17:15 〜 18:30
[SCG54-P03] 2011年東北地方太平洋沖地震後の海底上下動分布と三陸沖海溝軸近傍の隆起傾向
キーワード：GNSS-Acoustic観測、2011年東北地方太平洋沖地震、余効変動
東北大学では2012年9月以降、茨城沖から青森沖に設置した20箇所のGNSS-Acoustic観測点において準定期的な海底地殻変動観測を行ってきた。Tomita et al. (2017) は、東北沖の水平変位速度の広域的な分布を初めて明らかにし、2011年東北地方太平洋沖地震の粘弾性緩和および余効滑りを海域観測結果から議論した。水平変位についてはその後、解析手法の改良（Honsho and Kido, 2017; Honsho et al., 2019）や観測の継続により、より精度の高い結果が得られてきている。一方の上下変位については、音響測距における走時検出法の改良（Honsho et al., 2021）の結果、空間的に整合性のある結果が得られるようになり、広域的な変位場が明らかとなってきた。全体的には、海溝軸から20~30 km陸寄りを境界に、東側で隆起、西側で沈降しており、境界から離れるにつれ隆起・沈降速度が大きくなる。後述する三陸沖の観測点G06を除くと、最大隆起速度は海溝軸から約70 km海側の太平洋プレート上にある観測点G01における3.2 cm/year、最大沈降速度は海溝軸から約100 km陸側にある最も陸寄りの観測点G14における3.5 cm/yearであった。
この観測結果をAgata et al. (2019)の余効変動モデルと比較した。このモデルは、仮定する粘弾性構造、プレート境界面の摩擦特性、温度場、地震時滑り分布に基づき、2011年の地震後2.8年間の余効変動をシミュレーションしたもので、粘弾性にべき乗則を用いていることに加え、与えた条件に従い、プレート境界面における滑りや固着も再現していることに大きな特徴がある。我々の観測期間（地震後約1.5〜9.3年）と比べてモデルの計算期間は大幅に短いが、モデル変位が地震直後の大変動期を過ぎほぼ定常的となる地震後2.0~2.8年間の結果を用いて変位速度を算出した。モデルによる上下変動は概ね、海溝軸から少し陸寄りを境に海側・陸側でそれぞれ隆起・沈降を示し、海溝軸から離れるにつれて速度が大きくなっており、観測された広域変動場の特徴を極めてよく再現している。分布パターンが似ている一方で、変位速度の大きさは、モデルが観測値のおよそ2〜3倍と有意に大きかった。上下変動は概ね粘弾性緩和によると考えられることから、モデルの粘弾性構造に調整の余地があるものと考えられる。
太平洋プレート上の観測点G01以外で、1.5 cm/yearを超える有意な隆起を示したのは、三陸沖の海溝軸近傍で南北に連続して位置する3観測点G04（北緯39度34分；2.6 cm/yearで隆起）、G06（北緯39度18分；3.4 cm/year）、G07（北緯38度57分；1.9 cm/year）であった。これらの三陸沖観測点での隆起は粘弾性緩和では説明されない動きである。この局所的な隆起が観測された範囲は、mid-slope terraceと呼ばれる、水深4,500~5,000 m付近にある海溝軸と並行な細長い平坦面の分布と一致する。また、これらの観測点の陸寄りのエリアではスロー地震活動が活発であり（例えばNishikawa et al., 2019）、2015年初頭にはスロースリップが起きたことが報告されている（内田ほか、2018; Honsho et al., 2019）。海底が隆起する状況を定性的に推測すると、これらの観測点下よりdowndip側のみで滑りがある、或いはupdip側でのみ固着している（滑り欠損がある）、更にはその両方といった場合が考えられるだろう。我々のGNSS-Acoustic観測の頻度では、変位の時間分解能が十分でないため、今回得られた隆起変位がイベント的なものか、あるいは定常的なものかを判断するのは難しいが、2015年のスロースリップイベントを含め、downdip側の滑りは海溝軸まで及んでおらず、これらの観測点下付近（海溝軸から20~30 km）で止まっている可能性が示唆される。
この観測結果をAgata et al. (2019)の余効変動モデルと比較した。このモデルは、仮定する粘弾性構造、プレート境界面の摩擦特性、温度場、地震時滑り分布に基づき、2011年の地震後2.8年間の余効変動をシミュレーションしたもので、粘弾性にべき乗則を用いていることに加え、与えた条件に従い、プレート境界面における滑りや固着も再現していることに大きな特徴がある。我々の観測期間（地震後約1.5〜9.3年）と比べてモデルの計算期間は大幅に短いが、モデル変位が地震直後の大変動期を過ぎほぼ定常的となる地震後2.0~2.8年間の結果を用いて変位速度を算出した。モデルによる上下変動は概ね、海溝軸から少し陸寄りを境に海側・陸側でそれぞれ隆起・沈降を示し、海溝軸から離れるにつれて速度が大きくなっており、観測された広域変動場の特徴を極めてよく再現している。分布パターンが似ている一方で、変位速度の大きさは、モデルが観測値のおよそ2〜3倍と有意に大きかった。上下変動は概ね粘弾性緩和によると考えられることから、モデルの粘弾性構造に調整の余地があるものと考えられる。
太平洋プレート上の観測点G01以外で、1.5 cm/yearを超える有意な隆起を示したのは、三陸沖の海溝軸近傍で南北に連続して位置する3観測点G04（北緯39度34分；2.6 cm/yearで隆起）、G06（北緯39度18分；3.4 cm/year）、G07（北緯38度57分；1.9 cm/year）であった。これらの三陸沖観測点での隆起は粘弾性緩和では説明されない動きである。この局所的な隆起が観測された範囲は、mid-slope terraceと呼ばれる、水深4,500~5,000 m付近にある海溝軸と並行な細長い平坦面の分布と一致する。また、これらの観測点の陸寄りのエリアではスロー地震活動が活発であり（例えばNishikawa et al., 2019）、2015年初頭にはスロースリップが起きたことが報告されている（内田ほか、2018; Honsho et al., 2019）。海底が隆起する状況を定性的に推測すると、これらの観測点下よりdowndip側のみで滑りがある、或いはupdip側でのみ固着している（滑り欠損がある）、更にはその両方といった場合が考えられるだろう。我々のGNSS-Acoustic観測の頻度では、変位の時間分解能が十分でないため、今回得られた隆起変位がイベント的なものか、あるいは定常的なものかを判断するのは難しいが、2015年のスロースリップイベントを含め、downdip側の滑りは海溝軸まで及んでおらず、これらの観測点下付近（海溝軸から20~30 km）で止まっている可能性が示唆される。