2003年宮城県沖の地震 ─震源過程・強震動・被害─

2003年05月31日
2003年06月06日
2003年06月26日

• 震源過程（暫定版）

  震源（破壊開始点）はHi-netの速報値，断層面は EIC地震学ノート No.135 を参考に南北走向の高角逆断層（走向：190°，傾斜：72°）と決めた． 波形記録を利用した観測点（KiK-net地中記録13点）と断層面の地表投影を図１ に示す．

  

  図１．観測点および仮定した断層面．

  図２に結果のすべり分布を示す（左が北，上が断層上端，上盤側のすべり）。 この結果によれば，破壊開始点★付近に1.5m程度 のすべりを生じ，そこから北の方向に主に破壊が伝播して，やや深い部分に最大 すべり約2mのアスペリティを生じたと考えられる． 全体の地震モーメントは5.2×10¹⁹Nm（Mw 7.1）． 断層面積を900km²とすると平均すべり量0.64m，応力降下は4.5MPaと なる． 観測波形と理論波形の比較は別添 図Aを参照． 全般に東西成分の一致がやや悪く，今後，断層メカニズムのチューニングを行う予定． また，北上川沿いの平野部観測点では表面波部分について再検討が必要．

  

  図２．得られたすべり分布．

  （ここまで，引間和人・纐纈一起）

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• 強震動

  今回の地震は太平洋プレート内部の深さ約70kmで発生したスラブ内地震であっ たので，同じくスラブ内地震であった1993年釧路沖地震，および内陸地殻内地 震であった1995年兵庫県南部地震と，地震動を比較した（図１．防災科技研 KiK-net，気象庁による観測）． 兵庫県南部地震に比べスラブ内地震の地震動は揺れの周期が短く，継続時間が やや長い．さらに今回の地震と釧路沖地震を比較すると，今回の地震の方が一 層短周期であることがわかる．

  

  図１．いろいろな地震の地震動の比較（速度記録）．

  しかし，同じ陸前高田（防災科技研KiK-net）でも地表と地中の記録を比較す ると（図２上・中段），地中の記録では釧路沖地震を越えるような著しい短周 期の傾向は見えなくなる． したがって，今回の地震による極短周期の地震動はスラブ内地震の特徴だけで なく，三陸・北上地域の地盤の特徴（北上山地の固い岩盤の上に薄い表層があっ て短周期地震動を強く増幅する）が重なって起きたと 考えられる^＊． たとえば北上川に沿った堆積層の厚い地域にある水沢（防災科技研K-NET）では， こうした短周期の著しい増幅は起こらず，地表記録も陸前高田の地中記録に似 たものになっている（図２下段）．

  ＊ 防災科技研・青井真氏の地震学会強震動委員会資料を参考にした．

  

  図２．陸前高田（地表・地中）と水沢の地震動の比較（速度記録）．

• 被害調査
  • 調査メンバー
    境　有紀¹・纐纈一起²・坂上　実²・ 中村友紀子³・田中崇博^{1
    1}筑波大機能工学系，²東大地震研， ³新潟大工学部
    
    
  • 調査概要
    地震後３日目の５月２９日より３１日まで，主に高震度が報告されている強震 観測点１４点（図３）を訪れ，その周辺の建物被害調査を行った． 観測点は計測震度６弱（図中６−）が報告されているものを中心に選定したが， 自治体震度計の波形データ回収は難しいとの情報を東北大予知センター岡田さ ん，海野さんから得ていたので，気象庁観測点，およびK-NET, KiK-netの観測 点のうち波形記録から計測震度６強，６弱または５強（図中６＋，６−，５＋） が算出された点を選んだ．
    このほか，この地震では最大の鉄筋コンクリート造構造物被害があった 遠野市役所（図３のＡ），および東北新幹線第５猪鼻高架橋を訪れた（同Ｂ）．
    
    図３．調査地点と計測震度（★は本震の震央）．

  • 調査結果
    強震観測点周辺での調査結果を表１に示す． 項番は調査順，計測震度が（）付きでない階級で書かれているものは 気象庁発表，小数付きのものは神野達夫氏（広島大工学部）の計算によるもの で（）内は参考値． なお，震度は観測されたその地点周辺の揺れの強さを示 すもので，たとえば町全体を代表するものではない． 周辺とはここでは半径200m程度以内を指す．

