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濃尾断層系における歪・応力集中過程と破壊様式解明のための総合的研究

課題番号:1417

(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:

濃尾断層系における歪・応力集中過程と破壊様式解明のための総合的研究

(3)最も関連の深い建議の項目:

大項目 2.地震発生・火山噴火に至る地殻活動解明のための観測研究の推進
中項目 (2)地震・火山噴火に至る地殻活動
小項目 (2‐1) 地震準備過程
 ウ.歪集中帯の成因と内陸地震発生の準備過程

(4)その他関連する建議の項目:

大項目 1.地震・火山現象予測のための観測研究の推進
中項目 (2)地震・火山現象に関する予測システムの構築 
小項目 (2‐1) 地震発生予測システム
 イ.地殻活動予測シミュレーションの高度化

(5)平成20年度までの関連する研究成果(または観測実績)の概要:

 “新たな地震予知研究計画(第2次)”では,新潟‐神戸歪集中帯の中に位置する跡津川断層系に着目し,地震観測・電磁気探査・GPS観測を連携させた総合観測を全国の大学と共同で実施した.自然地震走時データを用いたトモグラフィによれば,断層直下の下部地殻には低速度体が局在していることが明らかとなった.定常地震観測網データのtomography解析によれば,この領域の下部地殻では,歪集中帯にほぼ平行な走向を持った広域的な低速度異常が見られる(Nakajima & Hasegawa, 2007).今回発見された断層直下の下部地殻低速度体はこの広域的異常域の中に存在しており,異なったスケールの不均質構造が階層を成して存在していると考えられる.また,跡津川断層域の上部地殻に相当する部分に,1858年飛越地震(M=7.0‐7.1)のアスペリティに相当する高速度体の存在が明らかとなった(図2).この高速度体は,その境界に低速度域を介在させパッチ状に分布している.断層直下の下部地殻に局在する低速度体は,上部地殻内高速度体(アスペリティ)間に介在する低速度域まで及んでいる.電磁気的探査によれば,跡津川断層直下の下部地殻から延びる低速度体は低比抵抗で,流体の存在を示唆する.
GPS観測によれば,図2の高速度体を含む跡津川断層のほぼ全域が“固着”しており,観測される変動の要因は,断層下の下部地殻(即ち低速度異常域)での運動(すべり)である可能性が強く示唆される.これらの結果を総合すると,断層直下の下部地殻低速度体内の運動による歪・応力の擾乱が上部地殻に伝搬して高速度体(アスペリティ)境界域に集中し,破壊に至るというシナリオが考えられる(図3).また,跡津川断層域両端では,火山活動による低速度域が下部地殻まで発達しており,その非弾性が破壊の進展を妨げ,断層のサイズを規定しているのであろう.

(6)本課題の5ヶ年の到達目標:

 内陸地震の発生プロセスにはまだ不明の点が多く残されている,従って,研究対象域を選ぶにあたり,破壊様式を支配する不均質構造の検知の容易なこと及び地震・地殻変動が顕著なことが重要な条件となろう.本計画では,変形速度の大きな構造帯である新潟‐神戸歪集中帯内に位置する国内最大級の内陸地震である1891年濃尾地震の震源域(濃尾断層系,図4)に焦点をあて,総合的観測とモデリング研究を密接な連携のもとに実施する.具体的には,断層下の地殻・上部マントル不均質構造とその中での運動特性を明らかにし,その知見を踏まえて内陸地震発生の歪・応力の蓄積・集中の物理メカニズムに対する定量的モデルの構築を行う.
 濃尾断層系は幾つかのsegmentに分かれており,segment間の連動的破壊が進行したと考えられている.従って,断層を含む上部地殻には,この地震のアスペリティとともに,segment境界における連動性破壊を示唆する不均質構造の存在が強く示唆される.一方,現計画の跡津川断層域における総合観測の成果から,濃尾断層系下の下部地殻内にも局在化した異常構造域(低速度異常)が期待されるところである.この異常域ではすべり運動が進行している可能性があり,その運動によって蓄積される歪・応力が不均質構造を介在させて下部地殻から上部地殻に再配分され,更に断層面近傍に集中して連動型を含めた破壊に至ると想定される.
 そこで本計画では,破壊様式を支配する上部不均質構造(アスペリティ・segment境界・断層端域)と,歪・応力の蓄積の原因となる下部地殻構造不均質及びそこで進行している運動の特性を,総合的観測(広域地震観測・稠密自然地震観測・電磁気的観測・GPS観測・制御震源探査)から明らかにする.地殻内流体は,上部・下部地殻を問わず,応力の集中に重要であるので,地震・電磁気観測によってその分布・挙動を明らかにする.更に,この総合的観測で得られた知見を元にモデリング研究を実施し,この地震に対する歪・応力の集中プロセス(不均質構造の中での応力の蓄積・再配分・集中プロセス)やこの地震で特徴的な連動型破壊の物理的メカニズムを明らかにする.

