日本關于2011年東北地方太平洋近海地震的研究報告（一）2011年日本東北地方太平洋近海地震（M9.0）概況＊

海野德仁

（日本東北大學理學研究所地震·火山噴發預報研究觀測中心）

日本關于2011年東北地方太平洋近海地震的研究報告（一）2011年日本東北地方太平洋近海地震（M9.0）概況＊

海野德仁

（日本東北大學理學研究所地震·火山噴發預報研究觀測中心）

1 主震

2011年3月11日日本當地時間14時46分，發生了以宮城縣近海為震中的M9.0東北地方太平洋近海地震。其后，特大海嘯襲擊了東北地方太平洋沿岸。根據震源區和機制解等的分析確定，這次地震是在俯沖的太平洋板塊和陸地板塊邊界發生的板間地震。是與1978年宮城縣近海地震（M7.4）明顯不同的強震動，震動持續了2.5～3min左右。這次地震的破裂起始點被認定在2天前的3月9日11時45分的宮城縣近海的地震（M7.3）的震源區西南端附近。該7.3級地震是前震。

2 余震活動

觀測到主震發生后非常活躍的余震活動。余震區為巖手縣中部近海到茨城縣近海的南北450 km，東北日本弧的太平洋沿岸到日本海溝的東西200 km的廣大范圍（圖1）。氣象廳把圖中粗線框內發生的地震定為余震，并監測余震活動的移動情況。實心圓是根據機制解確定的在板塊邊界發生的狹義上的余震。主震29min后發生的茨城縣近海的余震（M 7.7）是至6月18日期間的最大余震。三角是3月11日發生的具有正斷層型地震機制解的外部隆起的地震（M 7.5）。空心圓是4月7日宮城縣近海的板內地震（M7.1）。星號是4月11日發生的福島縣南部正斷層型內陸地震（M7.0）。這些都應該是廣義上的余震，是因主震發生而誘發的地震活動。

3 主震發生時的同震滑動

把從日本海溝向西俯沖的太平洋板塊和陸地板塊的邊界面作為斷層面發生的這次地震，在非常大的范圍內發生了大滑動。可以根據地震波形數據、GPS數據、海嘯數據、InSAR數據等來推斷斷層面（板塊邊界面）上地震發生時的同震滑動的空間分布。也會因解析方法不同而獲得不同的滑動量分布。如果從這次地震報告的地震發生時的同震滑動的空間分布來看，最大滑動量的絕對值是有差異的，但幾乎所有研究結果都表明，最大滑動是在日本海溝附近的陸地區域。這里列舉一例，將陸上的GPS數據和海底地形變數據綜合求得的地震發生時的同震滑動如圖2所示[2]。最大滑動量約為30m，在從破裂起始點到日本海溝陸側的東西約100 km、南北約400 km區域，獲得了10m以上的同震滑動。還有，就連在設想的宮城縣近海地震的區域（宮城縣近海金華山近海）也得到了10m以上的地震發生時的同震滑動。如果這些結果正確的話，就可以認為由于東北地方太平洋近海地震，設想的宮城縣近海地震的凹凸體已被破壞。但是，這次地震發生時的同震滑動量是非常大的，如果沒有搞清楚設想的宮城縣近海地震的凹凸體在地震發生時同震滑動量與其周圍的穩定滑動區域的滑動量的關系是發生怎樣變化的，那么要預報這個宮城縣近海地震是很困難的。近地強震波形、遠地震波形等的分析結果，也都同樣推斷出日本海溝陸地區域的大滑動量。另外，根據海嘯淹沒區分布來推斷的地震發生時的同震滑動分布[3]，也獲得了從巖手縣北部到福島縣南部的日本海溝陸地區域發生了大滑動的結果。

圖1 主震及余震的震中分布圖[對氣象廳[1]的圖件進行了部分修改]。該圖給出了3月11日至6月8日間M5以上的余震。粗線框內為氣象廳設定的余震區，實心圓為板塊邊界發生的余震，其他為廣義上的余震

4 震后變化

引發大地震的斷層面在地震后長時間內緩慢滑動的現象叫做震后滑動。國土地理院[4]通過GPS觀測點觀測到近年的大地震（例如，1994年三陸近海M 7.6地震和2003年十勝近海M 8.0地震）發生之后，都出現了震后滑動現象。根據這次地震主震發生后到6月13日的GPS數據，可知震后最大水平位移量約達61 cm，由斷層面推斷的滑動量約為200 cm，這相當于發生了一個MW8.46的地震。圖3給出了由GPS連續觀測數據推斷出的主震發生時的同震滑動（粗線）和震后滑動（細線）的分布情況。地震發生時的同震滑動和震后滑動空間上不重合，即呈現相補的空間分布。還有，地震發生時的同震滑動深大約50 km，震后滑動深達約100 km。這意味著對于震后滑動這樣的時間常數的滑動來說，可見深達100 km左右的相當于板塊邊界的固著狀態。

