断層面上の不均一応力変化と強度分布の把握

平成20年度年次報告

課題番号：1407

（1）実施機関名：

　東京大学地震研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　断層面上の不均一応力変化と強度分布の把握

（3）最も関連の深い建議の項目：

　1.（3）ア. 断層面上の不均質性

（4）その他関連する建議の項目：

　1.（2）ア. プレート境界域における歪・応力集中機構
　1.（2）イ. 内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構
　1.（2）エ. 地震発生サイクル
　2.（1）イ. 特定の地域

（5）本課題の平成16年度からの5ヵ年の到達目標と、それに対する平成20年度実施計画の位置付け：

　3次元地下構造を考慮した波動シミュレーションを活用して震源解析手法の高度化を行い，過去の地震記録を解析してアスペリティの微細構造を調べる．プレート境界面について，構造探査結果やサイスミシティなどとの相関を調べ，アスペリティを特徴付ける諸物性を明らかにする．また内陸地震断層についても，その他の探査結果との関係を調べ，アスペリティを特徴付ける特性を解明する．さらに再来地震の振る舞いやアスペリティの連動破壊について議論するには日本国内の地震だけでは例が少ない．そこで世界の地震に対してもアスペリティマップを作成し，連動破壊への移行過程についても明らかにする．また，国内においても1HzサンプリングのGPSデータなど新たなデータの活用を進める．平成20年度はこれら解析手法やデータ高度化の研究を引き続き行うとともに，新たな被害地震が発生した場合にはその地震への適用も行う．また，長周期地震動予測地図を作成するための広域地下構造モデルの研究を引き続き行う．

（6）平成20年度実施計画の概要：

1. 解析手法やデータの高度化によるアスペリティ微細構造の解明

　2次元構造の補間から擬似的に3次元構造を生成するのではなく，3次元地下構造を直接的にインバージョンする手法の開発を引き続き行い，グリーン関数を通した震源過程解析の高度化を行う．1HzサンプリングGPSデータも，GPSの機器特性の理解などを通してデータとしての一層の高度化を行う．これら高度化された手法・データを用いて，内陸地震やプレート境界地震のアスペリティの微細構造を，比較しながら解明する．さらにはアスペリティ微細構造の解明を通して，アスペリティの動力学的特性の解析を行う．

2. 長周期地震動予測地図のための広域地下構造モデルの構築

　近い将来の発生が懸念される主要な海溝型地震である、宮城県沖地震、東海・東南海地震、南海地震に対して、長周期地震動の予測地図を作成するために、1.で開発した手法を活用しながら広域の地下構造モデルの構築を行う．

（7）平成20年度成果の概要

1.  解析手法やデータの高度化によるアスペリティ微細構造の解明

　19年度以前に発生した1978年・2005年宮城県沖地震と2007年能登半島地震，および20年度中に発生した2008年中国四川地震（vl川地震）と2008年岩手・宮城内陸地震の震源過程の解析に注力した．特に，2007年能登半島地震では，1次元速度構造インバージョンを観測点ごとに行ってグリーン関数の高精度化を図っただけでなく，強震波形データに加えて遠地波形データとGPS地殻変動データを併せて用いて震源過程インバージョンを行い，速度構造モデル改良や複数データセット導入の効果を明らかにすることができた（図1）．また，1978年と2005年の宮城県沖地震では，震源インバージョンの結果を基に動力学シミュレーションを行い，断層面上の不均質な強度分布を求めることに成功した（図2）．

2.  長周期地震動予測地図のための広域地下構造モデルの構築

　近い将来の発生が懸念される主要な海溝型地震である，宮城県沖地震，想定東海地震，東南海地震，南海地震に対して，長周期地震動の予測地図を作成するために，1.で開発した手法を活用しながら広域の地下構造モデルの構築を行う研究を実施し，想定東海地震・東南海地震に対する中部・関東・近畿地域，宮城県沖地震に対する南東北・関東地域の1次地下構造モデル（主に地質情報のみから作られた0次地下構造モデルや構造探査結果のみを取り入れた0.5次モデルに比べ格段に高精度なモデル）を構築した（図3）．

