根據海嘯堆積物研究869年貞觀地震和2011年東北地方太平洋近海地震

宍倉正展

（日本產業技術綜合研究所活斷層·地震研究中心）

根據海嘯堆積物研究869年貞觀地震和2011年東北地方太平洋近海地震

宍倉正展

（日本產業技術綜合研究所活斷層·地震研究中心）

引言

2011年東北地方太平洋近海地震對眾多地震學者來說，是一個令其觀念發生極大改變的重大事件。特別是，位于這次破壞區域范圍內的日本海溝南部的板塊邊界，是一個迄今為止幾乎未知有發生過超過M 8大地震的地方，所以，這里不會發生大地震的觀念也改變了。但是另一方面，很早以前大家都知道，宮城縣或福島縣沿岸以往發生伴有特大海嘯的地震的可能性很高。這次地震發生后，人們經常提到869年的貞觀地震，認為貞觀地震與這次地震很像。本文想說明一下這次地震之前發生了什么？貞觀地震與這次地震有何類似之處等問題。

1 869年貞觀地震

869年貞觀地震是記載于六國史之一的日本三代實錄中的地震。當時記載，貞觀11年5月26日（太陽歷869年7月9日），陸奧國（即現在的福島、宮城、巖手、青森四縣）大晃，很多房屋倒塌，海嘯逼臨城下，一片汪洋等。這里所說的城下，很可能就是當時的國府多賀城。從多賀城看去，仙臺平原已成一片汪洋的樣子。這樣來看，與這次地震造成的海嘯情況是很相似的。

這個歷史上的貞觀地震從古代就盡人皆知。但實際上它是一個怎樣的地震呢？破裂區域在哪里？有多大規模？除了古書記載外，在這里我們試圖根據地層記錄下的海嘯痕跡（海嘯堆積物），來尋找貞觀地震的證據。這種嘗試大約是從20年前開始的[1－2]。在2005年至2009年進行的文部科學省的“關于宮城近海地震的重點調查觀測”項目中，產業技術綜合研究所和東北大學等開展的海嘯堆積物調查，搞清了貞觀地震的海嘯淹沒范圍，在仙臺平原、石卷平原，從當時的海岸線到內陸3～4 km內，分布著海嘯堆積物（圖1）[35]。我們把海嘯堆積物分布區假設表示為淹沒區，與在計算機上模擬發生海嘯的淹沒區的計算結果進行比較。通過幾個模式反復研究了設想海上怎樣的斷層最為合適的問題，其結果顯示，在宮城縣至福島縣之間的板塊邊界長200 km以上、寬100 km以上的斷層滑動7m以上時，可以再現淹沒區，推定矩震級為8.4以上（圖2）[67]。這些都是在2011年3月11日地震之前推斷的貞觀地震的地震圖像。

圖1 仙臺平原869年貞觀地震造成的海嘯堆積物分布（左）和挖掘調查的情況（右上）以及獲得的地質標本（右下）

根據堆積物調查，還探明了過去特大海嘯的重復性[8]，確認廣泛存在著在貞觀地震之前的至少有2層，其后也有至少1層的海嘯堆積物，即在過去的約2 500年間，包括貞觀地震在內，至少有4次特大海嘯淹沒過仙臺或石卷平原。歷史上能與這次地震作對比的，只有869年的貞觀地震。但當我們進行了詳細的各事件的年代測定后認為，復發間隔在450～800年。所有滑動事件是否在同一破裂區域發生的情況還不太清楚，但至少明確了貞觀地震和這次之前，根據福島縣南相馬市獲得的樣本化石分析，都伴有同樣的環境變化，有可能是同一類型的地震。雖然貞觀地震后的海嘯源區等還沒搞清楚，但無論如何，我們根據室町時代發生的地震復發間隔，知道了下一次伴有特大海嘯的地震不管何時發生也沒什么奇怪的。

