从关东地方到四国远海地区,经常发生8级(以下M表示)左右造成广大地区灾害的区域性破坏地震。近代的地震有1923年的关东地震(M7.9),1944年的东南海地震(M8.0),1946年的南海道地震(M8.1)等。这些地震发生时,近太平洋的地区特别是一些半岛大幅度隆起,往内陆则变动量逐渐减少。
南海道地震时,四国最南端的室户岬隆起量达1米以上,沿土佐湾向北西渐次减弱,到土佐湾北岸的高知平原反变为沉降。也就是说,地震时表现为向北西方向的大规模掀斜运动。在下一次地震发生之间的间隙内,地壳变动方向与地震时的方向相反,表现为向日本海侧的掀斜运动,由于其量很小,使地震时的掀斜运动得以积累。
土佐湾沿岸有数级海岸阶地,越是高位的阶地面掀斜量越大,但都是从室户岬向北西方向逐渐降低,其原因就在于此。其中,已知室户岬高度180米的阶地面是约9万年以前形成的,高度10米的阶地面是5 000年至6 000年前形成的。因此,如果设定下次地震前剩下的隆起量是地震时隆起量的五分之一左右,那么可预计南海道地震级别的地震应在110年左右的周期内重复发生(今村,1937)。
地震发生的地壳变动在南关东也有表现。例如,1923年关东大地震时,引起了掀斜运动,房总半岛南端隆起达1.8米以上,三浦半岛南端隆起达1.2米以上,向北以及西北方隆起量则逐渐减弱,千叶和横滨附近几乎为零。1703年元禄关东地震时引起了更大规模同样性质的地壳掀斜运动(松田等,1974)。更早的绳文海进时期(约5 000年至6 000年前)形成湖沼阶地时的海岸线高度,房总半岛南端为25米以上,三浦半岛南端附近为15米以上,向北则高度渐减。这和关东地震时的地壳变动有着类似的高度分布,湖沼阶地的海岸线高度(y)和关东地震时的隆起量(x)之间有下列数学关系式(杉树、成濑,1954,1955)。
Y=11x+6(单位,米)
前面虽已指出,房总半岛正进行着翘曲运动,但是,最近的变动部表现为翘曲运动叠加于掀斜运动之上,无论是南海道地震或是关东地震,其震源部分布在海域,余震域却波及到内地很远。东北日本及九州的太平洋远海也经常发生与南海道地鹭类似的大规模地震,但这些地震的余震深入内地不远,也不见有地壳的掀斜运动。
以上介绍的是最大级别地震引起的地壳变动,内陆发生的较小规模地震引起的地壳变动规模则很小。现把这方面的若干结果介绍如下。
1974年5月9日发生伊豆半岛远海地震(M6.9)时,以半岛南西部的松崎附近为基准,半岛东南部隆起8厘米以上,顶部产生北西-南东方向的陷落,与陷落相关的断层之一是从石廊崎向北西西延伸的石廊崎断层,垂直和水平位移分别达10厘米和30厘米,另一断层是通过下贺附近的落差为4厘米的断层(铃木等,1977)。
1978年1月14日发生的大岛近海地震(M7.0),震中位于大岛西侧约10公里附近,余震向东波及大岛附近,向西波及伊豆半岛中部。伊豆半岛天城山附近,1975年左右发现异常隆起,到地震发生前隆起量已达18厘米。当大岛近海地震时,这个隆起域大体上不变,但南部发生陷落状沉降,同时,稻取附近呈北西-南东的稻取-大峰山断层也发生了活动。断层右行平移变位显着,表现出与石廊崎地震时相同的变位特点。
另外,伊豆半岛1930年的伊东群发地震时,发生最大达35厘米左右的隆起,但是没有发生断层(坪井,1932)。
信浓川地震带中发生的地震,如1918年的大町地震(M6.1),1927年的关原地震(M5.3),1961年的长冈地震(M6.2)以及1966年极度活动的松代群发地震等,在震中附近都可见到数厘米至20厘米的隆起运动。其中,关原地震和长冈地震时,隆起运动与褶皱成长同时进行。这些地震中都未见有断层的出现。
西南日本,1909年姨川地震(M6.9)时,震中附近的水准点路线上,可见数厘米的隆起(今村,1930),可能是与伊吹山脉的成长同时进行,从水准点的变动中虽然可以发现断块的活动,但是没有发现断层活动。
从伊豆半岛南部1973-1974年7月的水准点变动
