(1)課題番号：0210

(2)実施機関名：京都大学防災研究所

(3) 課題名：直下型地震の地震環境評価

 

(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成14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：

III，１（４）地震時及び地震直後の震源過程と強震動

(4-2) 関連する「建議」の項目：(4)ア，イ，（２）エ

 

(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：

５カ年全体の計画は以下のとおりであった。

多くの地震が日常的に発生するが、それらのうちきわめて希なものだけが大きく成長して大地震となる。ある地震だけが大きく成長し，他の地震は小さく終わる原因についてはよく分かっていない．この問題の解決のために，初期破壊継続時間が長いほど地震が大きく成長するかどうかを研究する。また、断層の地震学的・測地学的評価および流体の挙動検出を中心に、地震発生場の環境評価を行う．より具体的には，以下の（ア）−（カ）の６テーマについて研究を進める。

ア）         地震の成長過程に関する研究

イ）         活断層の地震活動度の定量的評価

ウ）         山崎断層系の大沢での伸縮計の設置

エ）         GPS観測

オ）         微小地震活動の静穏化と活発化

カ）         歪と地下水

また特定の断層で大地震が発生した場合（シナリオ地震）を想定し、各地における強震動予測を行う。そのために伝播経路やサイト特性など予測に必要な基本情報を得る観測研究を行う。この研究では以下の３つのテーマについての研究が進められる。

キ）         基盤観測点のサイト特性の評価

ク）         シナリオ地震に基づく強震動予測

ケ）         中・小地震および微動のアレー観測による和歌山中央構造線付近の地下構造調査とサイト特性の評価」

 

平成14年度に達成した事項は以下のとおり。

１）         断層近傍の地下水観測の開始

２）         山崎断層と花折断層におけるGPS観測

３）         鳥取県西部地震の初期破壊の震源位置と規模の調査

４）         鳥取県西部地震の先駆的群発地震と余震とをJHD法により再決定

５）         動的パラメータを推定することによりアスペリティおよび背景領域の応力降下量の与え方に関する知見を得る

６） 和歌山群発地震記録のSコーダ波を用いて散乱減衰と吸収減衰を分離・評価し、他地域の結果と比較

 

(5)　平成14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」のどの項目を実施したのか：

(3)　内陸活断層周辺における不均質な応力・歪場の成因

(3)-1. 個々の断層への応力蓄積過程    

(3)-2. 内陸の歪集中帯の変形様式  

(5)  断層面上の強度と応力の時空間分布    

 　　(5)-3. すべり分布の再現性の検証

(5-2) 平成14年度項目別実施計画のどの項目を実施したのか：　震源過程と強震動

D) 花折断層と山崎断層周辺で広帯域地震観測を増強し、破壊開始から高速破壊に至る過程を直接観測する。また、ＧＰＳ観測を継続し断層固有の歪蓄積過程を検出する。

 

(5-3) 平成14年度に実施された研究の概要：

１）          山崎断層の地殻変動と地下水の観測

２）          地震シナリオのモデリング

３）          和歌山における地震波伝播経路特性および減衰メカニズムの研究

４）          2000年鳥取県西部地震の震源過程の研究

５）          GPS観測

６）　歪変化と地下水変化の応答係数を求める

 

(5-4) 当初設定した平成14年度の到達目標に対する成果の概要：

 

１）　山崎断層の安富、大沢の２観測坑道での地殻変動観測を継続、GISを用いた地震活動の定量的評価として、地質構造や地形、重力等も勘案した解析を開始した。山崎断層の近傍で、浅井戸を利用した水位・水温観測を開始した。当初の計画よりは多少遅れ気味であるが、現地溜め込み方式で太陽電池と携帯電話によるテレメータ方式の導入を進めている。

山崎断層系において、比較的密度の大きな岩石が断層帯に存在する例を見つけ、その深さ分布を推定した。安富断層では、断層帯の石が高密度な傾向を示している。その西方、土万（ひじま）断層、大原断層にそう 20 点の石について測定し、おおよそ同様の結果を得た。この密度値を用いて地下構造を推定すると、断層下数百メートルから数キロメートルの深さまで、重い岩石が存在する可能性が示された。

