京都大学防灾研究所宫崎天文台助理教授山下佑介、米乐m6官方网站高级研究员井木敬、北海道研究机构首席研究员加濑嘉宏领导的研究小组，利用了浅源慢地震和人工地震波的海底地震观测结果板块边界的位置信息，我们为1662年日向滩地震构建了一个新的断层模型，据说这是日向滩海有史以来最大的地震之一。宫崎县沿海海啸沉积物的调查结果评估了这个故障模型。并利用断层模型模拟海啸洪水，首次科学论证了1662年日向滩地震为M级79级特大地震的可能性。这项研究的结果将为国家政府和日向滩沿岸地方政府的地震和海啸防灾提供有用的基础信息。
此项研究的部分成果将于2022年12月15日发表在国际学术期刊《纯粹与应用地球物理学 (PAGEOPH)
概览图
九州东部的日向滩是每隔几十年就会发生一次 M7 级俯冲带地震的地区。 1662 年日向滩地震（当地称为 Todokoro 地震）的震级估计为 M76，是该地区最大的地震之一。这次地震的特点是“强烈震动”和“大海啸”，这是日向滩地区100年来从未经历过的。针对这次地震提出了几种断层模型，但没有一个模型可以解释地震和海啸，而且这次地震的细节尚不清楚。 Utsu（1999）根据Usami（1996）的描述估计这次地震的震级为M76，但这是一场早于现代地震仪观测的地震，这是根据历史书籍中的损害描述进行的估计。另外，也没有说明计算依据，所以M76的震级可以说没有多少科学依据。因此，弄清这次地震的具体情况，不仅是从科学认识日向滩地震活动的角度出发，也是从沿海地震和海啸防灾的角度出发的问题。
2011 年东北太平洋海岸地震是研究这次地震的动力。这次地震还具有强烈震动和大海啸的特点。 9级地震规模如此之大的原因之一是它们发生在浅板块边界。慢地震已受到牵连。大地震与慢地震之间的关系目前正在引起世界各国的关注和研究。在日向滩，利用海底地震仪对浅层慢地震的观测研究取得了进展，其特征也逐渐清晰。
基于这样的背景，我们基于海底地震观测研究结果和板块边界位置信息等最新知识，构建了新的断层模型，以验证“日向滩浅层慢震震中可能是1662年日向滩地震特大海啸的震源区”这一假说。利用该断层模型模拟洪水并进行了现场调查为了了解海啸沉积物的影响，我们重新评估了 1662 年日向滩地震，旨在澄清整体情况。该研究项目于2017年被选为JSPS科学研究补助金（C），一直持续到今年。
·故障模型
在构建断层模型时，我们使用了日向滩最新的地球物理知识，包括最近海底地震观测揭示的浅层慢地震的活动状态、人工地震波获得的板块边界深度信息以及磁异常图估计的俯冲海山位置。我们还参考了历史书籍中的损坏情况（图1）。该模型由引起地震特有的强烈震动的最深断层 (1)、作为该断层浅层延伸的断层 (2) 以及作为与大海啸相关的浅层慢地震震中的断层 (3) 组成。 ①、②断层为近100年M7级断层板块边界地震发生。由于靠近陆地，会产生强烈的地震运动。断层③通常是浅层慢震的震中区，但根据2011年东北太平洋海岸地震的知识，我们将其设定为当大地震发生时，断层会快速滑动，滑动量比断层①和②大数倍。由于该断层③的深度较浅，可以说比更深的断层①更容易引发海啸。我们比较了 Hatori (1985) 和 Tsuji 等人先前研究中报告的海啸淹没高度。 (2018)利用海啸模拟获得的沿海地区海啸高度，通过反复试验确定断层长度和断层滑移量，以尽量减少差异。结果，断层长度约为80 km，断层①、②、③上的滑动量分别为2 m、4 m、8 m。
[图1] 1662年日向滩地震的估计断层模型
黑色矩形①至③表示本研究构建的故障模型。图中红色星星为1923年以来M7级板块边界地震的震中（日本气象厅目录），紫色虚线为板块边界位置等高线（Nakanishi等，2018），灰色区域为大地震震中区，包括1968年Hyuganada地震（Yagi等，1998）以及1996年10月和12月地震（八木等人，2018）。 （1999）和红色圆圈表示浅层慢地震的震中（Yamashita et al，2015；2021）。
·海啸沉积物调查
我们调查了 2017 年至 2020 年宫崎县沿海低地是否存在海啸沉积物（图 2）。首先，我们使用一种称为土壤探针的简单挖掘工具进行了初步调查。从宫崎县延冈市北浦到串岛市共调查了62个调查点，其中调查了3个。活动押金获得批准。为了了解这三个地点的事件沉积物的特征和分布，我们使用一种称为手钻的挖掘工具进行了调查，该工具可以收集直径约 5 厘米的样本。结果，在日南市公明发现的事件沉积物床上用品分级的沙子组成，越靠近陆地越薄、越细，分布在大范围的低地。由于是在地表以下1m深度处观测到的，因此推测该事件发生在数百年前。此外，我们还收集了可能作为其来源的事件沉积物、河床沙和海滩沙的地质样本，并进行了粒度分析和显微观察等实验室分析。结果发现，事件沉积物的粒度组成与河床沙不同，但与科明海岸的海滩沙相似，并且事件沉积物和海滩沙中含有贝壳碎片。根据这些结果，估计事件沉积物是由向陆流输送的海滩沙沉积而成的。考虑到形成年代，事件沉积物被认为是1662年日向滩地震海啸形成的海啸沉积物（图3）。
