5-16．南アフリカ金鉱山における震源核形成過程の観測

 

地震の発生直前に生起する現象として，最もあり得そうなのは，震源核形成過程である．震源核形成過程は，室内での岩石摩擦実験によりその精細が明らかにされてきた．しかし，自然地震に関して，震源核形成過程を直接捉えた観測データはまだ存在しない．地震の震源核の大きさは，「通常の」観測にかかるほど大きくない可能性も指摘されている．

南アフリカの金鉱山では，深さ2-3kmで行われている採掘による応力集中のため，既存の断層上に応力集中が生じ，大きいものではM3クラスの地震（震源サイズは約100m）が発生する．予想される震源域めがけて掘削したボアホール内に設置した各種のセンサーにより，震源から数mー数十m以内の至近距離でデータを取得することが可能である．採掘の進行に伴い，応力が徐々に高まり，岩盤の諸性質や極微小地震活動が変化し，ついには震源核形成が始まり，ゆっくりしたすべりが発生すると考えられる．この過程を，高精度の地震計，歪計や変位計をはじめとする各種のセンサーでとらえ，震源核形成過程を解明することは大変重要である．

本研究は，立命館大理工学部，京大防災研など全国の研究者の共同研究として進められている．平成13年度までに，Western Deep Levels鉱山の観測網から約100mで発生したM2の地震の前後のｂ値や応力降下量の変化から，M2の地震発生によるせん断応力の変化を検知することができた．また，地震モーメントに対する波動エネルギーの比が，Ｍ２の地震の直前に小さくなった傾向を示す解析結果が得られた．この解析が妥当なものであれば，地震直前に既に応力が低下しており，震源核形成過程に伴う応力変化を検知した可能性がある．

2002年2月には，Bambanani鉱山に一点だけ設置されていた歪計から100m以内で，M3を含む地震群が発生した．大変残念なことに，データ通信のトラブルにより地震直前および地震時は欠測であったが，約一ヶ月後の復旧後にも顕著な余効変動がとらえられた．