断層面上の不均一な応力・強度分布の解明

平成20年度年次報告

課題番号：1806

（1）実施機関名：

　京都大学防災研究所

（2）研究課題（または観測項目）名：

　断層面上の不均一な応力・強度分布の解明

（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．（1）イ．列島規模のプレート内の構造と変形
　1．（2）イ．内陸地震発生域の不均質構造と歪・応力集中機構

（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：

　このプロジェクトの主な目的は地震の断層面の複雑さを調査することである。
　大地震の前の地震活動と地殻の歪みを研究し、また大地震のすべり分布の複雑さを解析することによってこれを行う。
　断層面上の不均一な応力・強度分布と関係する断層構造を解明することにより、強震のシミュレーションのために必要な入力情報を得る。特に、大地震発生前にアスペリティの位置や大きさを推定することを試みる。
　微小地震の詳細な時間的空間的パターンと地殻構造および地殻変動の分布を分析する。将来の大地震の破壊パターンの予知へ繋げる。地震活動（b値、クラスタ構造）とアスペリティ分布の関係を研究する。2000年鳥取県西部地震では、アスペリティと群発地震活動の関係が見られたため、合同余震観測等で得られたデータの解析を行う。山崎断層においては、高サンプリングの地震観測を行い、極微小地震活動を検知して、より精細な地震活動の把握を試みる。山崎断層およびその周辺において地殻変動連続観測および地下水観測を行い、歪ステップなど、周辺の地震によるコサイスミックな変動を解析して、断層の変形特性とその不均質性の解明を試みる。地下水観測を行う既存ボアホールにおいては、ハイドロフォンによる観測も行い極微小地震活動を捉える。このほかの地震についても地震活動、地殻変動を解析し、断層の不均質性を調べる。

（6）平成20年度実施計画の概要：

　山崎断層付近のクラスタリングとb‐値の地震活動についての研究を続ける。高解像度震源決定と3次元速度構造を得るため、最近設置した観測点を使用して、DD震源再決定手法と地震トモグラフィー解析を行う。これらに加えて、断層近傍に発生する微小地震のメカニズム解の空間的不均質性の解析により断層近傍の地殻構造の不均質の同定を行う。また、最近起きた大地震について、地震活動（b値およびclustering）とアスペリティの関係を調べる。ハイドロフォンによるデータを使用し、通常の地震観測点では定常的には検出されない非常に小さな地震（AE）の発生を定量化する。これら非常に小さな地震の発生は山崎断層の地震活動に情報を与えることになろう。
　この30年間の山崎断層の安富における歪の記録をコンパイルする作業を継続し、地震との関係を考察する。

（7）平成20年度成果の概要：

　臨時地震観測点（3点）での観測を継続し、断層近傍の詳細な震源決定を行った。断層近傍に発生する微小地震のメカニズム解の空間的不均質性の解析により断層近傍の地殻構造の不均質の同定を行った（図）。ここで決定した発震機構では、約60％が横ずれ断層型、約10％が逆断層型、約30％が中間型であり、正断層型が全くなかった。特に、山崎断層帯では円で記した地域の深さ11～14kmでのみ、逆断層型の地震（Mj1.6～Mj2.5）が発生していた。
　この30年間の山崎断層の安富における歪の記録をコンパイルする作業を継続した。

図1．山崎断層帯周辺の地震（M1.5 0M4.3）のメカニズム解の空間分布。

（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）：

　Mori, J., Determination of Dip Direction for the 2007 Niigata‐ken Chuetsu‐Oki Earthquake from Relocation of Aftershocks Using Arrival Times Determined by Cross‐Correlation, Earth Planets Space, 60, 1117‐1120, 2008.
　澁谷拓郎・中尾節郎・西村和浩・Mori James・加納靖之，山崎断層周辺の地震活動 " 30 年間のデータのまとめ "，日本地球惑星科学連合2008年大会，S143‐P010，2008.

（9）本課題の5ヵ年の成果の概要：

1）山崎断層での観測

　微小地震の詳細な時間的空間的パターンと地殻構造および地殻変動の分布を分析した（図2）。地震活動（b値、クラスタ構造，地震波速度構造）とアスペリティ分布の関係を調べた（図3）。山崎断層においては、臨時地震観測点を設置し、極微小地震活動を検出してより精細な地震活動の把握した（図）。山崎断層およびその周辺において地殻変動連続観測および地下水観測を行い、歪ステップなど、周辺の地震によるコサイスミックな変動を解析して、断層の変形特性とその不均質性の解明を試みた。地下水観測を行う既存ボアホールにおいては、ハイドロフォンによる観測を行い通常の地震観測網では検出不可能な極微イベントをとらえた（図4）。

2）前震とアスペリティの関係

　前震とアスペリティの関係を調べるため、2002年鳥取県東部地震と2007年三重県北部地震を解析した。波形の相関を用いて前震の震源を正確に決定した。2002年鳥取県東部地震の前震および本震とすべりの大きかった部分（アスペリティ）の位置関係を図5に示す。前震はアスペリティの周縁部に発生しているようである。前震と本震はともに強度超過の小さい部分で発生している。これらの結果は、本震の開始点と前震は、断層面の強度の小さい部分で発生し、その後破壊が強度のより大きい領域へ伝搬して大きくすべるアスペリティとなることを示す。

3）余震の発生率

　2007年能登半島地震と2004年中越地震の初期の余震の発生率を比較した（図6）。最初の数分間の余震発生率はほぼ同じであった。その後、中越地震では劇的な余震発生数の増加が起きた。我々は、これを断層帯での流体の移動によるものと解釈した。このような流体の移動はアスペリティの分布にも影響を与えている可能性がある。また、我々は能登半島地震の際、門前において被害調査を行った。この地域の強い振動（80‐100cm/sの地動速度）は、アスペリティに近接していたことと地盤の影響によるものと考えられる。

図2．山崎断層周辺域における最近30年間の震央分布（赤丸）。緑色の実線は活断層。青い＋は観測点。

図3．山崎断層帯での（上）クラスタ密度，（中）b値、（下）p波速度の空間分布。

図4．ハイドロフォンによって観測された微小なイベントの発生数。

図5．2007年三重県中部地震の前震の震源分布と（左）すべり分布および（右）強度超過の分布。

図6. 2004年新潟県中越地震と2007年能登半島地震における余震の発生レート変化の比較。

（10）実施機関の参加者氏名または部署等名：

　James Mori、渋谷拓郎、柳谷俊、竹内文朗、加納靖之、中尾節郎、西村和浩
　他機関との共同研究の有無：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：京都大学防災研究所
　電話：0774‐38‐4205
　e‐mail：mori@eqh.dpri.kyoto‐u.ac.jp
　URL：http://www.eqh.dpri.kyoto‐u.ac.jp/~mori/