【图2】海啸沉积物调查现场
[图3]海啸沉积物示例（日南市古明市）
·海啸洪水模拟
我们进行了海啸淹没模拟，看看我们构建的断层模型是否可以解释这个海啸沉积物，结果表明，1662 年日向滩地震引发的海啸淹没了发现海啸沉积物的地区，这大致解释了调查结果（图 4）。
从断层模型得到的地震震级为M79，表明1662年日向滩地震可能是M8级特大地震。为了解释1662年日向滩地震的强烈震动和大海啸，人们表明，除了过去100年来发生过M7级板块边界地震的断层①和断层②之外，震中区域还需要是断层③，这是浅层慢震的震源区。也就是说，浅源慢震震中区可以成为海啸波源区的假说得到了支持。
在这项研究中，山下负责研究规划以及利用地球物理知识监督和构建断层模型，井木负责海啸淹没模拟，加濑负责调查海啸沉积物。此外，Iogi、Yamashita 和 Kase 撰写了一篇论文，作为这项研究成果的一部分。这项研究的部分成果反映在国家地震研究推进本部（地震本部）于2022年3月发布的《日向滩及南西群岛海沟周边地震活动的长期评估（第2版）》中。
[图4]海啸淹没模拟结果
1662 年日向滩地震在日南市古名引发的海啸淹没的模拟结果。颜色表示洪水的深度。粉色圆圈表示已确认海啸沉积物的位置，×标记表示未确认海啸沉积物的位置。计算中删除了堤坝等人造结构。据计算，第一波，即最大的波浪，将在大约25分钟内到达该地区，海啸袭击海岸的高度约为11米。 （部分修改自 Ioki 等人 (2020)）
2011 年东北太平洋沿岸发生地震后，人们强烈认识到需要重新考虑俯冲带区域可能发生的最大地震。这项研究的意义在于，它颠覆了日向滩海最大地震级M8级地震不会发生的普遍认知，首次从科学角度证明了M8级特大地震也可能发生，对于日向滩沿岸地震和海啸的防灾对社会具有重要意义。此外，在历史地震研究中，为了解释大海啸，断层被延伸到浅层板块边界，但对于为什么允许该位置的断层滑动的科学依据还没有进行充分的讨论。这项研究与以往研究的不同之处在于，它纳入了这样的假设：浅层慢地震的震中在发生大地震时会导致地震滑移和海啸。这一假设在 2011 年东北太平洋沿岸发生地震后成为可能，当时对引发巨大海啸的浅板块边界的观测研究得到了重申并急剧加速。其主要原因是日向滩海是世界上浅板块边界慢地震研究正在进行的地区之一。
然而，构建1662年日向滩地震的断层模型仍有许多问题需要解决。海啸淹没模拟仅在日南市古明市这一发现海啸沉积物的地区进行。目前可用于验证的数据较少，且断层模型参数设置（断层长度、滑移量等）存在较大不确定性，因此需要通过包括其他有历史记录的地区的海啸淹没模拟来进行验证。今后，有必要提高断层模型的精度，明确M8级地震的整体情况，以便通过海啸洪水模拟来解释神社残留的历史记录和现场调查数据。我们还需要进一步推进地质调查。尤其是在调查海啸沉积物时，宫崎县内具备适宜环境的地方很少，这就凸显了调查的难度。我们需要调查更多地点并寻找踪迹。此外，从地震发生的长期预测角度来看，弄清楚1662年日向滩地震之前M8级大地震的发生时间及其发生的历史也很重要。
由于1662年日向滩地震（被认为是M8级特大地震）的完整情况尚不清楚，我们将继续进行调查和研究。下次M8级地震发生时，预计损失将是巨大的。需要在地震发生前加快研究和调查，并与地方政府和私营部门合作建立调查体系。
本研究是在JSPS科学研究补助金JP17K01328（代表人：山下佑介）基础研究（C）“浅源慢震区是海啸源区吗？1662年日田地震海啸的地球物理和地质验证”下进行的。
[研究组成员]
- Yusuke Yamashita，京都大学防灾研究所地震灾害研究中心助理教授，宫崎天文台海洋地震研究区
- Keii Ioki，米乐m6官方网站日本地质调查局活断层和火山研究部首席研究员
- Yoshihiro Kase，北海道国家研究机构工业技术与环境研究总部能源环境与地质研究所研究主任
我从学生时代起就一直在日向滩进行地震研究，1662年的日向滩地震是一场充满许多谜团的地震。 2015年我来到宫崎天文台时，那里是一个可以在家乡进行研究的环境，我通过邀请两位在北海道有地震研究经验的同学参与联合研究来开始研究。调查海啸沉积物比我想象的要困难得多，但在我为所取得的成果感到欣慰的同时，我也感到这些成果将反映在长期评估中，并对社会产生巨大影响。今后，我想面向日向滩（山下洋介）进一步推进研究。
标题：1662 年日本宫崎县日向滩地震引发的海啸的影响。
作者：Kei Ioki、Yusuke Yamashita、Yoshihiro Kase
发表于杂志：纯粹与应用地球物理学 ( https://doiorg/101007/s00024-022-03198-3 )