圖2 根據陸地GPS數據及海底地形變數據推斷的板塊邊界上的同震滑動[1]。日本海溝陸地一側可見大的滑動（原圖為彩圖）

5 誘發地震

由于M9.0特大地震發生在板塊邊界，因而日本列島及周邊區域發生了各種地殼活動現象。前面提到的3月11日的外部隆起的地震（M 7.5）和4月7日的板內地震（M7.1），都是由于太平洋板塊內部應力場急劇變化引發的誘發地震。還有，由于陸側板塊內部也受到了影響，所以，3月12日在長野縣北部也發生了M 6.7地震，最大烈度6度強；3月15日在靜岡縣東部發生了M 6.4地震，最大烈度6度強。在主震發生之后，我們在內陸部分發現了一些開始明顯地震活動的區域，其中，4月11日發生的M 7.0福島縣南部地震，其后也持續發生了活躍的余震活動，當地還造成災害。我們認為，這些內陸誘發地震的發生機制與地殼流體的存在有關，今后有必要在各個地區開展詳細的研究。在海溝型特大地震與內陸地震連動方面，曾經有1896年6月15日明治三陸地震（M8.2）和同年8月31日的陸羽地震（M 7.2）。這次地震發生之后，陸羽地震時曾經活動過的千屋斷層及附近沒有發現地震活動的明顯變化。但在秋田縣中部，發生1914年仙北地震（M 7.1）的附近和森吉山（第四紀火山）周圍，地震活動開始活躍。日光白根山、燒岳·乘鞍岳、箱根山、伊豆大島、新島·神津島火山地區的地震活動也開始活躍[5]。

6 前震

主震發生的前兩天即3月9日，我們觀測到了在宮城縣近海發生的M7.3的板間地震，最大烈度5度弱，其后兩天間余震活動的b值為0.42，比M7.3地震發生前的b值0.61小一些[6]。有關三陸近海地震活動的b值特征的調查結果表明，3月9日余震活動的b值小也可能就是海溝附近的地震發生場的特征[7]。我們還發現，在根據陸地GPS數據和海底水壓儀數據推斷的前震的震源斷層方面，前震后10小時間余震活動活躍，但其后的10小時間，余震活動向南側擴展，其后余震活動繼續擴大，直至兩天后的3月11日M9.0地震發生為止。這些都表明，前震發生后的震后滑動向南側發展，在滑動的前端部分發生應力集中，使余震活動擴大[8]。

摘譯自：日本地震學會ニュースレター.2011，23（2）：2-6

（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）

P315；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.08.001

2012-02-15。

[1]気象庁.「平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震」について（第47報）.http：∥www.jma.go.jp／jma／press／1106／08b／kaisetsu201106081030.pdf.2011

[2]Iinuma T.Coseismic slip distribution of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake（M9.0）estimated based on GPS data was the asperity inmiyagi－oki ruptured？.Earth Planets Space，2011，63，Special Issue.

[3]今村文彥ほか.津波発生のメカニズム“津波浸水域を再現出來る波源モデルの検討”.東北大學による東日本大震災3ヶ月後報告會.http：∥www.dcrc.tohoku.ac.jp／surveys／20110311／docs／20110610＿1－1＿imamura.pdf.2011

[4]國土地理院.電子基準點（GPS連続観測點）データ解析による地震後の変動と滑り分布モデル（暫定）.http：∥www.gsi.go.jp／cais／topic110314－index.html.2011

[5]岡田義光.東北地方太平洋沖地震について（速報）.http：∥www.bosai.go.jp／news／oshirase／20110323＿01.pdf.2011

[6]小原一成ほか.2011年東北地方太平洋沖地震地震活動の概要と陸域地震観測の狀況.東京大學地震研究所第892回談話會資料.http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp／eqvolc／201103＿tohoku／danwakaishiryou／.2011

[7]東北大學地震·噴火予知研究観測センター.第191回地震予知連絡會資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／191.pdf.2011

[8]東北大學地震·噴火予知研究観測センター.第190回地震予知連絡會資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／190.pdf.2011