[지진] 홋카이도 해역에서 17세기 이후 최대 규모의 초대형 지진을 일으킬 ‘변형’이 이미 축적될 우려 지진 공백 영역에 ‘미끄럼 결함’이 저장

[お持て成し]

홋카이도 해역에서 17세기 이후 최대 규모의 초대형 지진을 일으킬 ‘변형’이 이미 축적될 우려 지진 공백 영역에 ‘미끄럼 결함’이 저장하는 에너지 동북대 등 연구팀이 5년에 걸친 해저 관측 / 2/27(금) / tbc동북방송

홋카이도 센시마 해구를 따라 쓰나미를 동반한 지진이 앞으로 발생할 가능성이 우려된다는 연구 결과가 동북대 등 연구팀에 의해 밝혀졌습니다. 동북대학 재해과학 국제연구소의 토미다 시쇼 조교를 포함한 공동 연구팀은 5년에 걸친 해저 관측을 통해 쿠릴 해구를 따라 판의 ‘변형’이 축적된 것을 확인하고, 대규모 지진 발생 가능성을 제시하고 있습니다.

【사진 보기】홋카이도 해역에서 17세기 이후 최대 규모의 초대형 지진을 일으킬 ‘변형’이 이미 축적될 우려가 있으며, 지진 공백 영역에 ‘미끄럼 결함’이 저장된 에너지가 존재한다. 동북대 등 연구팀이 5년에 걸친 해저 관측을 진행 중이다

■ 연구 배경은 무엇인가?

홋카이도 센시마 해구를 따라 태평양판이 연간 약 8 cm의 속도로 육지 쪽 판 아래로 가라앉고 있다고 합니다.

이 지역에서는 과거의 쓰나미 퇴적물 등을 통해 17세기에 규모 8.8급의 쓰나미를 동반한 대규모 지진이 발생한 것으로 확인되었습니다.

또한 이 지역은 2022년부터 운영되어 2025년 12월에 실제로 발표된 ‘홋카이도·산리쿠 해역 후발 지진 주의 정보’의 대상 구역에 해당합니다. 앞으로도 쿠릴 해구를 따라 대규모 지진이 발생할 가능성이 우려되고 있습니다.

■ 거대한 지진을 일으키는 '전단 결손'이란

육측 판과 해측 판의 경계에서, 판이 서로 붙지 않고(=고정되지 않고) 부드럽게 스쳐 지나가는 상태와 달리, 판이 서로 고정되어 미끄러지지 않는 상태, 즉 스쳐 지나가지 않고 육측 판이 해측 판에 끌려 들어가는 상태의 차이를 '미끄러짐 결손'이라고 하며, 육측 판이 오랫동안 계속 끌려 들어가면 대규모 지진 발생으로 이어진다고 알려져 있습니다. 

여기서는 판이 서로 단단히 붙어 있을수록 육지 쪽 판이 더 빨리 끌려 들어갑니다.

실은, 쿠릴 해구 주변은 지진 활동이 저조한 ‘지진 공백 영역’으로 간주되어 왔으며, 지금까지의 지진 활동만으로는 ‘전단 결손’의 유무를 추정하기 어려워 밝혀지지 않았습니다.

■ 5년에 걸친 관측… 어떻게 진행됐는가

이에 따라 동북대 재해과학 국제연구소, 동북대 대학원 이학연구과, 홋카이도대, 해양연구개발기구가 공동으로 진행한 연구팀은 2019년부터 약 5년 동안 ‘GNSS‑A 관측’이라 불리는 해저 측지 관측을 지속적으로 수행했습니다.

‘GNSS‑A 관측’은 홋카이도 네무로 해안의 센시마 해구 인근 해저 3곳에서 진행되었습니다. 해저에 설치한 장치와 선박 위에 놓은 ‘웨이브 글라이더’라는 해상 드론을 기준으로, 그 거리를 음파를 이용해 측정. 관측을 거듭하면서 해저 장치 위치의 변화를 기록합니다. 

■ 관측 결과는…

홋카이도 네무로 해안 해저에서 5년 동안 지속된 관측 결과, 세 가지 사실이 밝혀졌으며, 다음 대규모 지진을 일으킬 에너지가 축적되고 있을 가능성이 드러났습니다.