    表１．強震観測点周辺の被害状況．

    項番	名称	機関	計測震度	周辺の被害状況
    1	小野田	KiK-net	5.51 (6弱)	近くの体育館の外壁が剥落． 3km程度離れた所に墓石転倒率35.4%（33/93）の墓地あり． ただし途中の別の墓地では転倒がほとんどなし． 屋根瓦の被害が散見．
    2	涌谷町新町	気象庁	6弱	特に被害なし．離れた役場の入口土間にひび割れ．
    3	石巻市泉町	気象庁	6弱	旧測候所敷地内． 特に被害なし．
    4	石巻	K-NET	5.32 (5強)	大街道小学校構内． 地震時窓ガラス22枚破損とのこと．そのほか特に被害なし． 地震計は1m程度の盛土の上．
    5	牡鹿	K-NET	6.19 (6強)	敷地は台地（高さ15m程度）上の中学校で地震計はその縁． 地震計台がやや傾斜． 地震時テレビの落下はあったが窓ガラスの破損なしとのこと． そのほか特に被害なし．
    6	歌津	K-NET	5.43 (5強)	敷地は台地上で地震計は端に近い． 特に被害なし．
    7	気仙沼	K-NET	5.30 (5強)	気仙沼小学校構内． 地震計近く，敷地外の石垣に損傷があった模様． そのほか特に被害なし．
    8	陸前高田	KiK-net	5.44 (5強)	台地の上． 特に被害なし．
    9	大船渡市大船渡町	気象庁	6弱	大船渡測候所の地震計台上． 特に被害なし．
    10	住田	KiK-net	5.89 (6弱)	近くの畜産研究所の牛舎でブレースのボルトが複数破損． そのほか特に被害なし．
    11	遠野	K-NET	5.21 (5強)	消防署敷地内．特に被害なし．
    12	花巻南	KiK-net	5.45 (5強)	水田地帯の中，消防団建物に隣接． 特に被害なし．数百m離れて屋根瓦の被害が一軒．
    13	玉山	KiK-net	5.59 (6弱)	小学校分校の敷地内． 特に被害なし．
    14	栗駒町岩ヶ崎	気象庁	6弱	みちのく伝創館という大きな施設の敷地内． 特に被害なし．

    
    
    

  • 構造物被害
    強震観測点ではなかったが，遠野市役所（図３のＡ）の裏側では図４のように， 鉄筋コンクリート柱の明確なせん断破壊が見られた． また，正面側では玄関左側の柱２本が非常に高い腰壁により短柱化し，せん 断ひび割れが起こっていた（図５）．
    図４．遠野市役所裏側のせん断破壊．
    
    図５．遠野市役所正面側のせん断ひび割れ．

    今回の地震で最大の構造物被害は，東北新幹線盛岡・水沢江刺間の 高架橋被害である． その中でも岩手県石鳥谷町内の第５猪鼻高架橋では約10本がせん断破 壊を受けたが，特に他よりやや短い 橋桁連結部の橋脚が大きな被害を受けた． 当日は鋼板を巻き付けて溶接する補修が進行中で（図６），せん断破壊した柱 の様子はもう見ることができなかった． 補修方法はまずエポキシ樹脂を注入，鋼板を巻き付けて溶接し，隙間に無収縮 モルタルを流し込むとのこと．

    
    図６．補修中の新幹線高架橋橋脚．

  • おわりに
    表１から明らかなように計測震度６強，６弱，５強が報告・算出されていても 小野田を除けば「特に被害なし」の地点が多く， 被害の見地から見れば二階級以上震度を下げなければならない状況も見受けられた． 全般的に被害が少ない中で，震源直上に近い大船渡市では住家全壊２，半壊６ が岩手県庁に報告されているが，強震観測点から 場所的に離れているため今回は詳細な調査は行わなかった．
    新幹線高架橋については，周辺に特に被害が見当たらないにもかかわらず 高架橋橋脚のみが被害を受けており，やや不可解な印象を持った．

    観測点設置場所の諸機関には便宜をはかっていただきました．
    なお，被害調査の詳細については こちら をご覧ください．

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  （以上，纐纈一起）