根據(jù)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(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所活斷層·地震研究中心）

根據(jù)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(chǎn)業(yè)技術(shù)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(fā)生極大改變的重大事件。特別是，位于這次破壞區(qū)域范圍內(nèi)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(fā)生過超過M 8大地震的地方，所以，這里不會發(fā)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(fā)生伴有特大海嘯的地震的可能性很高。這次地震發(fā)生后，人們經(jīng)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(fā)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(xiàn)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(qū)域在哪里？有多大規(guī)模？除了古書記載外，在這里我們試圖根據(jù)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(jù)。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(guān)于宮城近海地震的重點調(diào)查觀測”項目中，產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所和東北大學等開展的海嘯堆積物調(diào)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(nèi)陸3～4 km內(nèi)，分布著海嘯堆積物（圖1）[35]。我們把海嘯堆積物分布區(qū)假設(shè)表示為淹沒區(qū)，與在計算機上模擬發(fā)生海嘯的淹沒區(qū)的計算結(jié)果進行比較。通過幾個模式反復(fù)研究了設(shè)想海上怎樣的斷層最為合適的問題，其結(jié)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(xiàn)淹沒區(qū)，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(diào)查的情況（右上）以及獲得的地質(zhì)標本（右下）

根據(jù)堆積物調(diào)查，還探明了過去特大海嘯的重復(fù)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(nèi)，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(fù)發(fā)間隔在450～800年。所有滑動事件是否在同一破裂區(qū)域發(fā)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(jù)福島縣南相馬市獲得的樣本化石分析，都伴有同樣的環(huán)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(qū)等還沒搞清楚，但無論如何，我們根據(jù)室町時代發(fā)生的地震復(fù)發(fā)間隔，知道了下一次伴有特大海嘯的地震不管何時發(fā)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(qū)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(guān)于滑動量有各種觀測分析結(jié)果，但最大的是數(shù)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(shù)，滑動量也在數(shù)倍以上，震級更是大得多，也就是說貞觀地震規(guī)模遠比這次地震規(guī)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(jù)仙臺·石卷平原和福島縣沿岸的海嘯堆積物的調(diào)查結(jié)果得出的。如果今后在三陸海岸或茨城縣沿岸發(fā)現(xiàn)貞觀地震的海嘯堆積物的話，則其分布范圍擴大，其相應(yīng)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(qū)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(wèi)星照片的分析，隨后還進行了實地調(diào)查等。所有的結(jié)果都表明，仙臺和石卷內(nèi)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(jié)果相比較便得知，幾乎是重合的位置，咋一看兩者淹沒規(guī)模相同（圖3）。但貞觀地震時的海岸線要比現(xiàn)在的向內(nèi)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(guī)模大。不過，這里必須注意的是，這次海嘯的淹沒區(qū)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(qū)歸根到底只是根據(jù)砂層組成的海嘯堆積物看到的范圍，兩者所謂的淹沒區(qū)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(qū)[9]和海嘯堆積物（砂質(zhì)和泥質(zhì)堆積物）的分布界限位置及根據(jù)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(qū)

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(xiàn)怎樣的狀態(tài)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(yè)內(nèi)外相關(guān)研究人員開始了實地的海嘯堆積物調(diào)查。之所以沒有在地震之后立即進行實地調(diào)查，是考慮到救命優(yōu)先的受災(zāi)地的實際情況，這在學術(shù)界是有君子協(xié)定的。

這里，我們將介紹產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的部分調(diào)查結(jié)果（http：∥unit.aist.go.jp／actfault-eq／katsudo／aferc＿news／no.22.pdf）。調(diào)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?！至Ｉ皹?gòu)成，有的地方層厚達70 cm（照片1，略）。稍微進入內(nèi)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(nèi)陸方向漸漸變薄的趨勢，例如，在仙臺市若林區(qū)，位于海岸到內(nèi)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(diào)查確認在海岸附近至內(nèi)陸之間，有與層厚無關(guān)的侵蝕面或顆粒大小的變化，由不同的3～4子層構(gòu)成，可以認為，這表示了流速的變化，有可能表示著反復(fù)到來的3～4波分的海嘯波。

關(guān)于海嘯堆積物的分布，在調(diào)查了海嘯向內(nèi)陸方向的到達界限位置后，確認砂層分布于從海岸線到內(nèi)陸2～3.5 km處。還有，泥層比砂層更深入內(nèi)陸0.5～1 km，而海嘯水本身則比這更深入內(nèi)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(zhì)堆積物的到達界限更深入內(nèi)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(nèi)陸砂質(zhì)堆積物的到達界限的距離進行比較，結(jié)果大體相似，表示兩次海嘯的規(guī)?？瓷先ゴ篌w相同。但是，有無人工構(gòu)造物對海嘯淹沒會產(chǎn)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(yīng)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(nèi)陸更深入了1～2 km。以往的海嘯淹沒區(qū)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(nèi)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(qū)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(nèi)陸更深處。也就是說，貞觀地震實際上應(yīng)該是比目前認為的規(guī)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(cè)淺處就有大的滑動[10]，貞觀地震大概也可能會發(fā)生同樣的現(xiàn)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(yù)測M9地震規(guī)模和發(fā)生的時間，但如果設(shè)想貞觀地震再次發(fā)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(fā)生伴有大海嘯的地震。

經(jīng)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(shè)想更大規(guī)模震源的動向。但是，若沒有具體的根據(jù)，盡管震源很大，卻只會對社會造成無益的不安。為了評價發(fā)生頻率極低的特大地震或海嘯的可能性，運用地形和地質(zhì)學方法，探明過去數(shù)千年間發(fā)生過怎樣的現(xiàn)象是非常重要的。但是，僅憑調(diào)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(fā)現(xiàn)的那樣，僅僅是關(guān)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(fā)生的現(xiàn)象和正在進行中的現(xiàn)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(chǔ)上，就有可能根據(jù)過去預(yù)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(diào)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(diào)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(shù)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(shù)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(xiàn)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