[U-02] 2011年東北地方太平洋沖地震から10年―地球科学の到達点

[U02-02] 2011年東北地方太平洋沖地震の津波波源

★招待講演

*佐竹 健治¹、藤井 雄士郎² (1.東京大学地震研究所、2.建築研究所国際地震工学センター)

キーワード：東北地方太平洋沖地震、津波、日本海溝、明治三陸地震

2011年東北地方太平沖地震については，地震波・測地・津波データなどに基づいて数多くのすべり分布モデルが提案されている．いずれも最大すべりは宮城県沖の震央付近（北緯38度付近）に位置しており，多くのモデルの北限は北緯39度付近である．一方で，沿岸における津波の高さは，約100 kmも北の岩手県宮古市付近（北緯39.5度）で最大であった．

Satake et al. (2013，BSSA)は，海底水圧計・GPS波浪計・沿岸の水位計などに記録された津波波形について，すべり分布の空間分布に加えて時間変化も推定するインバージョンを実施した．その結果は，震央近傍の海溝軸付近で巨大なすべり（最大69 m）が発生し，それが海溝沿いに北へ向かって伝播したことを示した．そして，岩手県沿岸で津波の高さが最大になった原因は，波源域北部（北緯39.5 – 40度）の海溝軸付近で遅れて発生したすべりであるとした．

津波波形インバージョンは海面（海底面）の水位変化の時空間分布を明らかにするが，その原因までは特定できない． Tappin et al. (2014, Marine Geology) は，岩手県沿岸の大きな津波の原因は，海底地すべりであると主張している．彼らの解析では，地震から135 秒後に，日本海溝沿いの北緯39.5度付近で長さ40 km，幅約20 kmにわたって厚さ2 kmの斜面が約100 m程度上下（回転）し，それによって移動した海底地すべりの総体積は500 km³という．一方で，Fujiwara et al. (2017, GRL) は，地震前後の海底地形の相違から，北緯39.5度の海溝軸付近では，震央付近（38 – 38.5度）で検出されたような大規模な（20 m以上の）水平変動は検出されないとした．Yamazaki et al. (2018, JGR)は遠地地震波に基づくモデルからスタートし，津波データ（波形，沿岸における高さ）を満たすように改良した結果，Satake et al.と同様に北緯39.5度付近の海溝軸まですべりが伸びているモデルを得た．さらに，このモデルでも，遠地の地震波や陸上，海底の地殻変動データを再現できることを示した．すなわち北緯39.5度付近の海溝付近のすべりは，地震波や地殻変動データからは解像できないとした．

岩手県沖の日本海溝付近では， 1896年明治三陸津波地震が発生している．三陸沿岸では1896年と2011年の津波高さはほぼ等しいの対し，北海道（花咲）や東北南部（鮎川），関東（銚子）での津波波形は2011年がずっと大きかった．この違いは，1896年の津波波源が2011年よりもやや陸よりで，プレート境界のやや深部（3.5 – 7 km）であったとすると説明できる．すなわち，1896年，2011年ともに海溝軸付近のすべりが津波地震を発生したが，その深さには違いがあったと考えられる (Satake et al., 2017, Geoscience Letters)．