 

２）　地震シナリオの高精度化を目的として、既往の地震の運動学的震源モデルから動的パラメータを推定することにより、特性化震源モデルのアスペリティ及びこれまで困難

であった背景領域の応力降下量の与え方についての知見を得た。計画通りの結果を得られたといえる。

 

３）　地震波伝播経路特性及び地震波減衰メカニズムの地域性を調べるため、和歌山群発地震記録のSコーダ波を用いて散乱減衰と吸収減衰を分離・評価し、他地域の結果と比較した。当該地域では2Hz以下では散乱減衰が卓越し、一方16Hz以上では吸収減衰が卓越する。散乱減衰と吸収減衰の和としての全減衰は群発地震域の破砕度の高さを反映して他地域と比較して顕著に大きい。これは強震動予測において重要な地震波伝播経路特性の評価には、地殻構造の水平方向への不均質性に起因する減衰特性の地域性を考慮する必要性を指摘している。

 

４）　2000年鳥取県西部地震の初期破壊について詳しく調べた。初期破壊による波形は、余震のはじまりの波形とは全く異なっており、その規模に比べて、かなりの長周期成分が含まれる。初期破壊は約2.5秒続いたが、この継続時間はこれまでに得られている初期破壊継続時間と地震規模との関係を満たす。初期破壊の波形インバージョンを行い、初期破壊におけるモーメント解放量とその空間分布を求めた(図１)。初期破壊の断層面と主破壊の断層面は20°異なっていること、初期破壊と主破壊の間にはモーメント解放量のほとんどない所があること等から、初期破壊が連続して主破壊になったのでは無いことがわかった。初期破壊と主破壊のモーメントマグニチュードは、それぞれMw 5.5, Mw6.6 と求められたが、卓越周期は両方とも４−６秒であった。初期破壊の周期はスケーリング則から予想されるよりも長い。

鳥取県西部地震前に、その断層面付近において、1989、1990、1997年にM5.1-5.4の地震6個を含む群発的な地震活動が発生しており、その領域は、すべり量の小さなところに対応していることが明らかになった。また、2000年鳥取県西部稠密合同観測データを用いたトモグラフィーにより、P波速度が大きくポアッソン比も大きい領域がすべり量の大きな領域を取り囲むように分布していることがわかった。さらに、精度の良い震源の再決定により、群発地震と本震の断層面が断層面と直交方向に数百メートルずれている可能性が指摘された(図２)。

鳥取県西部地震前後に、その断層の下部、モホ面付近で発生した低周波地震の震源過程を推定した。研究は予定通り進んでいる。

以上述べたように，初期破壊については非常に詳しい過程を描く事が出来た。発生環境場に関して、前駆的地震活動などとの事実関係は明らかに出来たが、物理的なイメージングは出来なかった。

 

５）　GPSの稠密観測により、2000年鳥取県西部地震後に、その断層の上部で余効すべりが発生したことが推定された。

また、GPS観測により、山崎断層と花折断層のプロファイルを作成した。計画通りに進行している。

６）直下型地震の予知に向けて、歪と地下水位の関係を広い周波数領域で求めることが目標であった．地球潮汐や長期の歪変化を利用して、0.5日から20日までの面積歪に対する地下水位の応答を得ることが出来た(図３)。

　

 (5-5) 共同研究の有無：無

2000年鳥取県西部稠密合同観測は，東京大学地震研究所をはじめとする全国の大学による合同観測として実施された（参加人数，約100名）．

 

(5-6)

入倉孝次郎・三宅弘恵・岩田知孝・釜江克宏・川辺秀憲(2002). 強震動予測のための修正レシピとのその検証，第11回日本地震工学シンポジウム，CDROM-109．

岩田知孝・関口春子(2002), 2000年鳥取県西部地震の震源過程と震源域強震動，第11回日本地震工学シンポジウム，CDROM-25．

岩田知孝・関口春子(2002), 強震記録に基づく最近の地震の震源インバージョン，月刊地球号外37総特集「最近の強震動予測研究—どこまで予測可能となったのか？」 47-55.

