（１）課題番号：0502.4

（２）実施機関名：東北大学大学院理学研究科

（３）課題名：　　　

実施小課題名：地殻応力測定による断層と応力場の関連の解明

(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成12年度までの成果

( 4-1 ) 「地震予知のための新たな観測研究計画の推進について」（以下、建議）の

項目：　1．(2)

(4-2) 関連する「建議」の項目：　1．(2) イ・ウ，(3) ウ，３．(2) ウ

(4-3) 「5ヵ年計画全体としてのこの研究課題の概要と到達目標」に対する到達した成果：断層構造の解明に資することが本研究の目的である．本研究の本年度最大の成果は野島断層において，断層中心部で剪断応力が小さいことを発見したことである．この結果は，この断層がウィークであることを正当化するとともに，断層の強度と破砕帯の関係を明らかにする有力な手がかりを与えるものと考えられる．

(5)　平成12年度成果の概要

(5-1) 「平成12年度全体計画骨子の補足説明　３．具体的な課題提案の背景」のどの

項目を実施するのか：　(5)　の１部分（断層面近傍の応力分布）

(5-2) 平成12年度項目別実施計画のどの項目を実施するのか（複数の項目に関係して

いる場合は、主たる項目と、関連した項目に分けて記入する）：　

２．(3)　の１部（断層面直近の力学的微細構造）

(5-3) 平成12年度に実施された研究の概要：

地殻応力測定による断層と応力場の関連の解明．

変形率変化法（ＤＲＡ）による野島断層近傍の応力測定（継続）

野島断層以外の断層に関する岩石試料の調査．

平林（NIED），岩屋，甲山，阿寺断層上野コアの収集（防災科技研の協力による）を行った．

断層構造の研究（考察）の着手（追加）

断層の剪断強度と破砕帯の関係に関する考察を行った．

ＤＲＡの原理の明確化と屈曲点同定の自動化（追加）

注）３と４は実施計画３の置き換え．

断層破砕帯と断層周囲の主応力方向　

野島断層近傍の変形率変化法 (DRA) による応力測定を前年度に引き続き実施した．富島1800m 孔（TSM，京都大学）の 310，312，415m深度，育波孔 (IKH，地質調査所) の 351, 465, 544, 639, 720m深度の測定がすでに前年度までに行われている．その結果，TSM では水平最大圧縮軸の方向が北西-南東あるいは西北西-東南東にあること，この方位が国土地理院による最近45年間における淡路島周辺の最大縮みの方位にほぼ一致すること，さらに，地震後に水圧破砕法で測定された応力のそれとにも一致していることがわかった．これらのことから，測定された応力が地震前から広域に働いている応力の反映であること，地震による応力の方位変化が小さいことを指摘した．また，IKH では最大水平応力の方位が深さ約 540 m から約 720 m の間で約130° 反時計まわりに回転し，深さ720mでは北西-南東を示し，TSM のそれとほぼ等しいことがわかった． IKH では，670 m 深度の付近に破砕帯の存在が指摘されているが，この回転は破砕帯で最大剪断応力が小さいことを示唆している．

防災科技研 (NIED) は断層近傍の平林 (HRB_NIED) において，水圧破砕による応力測定を行っている．浅部で測定された応力は TSM における DRA によるものと，深部の結果はTSM における水圧破砕のそれとよく似ている．これらの掘削孔の深部が断層中心部に近いこと，IKH では破砕帯近傍で最大剪断応力が小さいと思われること等を斟酌すると，破砕帯の小さな剪断応力が断層面に働く剪断応力を小さく見せていると考えるのは自然であろう．地質調査所（GSJ）は HRB_NIED よりも約 200 m 断層に近い位置で掘削を行った．われわれはその掘削孔 (HRB_GSJ) の 343m と 350 m で得られたコアから DRA によって応力を測定した．得られた最大水平圧縮応力の方位をこれまでの結果と併せて図１に示した．図から，この地点でもHRB_NIED と同様，最大水平応力が断層にほぼ直交している．すなわち，野島断層に働く剪断応力が小さいということが局所的なものではないことが確認された．

一方，HRB_GSJ における最大剪断応力が，わずか 200 m しか離れていないにもかかわらず，HRB_NIED のそれに比べてかなり小さいことも明らかになった．水圧破砕の結果を含めこれまでに得られている応力測定の結果から，最大剪断応力と最大剪断面に働く法線応力との比 r を測定地点の断層中心からの距離を横軸にして表したものが図２である．この図から，断層中心部から約 100 m 以内の点で剪断応力が小さいことがわかる．一方，掘削により断層中心から約 30 m 以内の幅で破砕が進んでいることが指摘されている．この領域を破砕帯と呼ぶ．破砕帯における小さな剪断応力は断層周囲の岩石が剪断応力を保持する能力を失っている結果であるとすると説明できる．一般に，断層破砕帯を持った断層では，破砕帯の外側で断層面に平行な面に働く剪断応力が，破砕帯内の最大剪断応力を越えることはないから，野島断層が weak に見えることと，野島断層に破砕帯が存在するということは同義であるといってよかろう．

図１．a) DRA によって測定された野島断層沿いの最大水平圧縮応力の方位 [粟田・他（1996）に加筆]．b) 育波 (IKH) における応力，r 値，および最大水平応力の方位の深さ方向変化．

図２．相対的な剪断応力の大きさ r と断層中心からの距離との関係 [HF は水圧破砕によるデータを表す．水圧破砕によるデータは塚原・他 (1998) と池田・他 (1998) による]．

(5-4) 「平成12年度の到達目標」に対する成果の概要：

野島断層沿いの，富島（京都大学），育波（ＧＳＪ），平林（ＧＳＪ）掘削孔の試料から，野島断層がウィークであることをほぼ確実にした．また，信州大学，NIED による測定を総合して，断層面の近傍で剪断応力の著しい低下があることを明らかにした．

(5-5) 共同研究の有無：

東北大学による独自の研究．地質調査所，防災科学技術研究所の協力を得ているが，共同研究の形態をとっていない．

(5-6) 平成１２年度の成果に関連の深いもので、平成１２年度に公表された成果（

[発表]

佐藤凡子，コア試料による野島断層近傍の地殻応力の推定，東北大学修士論文，pp. 87, 2000.

Yamamoto, K. N. Sato and Y. Yabe, Strength of fault as inferred from the stresses measured in the vicinity of the Nojima fault, Proc. Global Change: Connection to Arctic, Aug. 23-25, ’00, Sendai, 2000 (in Press).

山本清彦，DRAの標準法，資源・素材2000（秋田），講演資料，岩盤工学，71-76, 2000．

山本清彦・佐藤凡子・矢部康男，断層破砕帯が断層の強度に果たす役割，日本地震学会講演予稿集，2000年度秋季大会，P149, 2000.

山本清彦・佐藤凡子・矢部康男，断層近傍の応力から推定される damaged zone の弾性的性質，地震研究所・特定共同研究Ｂ「地震サイクルと大地震の準備過程に関する総合的研究」，2000年１月17-18日, 地震研究所, 2000 (印刷中)．

(6) この課題の実施担当連絡者

氏名：山本　清彦　

電話：022 225 1950

FAX：022 264 3292

E-mail：yama@aob.geophys.tohoku.ac.jp

小課題名：地殻応力測定による断層と応力場の関連の解明 (建議1.2.ｲ/ｳ：0502.4)