求解的等变动量线(上图)及其间的北东-
南西方向的变动断面(下图)(铃木等,1977)
为变动的不连续部,为石廊畴断层。
综上所述,内陆发生地震时一般都在震中附近有隆起的趋势,即使是发生沉降,也是发生在较大隆起内部的沉降,表现为陷落方式。这类地壳变动的大小与地震规模有关,地震规模越大地壳变动也越大。地震规模和地壳变动的相关性可用下列关系式表示(檀原,1966)。
0.51M+2.73=logr
其中M是震级,r是假设地壳变动影响范围圆的半径。
2.与火山活动相关的地壳变动
很早就已查明,剧烈的火山活动前后,在火山体及其周围地区有相当规模的地壳运动发生。1914年1月25日九州樱岛火山大爆发时,樱岛本体隆起,其周边地区却发生了最大可达3~5米的沉降(今村,1930),沉降量自樱岛向外逐渐减少,沉降范围达50公里。
1900年7月,北海道有珠火山爆发时以及喷发一结束,有珠岳附近发生隆起,周围地区则大幅度下降(今村,1930)。但根据次年的重复测量结果,喷发当时的隆起部分以后又发生了大幅度下降,然而原来沉降的部分多少有些回复。
群马县的浅间山,也可见到火山喷发时火山体隆起以及周边地区沉降的趋势(水上,1942)。这一地区在火山喷发前,火山体中心部隆起,周边地区沉降。同时表现为山体似乎膨胀,火山口附近抬升的倾斜变化。
以上是从测量学上查明的最新地壳变动和火山活动的关系。从富士火山和箱根火山等第四纪后期的火山活动和地壳变动的关系上也能判断出类似情况(大塚,1937)。例如富土火山大宫西侧的丘陵,曾是富土火山的山麓,熔岩自由地流经其上直达富士川溪谷。但现在因润间川断层的形成,熔岩流错位,使富士山山麓低于它的外侧。箱根火山也有同样的情况,新第三纪足柄层一宜分布到足柄峰的山丘附近,但其南侧直到谷底皆为巨厚的箱根火山喷出物,两者以断层接触,也就是说,以断层为界,箱根火山的山麓更低。
阿苏熔岩流越过了从熔岩流动性无法解释的高峰,一直分布到峰后的溪谷中(松本唯一,1935)。因为高峰是断层的上升侧,所以表明阿苏熔岩的主要分布区处于沉降状态。
关于中国地方的洪积世玄武岩和基底高度的关系,有人指出是玄武岩发育地区基底低的缘故(津屋,1934)。
以上可知,现代火山喷发时,山体隆起而周边相当范围发生沉降,第四纪后期活动的火山,山体周边区域也可见有相当量的沉降,然而随着喷发量的增加,周边的沉降量也加大,还有断层发生,火山体侧发生沉降运动。
新构造运动也有规律
综上所述,日本列岛新地壳运动具有整体隆起(特别是山地显着隆起运动)的特征。不仅从各地的水准点重复测量结果,即使从阶地面的变位以及从地质构造等方面也表明,新地壳运动有使地表起伏增大的趋势,这就是构成现代日本列岛的地壳运动。
其中规模最大的是与本州、四国、九州等相对应的波长100至150公里级翘曲运动,其上叠加有与岛上分布的山脉、山地相对应的第二级翘曲运动。如东北地方的北上山地、阿武隈山地、奥羽山地,山羽山脉以及越后山脉等的翘曲运动,规模在50公里左右。房总半岛和纪伊半岛等地区的翘曲运动的规模,可能和这类翘曲运动相对应。这种运动中经常能识别出断块运动的单元,其规模约为50公里和10公里,边界是以断层为界。
东北日本的日本海侧分布有第三系、第四系构成的褶皱,有的现在仍在继续成长,如前所述,这些褶皱是在新第三纪末--第四纪的岛弧变动期中,控制陷落盆地发生的基底断块垂直运动生成的,基本上是断块运动的产物。而小规模褶皱现在都已停止活动,太平洋侧的新第三系、第四系褶皱也都已停止活动。
本州中部的第四纪隆起显、沉降量图
(第四纪地壳变动研究组,1989)单位:
米,纲线:沉降域,放射线:第四纪火山
上述是缓慢的地壳运动,而在地震前后可见到相当剧烈的地壳变动,地震时的地壳运动主要以隆起运动为特征,即使有沉降运动,也只是在整体隆起运动背景上的陷落运动。变动规模随地震规模的增大而增加。
火山活动时的地壳变动表现为山体中心部的隆起、山体周边部的沉降,第四纪后期的火山体本身则因断层而发生陷落。