2 與2011年東北地方太平洋近海地震的比較

眾所周知，東北地方太平洋近海地震的震源區為，從三陸近海至茨城縣近海之間，沿日本海溝的板塊邊界長約500 km，寬約200 km的范圍。關于滑動量有各種觀測分析結果，但最大的是數十米，震級為9.0。將其與上述貞觀地震的斷層模式進行簡單比較的話，長度和寬度都是貞觀地震的倍數，滑動量也在數倍以上，震級更是大得多，也就是說貞觀地震規模遠比這次地震規模小得多。但值得注意的是，我們目前知道的貞觀地震的震源模式，畢竟只是根據仙臺·石卷平原和福島縣沿岸的海嘯堆積物的調查結果得出的。如果今后在三陸海岸或茨城縣沿岸發現貞觀地震的海嘯堆積物的話，則其分布范圍擴大，其相應的斷層模式也將擴大，斷層有可能分別延伸到三陸近海和茨城縣近海，長度可能接近這次地震的震源。

其次，再比較海嘯淹沒區的情況。在東北地方太平洋近海地震中，首先給出的是國土地理院等空中照片或衛星照片的分析，隨后還進行了實地調查等。所有的結果都表明，仙臺和石卷內陸4～5 km的范圍被淹沒。將其淹沒界限與貞觀地震計算的淹沒結果相比較便得知，幾乎是重合的位置，咋一看兩者淹沒規模相同（圖3）。但貞觀地震時的海岸線要比現在的向內陸深入大約1 km，所以，如果從海岸線看淹沒距離的話，這次海嘯的淹沒規模大。不過，這里必須注意的是，這次海嘯的淹沒區是以實際海嘯到達的范圍來界定的，而貞觀地震的海嘯淹沒區歸根到底只是根據砂層組成的海嘯堆積物看到的范圍，兩者所謂的淹沒區是不同的。

圖3 位于仙臺平原中～北部的2011年東北地方太平洋近海地震的海嘯淹沒區[9]和海嘯堆積物（砂質和泥質堆積物）的分布界限位置及根據海嘯堆積物分布推斷的869年貞觀地震的海嘯浸水計算的淹沒區

那么，這次海嘯是不是也生成了作為地層觀察到的那種堆積物？它又呈現怎樣的狀態和分布呢？對于這一點我們必須加以確認。地震大約1個月后，業內外相關研究人員開始了實地的海嘯堆積物調查。之所以沒有在地震之后立即進行實地調查，是考慮到救命優先的受災地的實際情況，這在學術界是有君子協定的。

這里，我們將介紹產業技術綜合研究所的部分調查結果（http：∥unit.aist.go.jp／actfault-eq／katsudo／aferc＿news／no.22.pdf）。調查顯示，這次地震的海嘯也在仙臺·石卷平原大范圍地留下了堆積物。這些海嘯堆積物在靠近海岸的地方，主要是由從海濱沖來的中粒～粗粒砂構成，有的地方層厚達70 cm（照片1，略）。稍微進入內陸，則是由砂層和覆蓋砂層的泥層組成（照片2，略）。砂層的厚度有向內陸方向漸漸變薄的趨勢，例如，在仙臺市若林區，位于海岸到內陸2.8 km的地方，砂層厚僅為1 cm（照片3，略），取而代之的泥層相對變厚，位于同一地點的泥層厚是2 cm。還有，砂層不是簡單的一層，調查確認在海岸附近至內陸之間，有與層厚無關的侵蝕面或顆粒大小的變化，由不同的3～4子層構成，可以認為，這表示了流速的變化，有可能表示著反復到來的3～4波分的海嘯波。

關于海嘯堆積物的分布，在調查了海嘯向內陸方向的到達界限位置后，確認砂層分布于從海岸線到內陸2～3.5 km處。還有，泥層比砂層更深入內陸0.5～1 km，而海嘯水本身則比這更深入內陸0.5～1 km（圖3）。也就是說，對于國土地理院等給出的這次海嘯淹沒范圍[9]來說，也許比砂質堆積物的到達界限更深入內陸1～2 km。

把貞觀海嘯和這次海嘯各自所處時代的海岸線到內陸砂質堆積物的到達界限的距離進行比較，結果大體相似，表示兩次海嘯的規模看上去大體相同。但是，有無人工構造物對海嘯淹沒會產生很大影響，所以，在同樣條件下很難做出嚴格的比較。倒是應重視的一個事實就是，這次海嘯堆積物的到達界限比貞觀地震向內陸更深入了1～2 km。以往的海嘯淹沒區是通過地層可以確定的位置來推斷的，實際上是到達了更向內陸深入的地方，這種情況在1952年、2003年十勝近海地震和1993年北海道西南近海地震、2004年蘇門答臘近海地震中都曾觀測到，這次海嘯也對其重新確認。