■ (1) "견고한 고착"을 확인

관측 결과를 나타낸 도표 1을 보면, 쿠릴 해구에 가까운 육지 쪽 판 위의 관측 지점(G22)과 태평양 판 위의 관측 지점(G23)이 연간 약 8 cm의 속도로 서북서 방향으로 이동하고 있음이 밝혀졌습니다.

반면, 조금 떨어진 육지에 가까운 관측 지점(G21)의 이동 속도는 연간 약 4 cm에 머물며, 해구에 가까운 관측 지점일수록 더 빠르게 끌려가는 것을 보여줍니다.

판이 서로 강하게 고정될수록 육지 쪽 판은 더 빠르게 끌려 들어가므로, 이 해구 주변에서는 판 간의 강한 고정으로 인해 ‘미끄럼 결함’이 발생하고 있음이 확인되었습니다. 

■ 거대한 지진을 대비해 에너지가 축적되고 있다

■ (2) 거대한 지진을 일으키는 '전단 결함'이 이미 축적

17세기에 발생한 것으로 추정되는 규모 8.8급의 거대한 지진에서는 육지 판이 해안 밖으로 미끄러진 양, 즉 미끄럼 결함으로 약 25미터가 축적된 것으로 추정됩니다. 

이번 관측으로 밝혀진 고착 상태가 17세기에 발생한 지진 이후 지속되어 왔다면, 누적된 미끄럼 결함량은 20.5m에서 30m 정도로 추정되며, 이는 17세기 지진과 동등한 규모의 대형 지진을 일으킬 수 있는 변형이 이미 축적돼 있을 가능성이 있다는 의미입니다. 

■ (3) "지진 공백 영역"의 정체가 밝혀짐

센시마 해구를 따라 지진 활동이 저조한 ‘지진 공백 영역’으로 여겨졌지만, 실제로는 ‘해구 주변의 강한 판 사이 고착으로 인해 거대한 지진을 대비해 에너지를 계속 저장하고 있는 상태’를 나타내는 가능성이 높다는 점도 이번 관측을 통해 밝혀졌습니다. 실제로 미야기현 해안의 일본해 도랑 부근에서도 동일본 대지진 이전에 유사한 ‘지진 공백 지역’이 확인된 바 있습니다. 

■ 연구 결과에서 말할 수 있는 것

이번 연구 결과는 동일본 대지진과 마찬가지로, 쿠릴 해구에서도 쓰나미를 동반한 대규모 지진이 발생할 가능성이 높다는 것을 과학적으로 입증했습니다. 

동북대를 포함한 공동 연구팀은 2025년부터 홋카이도 토카치 해역에서도 동일한 관측을 진행하고 있으며, 앞으로도 계속할 예정이라고 합니다. 

그 과정에서 ‘미끄럼 결함’이 어느 정도 축적되어 있는지를 파악하고, 지진 발생 전에 해당 구역을 명확히 하여 만일의 상황에 침착하게 대응할 수 있도록 사전 대비에 활용해 주길 바라고 있습니다. 

동북방송

北海道沖で17世紀以来の超巨大地震を起こす「ひずみ」すでに蓄積の恐れ　地震空白域に「すべり欠損」が溜め込むエネルギー　東北大学など研究チームが5年に及ぶ海底観測

北海道沖で17世紀以来の超巨大地震を起こす「ひずみ」すでに蓄積の恐れ　地震空白域に「すべ

北海道沖で17世紀以来の超巨大地震を起こす「ひずみ」すでに蓄積の恐れ　地震空白域に「すべり欠損」が溜め込むエネルギー　東北大学など研究チームが5年に及ぶ海底観測 / 2/27(金) / tbc東北放送

北海道の千島海溝沿いで津波を伴う地震の将来的な発生が危惧される…そんな研究結果が東北大学などの研究チームによって明らかになりました。東北大学災害科学国際研究所の富田史章助教を含む共同研究チームは、5年間に及ぶ海底観測で、千島海溝沿いにプレートの「ひずみ」の蓄積を確認し、巨大地震の発生の可能性を示しています。

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■ 研究の背景は?