(7)本課題の5ヵ年計画の概要:

平成21年度

 5ヶ年観測の立ち上げ年度である.従って,衛星テレメータを主体とする広域地震観測網の整備及びGPS観測点の設置を開始する.また,断層帯周辺における稠密アレー観測を実施する.

広域地震観測:濃尾断層を取り囲むように100km四方の地域において衛星および電話線を用いた40点のテレメータ観測網を構築する。調査地域は山岳地や電気等が通じていない地域が予想される。そこで,その様な地域においては,オフラインレコーダを用いた観測を行うことにより観測空白域のないように対応する。今年度のオフラインレコーダの展開は10点程度を予定している。観測されたデータは,東京大学地震研究所と京都大学防災研究所に収録システムを構築しデータの収録をおこなう。また,精密震源決定によって地震活動を把握するとともにメカニズム解,走時データ等データを取得する。

稠密アレー観測:震源域南部において、断層帯の走行と直交する方向(WSW‐ENE)に3本の稠密アレーから成る自然地震観測網(合計90点)を約6ヶ月間展開する。各々の稠密アレイは、約30点の観測点から構成され、観測点の設置間隔は約1kmである。各観測点では、1Hz "3成分速度型地震計を使用して連続波形記録を収録する。

GPS観測:濃尾断層帯の中央部付近に20点程度の稠密GPS観測網を構築する。観測点は堅固な構造物にアンテナ固定用ボルトを設置するか,地中に直接ピラーを埋設する。可能な範囲で連続観測を実施するが,それ以外の観測点については1ヶ月程度のキャンペーン観測を実施する。データ解析の体制を整備し,キャンペーン観測データを解析して初期座標値を得る。

モデリング:モデルについては,H21年度は,前計画で様々な結果が得られた跡津川についてのまとめおよび定量モデルの構築を行う。また,その結果も踏まえて,濃尾断層帯におけるモデル化の方針について検討する。

H22年度

広域地震観測:観測点設置を継続して行うとともに,データ解析に着手する.
稠密アレー観測:前年度に引き続き,アレー観測を実施する.また,前年度データを併せ,解析に着手する.
電磁気観測:比抵抗構造探査を実施する.
GPS観測:観測点を維持するとともに,データ収集・解析を実施する.
モデリング:計算機環境を引き続き整えるとともに,モデルリングのための基礎的コード等を整備する.

 この年度末までに,当該地域の不均質構造及び地殻変形様式の概略を明らかにする.

H23年度

広域地震観測:観測点を維持し,データ収集を図るとともに,解析を実施する.
稠密アレー観測:前年度に引き続き,アレー観測を実施する.また,前年度までデータを併せ,解析を継続して行う.
電磁気観測:前年度の比抵抗構造探査の解析を実施する.
GPS観測:観測点を維持するとともに,データ収集・解析を実施する.
モデリング:モデルリング計算に着手する.

 次年度の制御震源探査に備え,当該地域の不均質構造と断層近傍で進行しているであろう変動現象の概略を明らかにする.

H24年度

広域地震観測:観測点を維持し,データ収集を図るとともに,引き続き解析を実施する.
稠密アレー観測:前年度に引き続き,アレー観測を実施する.また,前年度までのデータを併せ,解析を継続して行う.
制御震源地震探査:自然地震観測,電磁気観測,GPS観測の結果を踏まえ,大規模制御震源地震探査を実施する.
電磁気観測:前年度までの結果を踏まえ,比抵抗構造探査を実施する.また,前年度までのデータについては解析を継続して行う.
GPS観測:観測点を維持するとともに,データ収集・解析を実施する.
モデリング:モデルリング計算を継続して実施する.

この年度から,全体の取りまとめを目指した総合的解析を実施する.

H25年度

広域地震観測:解析を引き続き実施するとともに,観測点の撤収を行う.
稠密アレー観測:前年度までのデータの解析を継続して実施する.
制御震源地震探査:前年度のデータの解析を引き続き実施する.電磁気観測:前年度までの比抵抗構造探査の解析を実施する.
電磁気探査:データ解析を継続して行うとともに,観測点の撤収を行う.
GPS観測:データ解析を実施するとともに,観測点の撤収を行う.
モデリング:モデルリング計算を継続して実施する.

全体の成果のとりまとめを行う.

(8)実施機関の参加者氏名または部署等名:

東京大学地震研究所(岩崎貴哉・飯高隆・平田直・酒井慎一・蔵下英司・加藤愛太郎)

他機関との共同研究の有無:有り
北海道大学・弘前大学・東北大学・茨城大学・千葉大学・東海大学・名古屋大学・愛知教育大学・京都大学防災研究所・金沢大学・九州大学・鹿児島大学・国立極地研究所・気象庁・防災科学研究所

(9)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
電話:03‐5841‐5708
e‐mail:iwasaki@eri.u‐tokyo.ac.jp
URL:

お問合せ先

研究開発局地震・防災研究課

(研究開発局地震・防災研究課)

-- 登録:平成22年02月 --