2023年ジシシャンM_S6.2地震に伴うラジシャン断層の構造演化に関する地震学的解析

なぜ深い地震が日常生活に関係するのか

中国西部で発生した2023年のジシシャン地震は規模としては中程度でしたが、その影響は一見すると不可解でした。地表の永続的な変位はほとんど観察されなかった一方で、建物被害や多数の土砂崩れが発生し、震央から離れた場所でも強い揺れが記録されました。本論文は、先進的なコンピュータシミュレーションと現地観測データを組み合わせ、ラジシャン山脈下に潜む断層がどのように破壊したのか、なぜ最大の揺れが明白な発生地点から離れて現れたのか、そしてそれが長期的な造山活動や地域の将来の地震ハザードについて何を示すのかを明らかにします。

山地帯とその隠れた断層

研究地域はチベット高原の北東縁に位置し、大陸同士の継続的な衝突によって巨大な地殻ブロックが押し合わされている場所です。ここでは長大な山脈と深い盆地が縞状に並び、主要断層が境界として景観をゆっくりと作り変えています。ラジシャン断層帯は隣接する盆地どうしの主要な境界を形成し、周囲の地形よりも2キロメートル以上高く隆起しています。地質学的な証拠はこの断層が百万年規模で活動してきたことを示す一方で、近代の計測では比較的静穏で、顕著な隆起は限定的で小規模な地震が主であるように見えました。したがってジシシャン地震は、この断層帯の活動を直接観察して、その時間的進化に関する仮説を検証する稀な機会を提供しました。

隠れた破断の再構築

ジシシャン地震は地表を引き裂かなかったため、著者らは深部で何が起きたかを複数の証拠線から推定する必要がありました。千を超える余震の精密な位置、微小な地表変形をとらえた衛星観測、近傍の強震記録、そして以前の断層すべりモデルを用いました。これらの情報をもとに、ラジシャン南縁の地下に北東に傾いた立体的な断層面モデルを構築しました。ついで、応力の蓄積、摩擦の低下、破断面に沿って破壊が伝播する様子を模擬する動的シミュレーションを実行しました。得られたすべり分布と時間進行は地震の規模や継続時間についての独立した推定と良く一致し、モデルが実際の事象を捉えている信頼性を高めました。

地表を破らずに潜り込む破壊

シミュレーションは、破壊した断層パッチが長さおよそ15キロメートルで、主要なすべりが概ね深さ10キロメートル付近に集中していたことを示します。破壊は震源付近で始まり、上方へではなく主に断層に沿って北西方向かつ下方へ広がりました。最大のすべり速度は中程度で、総破壊時間は約8秒でした。破断が埋没したままだったため、断層直上の地表移動は数センチにとどまり、衛星で観測された弱い永久変形を説明します。しかし深部での下盤側への破壊は長周期の強い地震波を放出し、これらは地殻を効率よく伝わります。長周期波は背の高い建物をより強く揺らし、軟弱な盆地堆積物では増幅されやすいため、被害の分布が断層の直上からずれる原因になりました。

変形が小さいのに被害が大きかった理由

震後の現地調査では、震央から15〜20キロメートルほど北東に離れた町や斜面で、近接する地点よりも大きな被害が見られました。シミュレーションはこの「弱い変形–高強度」という謎を解く手がかりを与えます。第一に、この地震は逆断層型（スラスト）であり、すべり断層の上側にある岩塊（ハンギングウォール）へ揺れを集中させる性質があります。第二に、破壊が下方へ進行したことで深部でエネルギーが集中し、長周期運動が強化されました。第三に、近傍のいくつかの盆地は厚い堆積物を有し、特に境界付近で地震波をとらえ増幅する“器”のように働きました。ハンギングウォール効果、盆地縁辺効果、波の内部集束が重なり合って、地表変位が小さくても遠方の盆地で揺れと土砂崩れを増幅したのです。

断層帯の長寿命を示す手がかり

単一事象の再現を超えて、本研究は破壊挙動をラジシャン地域の長期的な構造履歴に結び付けます。ラジシャン断層帯は少なくとも古生代初期から活動しており、現在は傾斜の異なる断層枝や隆起した岩塊を伴う弧状の帯を構成しています。シミュレーションは上部地殻の強固な古い構造が上方への破壊伝播を阻む障壁として働き、深部の性質が有利な区間が下盤側へのすべりを続けさせたことを示唆します。主要な深部すべりパッチの上方および周囲に分布する余震のパターンはこの見方を支持します。単純化して言えば、この地震の展開は偶然ではなく、古代からの山体構造に導かれていたのです。

将来のリスクに対する含意

専門外の方に向けた主なメッセージは、地震で最も危険な揺れが必ずしも破壊した断層直上に生じるわけではなく、また派手な地表破裂を伴う必要もない、ということです。ジシシャンでは、ラジシャン南側で埋没した破壊が、長期にわたる地質構造に導かれ、近接する盆地と相互作用することで、離れた集落に予想外に強い揺れと土砂崩れをもたらしました。深部断層の幾何学、盆地の形状、波の集束がどのように連動するかを把握することは、地震ハザードマップの改善、盆地内の都市に対する安全な建築設計の指針、そしてチベット高原が時間をかけてどのように隆起・変形し続けているかの理解を深めるうえで重要です。

引用: Xie, Z. Seismological analysis of the tectonic evolution of the Laji Shan fault from the 2023 Jishishan MS 6.2 earthquake. Sci Rep 16, 13434 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42900-6

キーワード: 地震破壊, ラジシャン断層, 地震ハザード, チベット高原, 地震動増幅