北海道の千島海溝沿いでは、太平洋プレートが年間約8㎝の速度で陸側のプレートの下に沈み込んでいるといいます。

この地域では過去の津波堆積物などから、17世紀にマグニチュード8.8級の津波を伴う巨大地震が発生したことがわかっています。

またこの地域は、2022年から運用され2025年12月に実際に発表された「北海道・三陸沖後発地震注意情報」の対象領域内です。今後も、千島海溝沿いで巨大地震が発生する可能性が危惧されています。

■ 巨大地震を引き起こす「すべり欠損」とは

陸側のプレートと海側のプレートの境界で、プレート同士がくっつかずに（=固着せずに）するするとすれ違っている状態に対して、プレート同士が固着して、すべっていない状態、つまり、すれ違わずに陸側のプレートが海側のプレートに引きずり込まれる状態との差を「すべり欠損」と言い、陸側のプレートが長年引きずり込まれ続けると巨大地震の発生につながるとされています。

ここでは、プレート同士の固着が強いほど、陸側のプレートは速く引きずり込まれます。

実は、千島海溝付近は、地震活動が低調な「地震空白域」とされていて、これまでの地震活動などからは「すべり欠損」の有無を推測するのは難しく、明らかにされていませんでした。

■ 5年に及ぶ観測…どのように行われたのか

そこで、東北大学災害科学国際研究所、東北大学大学院理学研究科、北海道大学、海洋研究開発機構の共同研究チームは2019年から約5年間にわたり「GNSS-A観測」と呼ばれる海底測地観測を繰り返し実施しました。

「GNSS-A観測」は北海道根室沖の千島海溝近くの海底3地点で行われました。海底に設置した装置と、船舶上に置いた「ウェーブグライダー」という海上ドローンを基点に、その距離を音波を用いて計測。観測を重ねる中で、海底の装置の位置の変化を記録します。

■ 観測の結果は…

北海道根室沖の海底で、5年間にわたり続けられた観測では、3つの事実が明らかになり、次の巨大地震を引き起こすためのエネルギーが蓄積されている可能性が浮き彫りとなりました。

■ (1)「強固な固着」を確認

観測の結果を示す図1を見ると、千島海溝に近い陸側のプレート上の観測点（G22）と太平洋プレート上の観測点（G23）は年間約8㎝という速さで西北西方向へ移動していることが判明しました。

一方で、少し離れた陸に近い観測点（G21）の移動速度は年間約4㎝にとどまり、海溝に近い観測点ほど速く引きずられていることを示します。

プレート同士の固着が強いほど、陸側のプレートは速く引きずり込まれるためこの海溝付近では強いプレート間固着による、「すべり欠損」が生じていることが確かめられました。

■ 巨大地震に向けエネルギーが溜め込まれている

■ (2)巨大地震を起こす「すべり欠損」既に蓄積

17世紀に発生したとされるマグニチュード8.8級の巨大地震では陸のプレートが沖合に向かってすべった量、すなわちすべり欠損として蓄積されていたのが約25mと推定されています。

今回の観測で分かった固着状態が、17世紀に発生した地震以降続いてきたとすると、蓄積されたすべり欠損量は20.5mから30mと推定され、17世紀の地震と同程度の巨大地震を起こすだけのひずみが既に蓄積している可能性があるということです。

■ (3)「地震空白域」の正体判明

千島海溝沿いも地震活動が低調な「地震空白域」とされていましたが、それが実は「海溝付近での強いプレート間固着によって巨大地震に向けてエネルギーを溜め込み続けている状態」を示している可能性が高いことも、今回の観測からわかりました。実際に、宮城県沖の日本海溝付近でも東日本大震災以前に同様の「地震空白域」が確認されていました。

■ 研究結果から言えること

今回の研究の結果は、東日本大震災と同様に、千島海溝沿いでも津波を伴う巨大地震が発生する可能性が高いことを科学的に裏付けるものとなりました。

東北大学を含む共同研究チームでは、2025年から北海道十勝沖でも同様の観測を行っていて、今後も継続していくということです。

その中で、「すべり欠損」の蓄積がどの程度あるのかを把握し、地震発生の前にそのエリアを明らかにして、万が一の時に冷静に対応できるよう事前の備えに活かしてもらいたいとしています。

東北放送