（8）平成20年度の成果に関連の深いもので、平成20年度に公表された主な成果物（論文・報告書等）：

（論文）
　Koketsu, K., H. Miyake, Afnimar and Y. Tanaka, A proposal for a standard procedure of modeling 3‐D velocity structures and its application to the Tokyo metropolitan area, Japan, Tectonophysics, doi:10.1016/j.tecto.2008.05.037, 2009.
　Murotani, S., H. Miyake and K. Koketsu, Scaling of characterized slip models for plate‐boundary earthquakes, Earth Planets Space, 60, 9, 987‐991, 2008.
　Wu, C., K. Koketsu and H. Miyake, Source processes of the 1978 and 2005 Miyagi‐oki, Japan, earthquakes: Repeated rupture of asperities over successive large earthquakes, J. Geophys. Res., 113, B08316, doi:10.1029/2007JB005189, 2008.

（報告書等）
　Kimura, T., K. Koketsu, H. Miyake, C. Wu, and T. Miyatake （2008）, Comparison of Dynamic Source Models between the 1978 and 2005 Miyagi‐ oki Earthquakes, EOS Trans. Am. Geophys. Union, 89（52）, Fall Meet. Suppl., Abstract S51D‐1791.
　纐纈一起, 四川大地震の震源断層と地震動, 橋梁と基礎, 42, 12, 19‐21, 2008.
　纐纈一起・岩田知孝, 「四川大地震復旧技術支援連絡会議」活動報告, 日本地震学会ニュースレター, 20, 4, 6‐7, 2008.
　纐纈一起・三宅弘恵, 2007年新潟県中越沖地震の震源断層面と柏崎刈羽の強震動, 地震ジャーナル, 45, 27‐35, 2008.
　纐纈一起・三宅弘恵・引間和人・木村武志・古村孝志・藤原広行・橋本徹夫・石井透・吾妻瞬一・室谷智子・早川崇・渡辺基史・鈴木晴彦, 「長周期地震動予測地図」2009年版 ‐想定東海地震・東南海地震・宮城県沖地震‐, 2009年地球惑星科学連合大会, 2009.
　籾山将・引間和人・纐纈一起, 観測点ごとの地下構造を考慮した2007年能登半島地震の震源過程解析, 2009年地球惑星科学連合大会, 2009.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

　3次元地下構造を考慮した波動シミュレーションを活用して震源解析手法の高度化を行い，宮城県北部地震や中越地震，宮城県沖地震，中越沖地震，能登半島地震などの地震記録を解析してアスペリティの微細構造を調べた．プレート境界地震について，スケーリングの観点から震源パラメータと地震モーメントの関係を調べ，アスペリティを特徴付ける特性を明らかにした．さらに再来地震の振る舞いやアスペリティの連動破壊について議論するには日本国内の地震だけでは例が少ない．そこで世界の地震に対してもアスペリティマップを作成し，連動破壊への移行過程についても検討した．また，国内においても1HzサンプリングのGPSデータなど新たなデータの活用を進め，岩手・宮城内陸地震などを解析した．そのほか，長周期地震動予測地図を作成するための広域地下構造モデルの研究を継続して行った．

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　纐纈一起・古村孝志・三宅弘恵・引間和人
　他機関との共同研究の有無（ある場合には機関名と、参加予定者の概数）：なし．

（11）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先：

　部署等名：東京大学地震研究所　地震火山災害部門
　電話：　03‐5841‐5782
　e‐mail： koketsu@eri.u‐tokyo.ac.jp

図1　2007年能登半島地震のいろいろな震源インバーションの結果．左上：改良前の速度構造モデルを用いた単独インバージョンの結果（すべり分布）．右上：改良後の速度構造モデルを用いた単独インバージョンの結果．下：改良後の速度構造モデルを用いた同時インバージョンの結果（籾山・他, 2009）．

図2　1978年と2005年宮城沖地震の断層面上の（a） 破壊エネルギーの分布．（b） 直線DD’とEE’に沿ったすべり速度の時空間分布．（b）の中の白線はWu et al. （2008）が仮定したP波及びS波速度と破壊伝播速度を表し，横軸のゼロは破壊開始点を表す（Kimura et al., 2008）．  

 

図3　想定東海地震・東南海地震に対する中部・関東・近畿地域の1次地下構造モデル．地震基盤（S波速度3.2 km/s）の上面の深さ分布が示されている（纐纈・他, 2009）．