小森纯纪(硕士二年级学生)和东京大学研究生院理科研究生院副教授安藤亮介、米乐m6官方网站研究组组长狮子仓正信(理科研究生院兼教授)、东京大学大气海洋研究所横山佑介教授和宫入洋介教授倪研究员及其团队揭示了与关东元六类似的地震1703年发生的地震(元禄型关东地震)在过去的6,300年里,在相模海槽俯冲带至少发生过5次,间隔为500至2,800年。
当海岸地下发生大地震时,地面会上升,因此过去的大地震被记录为沿海阶地和构成阶地的地层中的化石的年龄。传统上,沿海阶地的年龄是使用从天然悬崖表面获得的化石来估计的,这些化石相对容易取样,但其准确性尚未得到很好的了解。该研究团队获取并分析了50厘米分辨率的数字地形信息,以准确了解梯田的地形,然后进行了比以往更详细的钻孔测量,以准确了解梯田的地下结构。他们还从地下收集了大量贝类化石,并选择了更准确地指示隆起发生时期的样本。此外,通过使用最新的加速器质谱仪对它们进行年代测定,我们能够以更高的精度确定梯田的年龄。
基于传统年代值的国家长期评估,平均间隔约为2300年,被认为需要重新评估。
在俯冲到关东地区的板块边界,发生了震中从神奈川县到千叶县房总半岛(79级)的1923年大正关东地震(里氏79级),以及震中延伸至房总半岛东南海岸的1703年元六关东地震(里氏82级)(图1)。根据海岸地形和地质留下的大地震痕迹,认为过去曾多次发生过类似类型的地震(大正型和元禄型)。日本政府地震研究推进本部估计,元禄型关东地震大约每 2,000 至 2,700 年(平均每 2,300 年)发生一次。
当大地震发生、地面上升时,波浪边缘的海底出现在陆地上,形成沿海阶地,呈阶梯状地貌(图2)。据了解,房总半岛南部海岸也存在沿海阶地,其中四个最突出的阶地从顶部开始称为沼 I 至 IV,被认为是由反复发生的元禄型关东地震形成的。千仓地区的阶地(图3)是一个典型的例子,其形成年份已被调查并在相模海槽地震活动的长期评估中得到考虑。
阶地形成的年代是由阶地表面形成时沉积的地层(简称阶地构成层)中所含的贝类化石等生物遗存决定的放射性碳测年来估计方法。当海底突然上升时,生活在海岸沙泥中的贝类就会干涸,并保存在地质构造中(图2)。海滩不断受到海浪的冲刷,沉积在那里的地层经常受到侵蚀和沉积,因此一些地层中包括死后漂浮在海中的旧贝类,或者是从旧地层中冲走并意外地埋在这些地层中的贝类。为了准确估计阶地的形成年代,需要寻找死后原地埋藏的贝壳化石,而不是重新沉积的贝壳化石。
传统上,贝类化石是在河岸等地表被刮掉的地点(露头)进行收集和测年的,并且阶地组成层已暴露出来。然而,如果化石样本采集地点不均匀或样本数量较少,则很难排除再沉积的影响并估计沿海阶地的确切形成年龄。元禄型关东地震发生间隔的传统数值(平均2300年)也是基于在这些限制下的调查结果。
该研究小组通过在每个阶地表面的多个位置进行密集钻孔调查并从地下多个地层中采集样本,克服了传统露头调查的局限性(图4)。通过手工仔细分析获得的地层样本,我们能够弄清楚地下地层是如何在三个维度上重叠的,并且还成功地提取了大量状况良好的贝类化石。此外,使用加速器质谱(AMS)测年可以高精度地揭示他们的年龄值。结果,我们能够清楚地识别构成阶地的地质地层,估计以前不清楚的再沉积影响,并成功地更准确地估计沿海阶地的形成年龄。此外,通过在50 cm处进行高分辨率航空激光测量并分析微小地形结构,并将结果与测年结果相结合,我们发现Numa I表面内还存在另一个阶地表面,该表面之前被认为是单个阶地表面。
获得的沿海阶地的形成年龄约为距今6,300年、距今5,800年、距今3,000年、距今2,200年和公元1703年(元六关东地震),除元六关东地震阶地表面(沼四地表)外,所有阶地表面的年龄值均已更新为更年轻的(图3)。另外,得到的时间间隔最短为500年,最长为2800年。与之前估计的2000-2700年(平均约2300年)的间隔相比,这一结果表明,发生间隔最短约为1/4,且变异也较大。这表明元禄型关东地震发生的频率比之前假设的要高,而且它们的复发模式可能不像之前想象的那么有规律。此外,与新阶地表面的发现一样,未来的详细地形分析可能会发现未知大地震引起的隆起痕迹,并且仍然有可能检测到不符合常规类型的地震类型。关东地震的重复模式需要进一步调查和思考。
人们认为,以前基于沿海阶地年龄值的国家长期评估将需要审查未来地震的可能性。未来,我们将扩大调查范围,旨在阐明过去地震发生的更详细模式。我们还将进行定量研究,例如使用计算机模拟再现地震发生过程的顺序。
杂志名称:“地球与行星科学快报”5 月 16 日在线发布(计划)
论文标题:根据综合钻探调查揭示的全新世海洋阶地年龄推断关东大地震的历史
作者:小森淳纪*;狮子仓正信*;安藤良介*;横山佑介;宫入洋介