在推斷貞觀地震斷層模式方面，目前都是把海嘯堆積物的分布作為淹沒區來進行海嘯淹沒計算的，但實際上我們有必要考慮到會淹沒至內陸更深處。也就是說，貞觀地震實際上應該是比目前認為的規模更大的地震。例如，這次地震中，一些觀測、分析實例表明，板塊邊界的海溝一側淺處就有大的滑動[10]，貞觀地震大概也可能會發生同樣的現象。

3 今后的目標

東北地方太平洋近海地震和貞觀地震有可能是很相似的地震。雖然事先還無法準確預測M9地震規模和發生的時間，但如果設想貞觀地震再次發生的話，至少可以有思想準備，在宮城縣或福島縣沿岸任何時候都有可能發生伴有大海嘯的地震。

經歷了這次M9的特大地震后，人們希望今后不能總是“意料之外”，目前正趨于在日本各地設想更大規模震源的動向。但是，若沒有具體的根據，盡管震源很大，卻只會對社會造成無益的不安。為了評價發生頻率極低的特大地震或海嘯的可能性，運用地形和地質學方法，探明過去數千年間發生過怎樣的現象是非常重要的。但是，僅憑調查海嘯堆積物是不能完全搞清楚的，我們還必須認識到，我們所知道的過去的信息只是極少的一部分，就像我們觀察伴隨這次海嘯的堆積物所發現的那樣，僅僅是關于過去地層的信息，還有很多東西不得而知。為了稍稍減少“意料之外”，我們要準確了解這次已發生的現象和正在進行中的現象，并進行正確解釋，這一點很重要。這就是要把了解過去作為線索，在此基礎上，就有可能根據過去預測未來。

摘譯自：日本地震學會ニュースレター.2011，23（3）：18-25

（北京市地震局 彭巖 譯；盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

[1]阿部壽，菅野喜貞，千釜章.仙臺平野における貞観11年（869年）三陸津波の痕跡高の推定.地震2輯，1990，43：513-525

[2]Minoura K，Nakaya S.Traces of tsunami preserved in inter-tidal lacustrine andmarsh deposits：Some examples from northeast Japan.Journal of Geology，1991，99：265-287

[3]澤井祐紀，宍倉正展，岡村行信，ほか.ハンディジオスライサーを用いた宮城県仙臺平野（仙臺市·名取市·巖沼市·亙理町·山元町）における古津波痕跡調査.活斷層·古地震研究報告，2007，7：47-80

[4]澤井祐紀，宍倉正展，小松原純子.ハンドコアラーを用いた宮城県仙臺平野（仙臺市·名取市·巖沼市·亙理町·山元町）における古津波痕跡調査.活斷層·古地震研究報告，2008，8：17-70

[5]宍倉正展，澤井祐紀，岡村行信，ほか.石巻平野における津波堆積物の分布と年代.活斷層·古地震研究報告，2007，7：31-46

[6]佐竹健治，行谷佑一，山木滋.石巻·仙臺平野における869年貞観津波の數値シミュレーション.活斷層·古地震研究報告，2008，8：71-89

[7]行谷佑一，佐竹健治，山木滋.宮城県石巻·仙臺平野および福島県請戸川河口低地における869年貞観津波の數値シミュレーション.活斷層·古地震研究報告，2010，10：1-21

[8]宍倉正展，澤井祐紀，行谷佑一，ほか.平安の人々が見た巨大津波を再現する─西暦869年貞観津波─，AFERCニュース，2010，16：1-10.http：∥unit.aist.go.jp／actfault-eq／katsudo／aferc＿news／no.16.pdf

[9]國土地理院.津波浸水概況図？2011.http：∥www.gsi.go.jp／common／000060133.pdf

[10]Fujii Y，Satake K，Sakai S，et al.Tsunami source of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku，Japan Earthquake.Earth Planets and Space，in press.2011

P315.9；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.09.002