強度を増大させる.最初は破壊強度の小さな箇所の小さな歪集中によって均一化が開始されるが,歪場の増大に伴い破壊強度の大きな箇所への歪集中による大きな破壊に移行する.歪の局所集中を破壊によって最大強度に達する(図472;金川,2011).

図472.三軸圧縮試機を使用した変形実験により得られた差応力(縦軸)‐歪(横軸)曲線の一例(金川,2011).
 E:弾性限界点,Y:降伏点,M:最大強度,F:破壊.
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 日本海溝域では,東北日本近海震源帯nShJが2010年に最大強度に達して地震活動を停止した後,東北日本弧沖震源帯oAcJで平成巨大地震が起こった.この巨大地震は東北日本下部地殻と太平洋Slab上面のPlate境界を50m変移させた(速報28).太平洋Slabは背後に連続する数千㎞の太平洋底が控えており,50m程度の歪は容易に蓄積できる.しかし,東北日本の下部地殻と上部Mantleの幅は数百㎞に満たないため50mの歪を蓄積することはできないものの,東北日本弧全域の下部地殻と上部Mantleが一体となりPlate境界面の歪を摩擦で支え,太平洋Plateを押え込んでいたが,限界に達して平成巨大地震M9.0が起こった.
 東北日本近海震源帯nShJの地震活動では,平成巨大地震の起こった最上小円区の中央部と南側は1944年2月1日M6.8以降地震の起こらない空白域となり,1980年からはその範囲を拡大し,両隣の鹿島小円北区と襟裳小円南区へ空白域を拡大した(図471右中の時系列図).
 平成巨大地震の謎は,1922年から巨大地震前までの総Plate運動面積規模がΣM9.0であるのに,その間に観測された総地震断層面積規模もΣM9.0で,「Plate運動による歪は地震によって解放されていたのに,平成巨大地震M9.0を起こした歪が何処に蓄積していたのか」という問題である(月刊地震予報116).1940年まで全域で活動していた東北日本近海地震帯nShJの地震活動が平成巨大地震域から遠方に退けられたのは,それまでにない大きな歪に抵抗するために近接域の歪集中域の歪も地震で解放しながら破壊強度を増大させていた事実は,平成巨大地震が100年以上前からの歪も蓄積できる特別な震源域であったこと示唆している.
 平成巨大地震の震源は海溝軸輪郭が海洋側に凸の最上小円区のほぼ中央に位置いる(図471左震央地図の円中心).海洋側に凸の海溝から沈込む海洋底Slabは,沈込に伴ってSlab面積が不足するため張力が働き(速報13速報28),島弧下部地殻と接するSlab上面が平面化するため,局所的歪集中が起き難く,巨大歪を蓄積できる.一方,海溝軸輪郭が島弧側に凸の襟裳小円区や鹿島小円区では,沈込に伴ってSlab面積が過剰になり,襞が形成され,襞の頂部のみが島弧下部地殻と接するため,接触面積が小さく大きな歪は蓄積できない.

5.2022年5月23日伊豆海溝震源帯TrPcK M6.1pへの連発地震

 伊豆海溝域鹿島小円南区の伊豆海溝震源帯南鹿島震源区TrPcKで2022年5月23日0時17分深度37㎞(Slab上面深度+17㎞) M6.1pがあった.これは2022年5月17日から開始したCMT5個の連発地震最後の最大地震である(図473).
 5月23日M6.1を基準した連発CMTの震源距離fm深度差・圧縮P主歪軸方位傾斜・地震断層の走向傾斜と型Ftは;
 2022年5月5月23日0時17分M6.1p  基準         P89+29 Ft80_71sn
 2022年5月5月18日12時52分M5.6p fm11(22)/-5<12>km  P89+21 Ft359_88rv
 2022年5月5月17日22時17分M5.6p fm20(41)/-31<37>km P89+20 Ft179_89nm
 2022年5月5月17日16時20分M5.3p fm16(11)/-8<18>km  P89+26 Ft359_89rv
 2022年5月5月17日15時4分M5.6p  fm20(24)/-4<20>km P88+17 Ft177_88nm
震央距離は20㎞以内に収まり,震源深度は4から31㎞上であるので,浅所における前震の後に基準とした最大CMTが起こった.最大CMT以前の総地震断層面積規模はΣM6.0である.発震機構型は全て逆断層p型であり,圧縮P主歪軸方位は東方88-89でPlate運動と逆方位で傾斜は17-29と大きな変化がないことから,最大CMTによっても歪は解放されておらず,より大きな地震への警戒が必要である.CMT解から算出される地震断層面傾斜は71-89とほぼ垂直で断層型は最大CMTのみが左横擦snで他は逆断層rvと正断層nmである.

 図473.伊豆海溝海溝域の2021年1月から2022年5月までの17か月のCMT解.
左図:震央地図.円は2022年5月23日伊豆海溝震源帯南鹿島震源区TrPcK M6.1pから震央距離100㎞の範囲.
中図:海溝距離断面図.
右上図:縦断面図.
右中図:時系列図.
右下図:主歪軸傾斜方位図.
+印は2022年5月23日伊豆海溝震源帯南鹿島震源区TrPcK M6.1pの震源.
数字とMは最大CMTと今回のM6.1の発生年月日と規模.
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 伊豆海溝域の2021年1月から2022年5月までの17ヶ月間のCMT解は36個あり,最大CMTは2021年11月29日伊豆海溝震源帯TrPcI M6.4Toである(月刊地震予報147).総地震断層面積規模はΣ6.9でありPlate運動面積(図473右中図のBenioff曲線下端の斜線)に対する比は0.213と小さいが,Benioff曲線には2021年8月から12月までの最初の段と2022年5月の今回の段があり,何れの段の傾斜もPlate運動面積斜線とほぼ同じである.最初の段には海溝外の最大CMTも含むが,主体は300㎞以深の深発翼震源帯にあり,Mantleの相転移と太平洋底に随行してきたMantleの太平洋Slab下端からの背弧側への吹き出しに関連している(月刊地震予報145).

6.2022年6月の月刊地震予報

 日本海溝域では,日本海溝から沈込む太平洋底を同心円状屈曲させている前弧沖震源帯でM7.4が起こり新幹線を脱線させたが,この余震活動は数か月続くと予想される.今後,前弧沖震源帯を通過した同心円状屈曲Slabの平面化に伴う地震に警戒が必要である,これらの地震の深度は今回の前弧沖震源帯より深いため今回ほどの被害は出ないであろう.
 琉球海溝域では沖縄海盆拡大期の次に予想される琉球海溝震源帯のM7.0以上の大地震を待つ状態にあり(/7052>月刊地震予報147),警戒が必要である.
 伊豆海溝域では,半年前の沈込Slab下端からの随行Mantle吹出しによる深発翼震源帯の活動の後を受けて伊豆海溝震源帯の活動が活発化しており警戒が必要である.

引用文献

 長倉三郎・井口洋夫・江沢 洋・岩村 秀・佐藤文隆・久保亮五(1998編)岩波理化学辞典.第5版,岩波書店(東京),1854p.
 宇津徳治 (2012) 地震学.第3版,共立出版(東京),376p.