宮腰　研・Anatoly PETUKHIN・岩田知孝・関口春子(2002). 1997年鹿児島県北西部地震におけるやや短周期域の震源モデル，第11回日本地震工学シンポジウム， CDROM-26．

Nishigami, K., Seismological investigation of deep structure of active faults using scattered waves and trapped waves, Seismogenic Process Monitoring, Ed. by Ogasawara, H., T. Yanagidani, and M. Ando, Rotterdam, Balkema, 245-256, 2002 .

西上欽也・田所敬一・永井　悟・水野高志・加納靖之・平松良浩、注水に伴う誘発地震発生特性—野島断層注水実験を中心として—、地学雑誌、Vol. 111, No.2, 268-276、2002．

西上欽也、地震発生域の不均質構造を探る—地震散乱波のトモグラフィー解析—、サイスモ（Monthly地震レポート）、第6巻、1号、6-8、2002．

西上欽也・土井一生・水野高志・田所敬一・下川明子、2000年鳥取県西部地震の震源断層を探る、月刊地球、号外No.38、174-181、2002．

西上欽也、野島断層における繰り返し注水実験、月刊地球、号外No.38、95-101、2002．

Hiramatsu, Y., Yamanaka, H., Tadokoro, K., Nishigami, K., and Ohmi, S., Scaling law between corner frequency and seismic moment of microearthquakes: Is the breakdown of the cube law a nature of earthquakes?, Geophys. Res. Lett., 29, 52-1-52-4, 2002.

Hiramatsu, Y., M. Furumoto, K. Nishigami, and S. Ohmi, Initial rupture process of microearthquakes recorded by high sampling borehole seismographs at the Nojima fault, central Japan, Phys. Earth Planet. Inter., 132, 269-279, 2002.

Tadokoro, K., M. Ando, S. Baris, K. Nishigami, M. Nakamura, S. B. Ucer, A. Ito, Y. Honkura, and A. M. Isikara, Monitoring of fault healing after the 1999 Kocaeli, Turkey, earthquake, J. Seismol., 6, 411-417, 2002.

岡本拓夫・和田博夫・平野憲雄・竹内文朗・伊藤　潔・渡辺邦彦・西上欽也・前澤廣道,北陸地方西方沿岸及びその周辺域における最近の地震活動に付いて,京都大学防災研究所年報、第４５号Ｂ、５９５−６００、２００２.

Shibutani, T., S. Nakao, N. Ryohei Nishida, F. Takeuchi, K. Watanabe,  Y. Umeda, Swarm-like seismic activity in 1989, 1990 and 1997 preceding the 2000 Western Tottori  Earthquake, Earth Planets Space, Vol. 54 (No. 8), pp. 831-845, 2002.

澁谷拓郎・中尾節郎・竹内文朗,    ２０００ 年度鳥取県西部地震に先行した１９８９年1９９０年および１９８９年の群発的地震活動について,号外月刊地球３８号「西日本の地震活動」、第３８号１４４−１４８頁、２００２.

平田美佐子、梅田康弘、川方裕則, 2000年鳥取県西部地震の初期破壊、月刊地球、号外３８，162-166，2002．

尾上謙介、梅田康弘、重富國宏、細　善信、浅田照行、藤田安良、紀伊半島における水位観測とひずみとの関係について、平成１４年度防災研発表講演会、ＡＶ１７，2003．

 

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：氏名：James Mori

電話：0774-38-4205

FAX：0774-38-4190

E-mail：mori@rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp

 

図の説明

 

図１．波形インバージョンによる2000年鳥取県西部地震の初期破壊過程．

初期破壊の最初の３秒間の波形インバージョン結果。初期破壊の断層面と主破壊のそれとは２０°ずれており、図は前者の断層面上の変位分布図である。破壊開始点付近でやや大きなモーメント解放があったが、主破壊（図のずっと右下）まで連続して大きくなっていないことがわかる。

 

図２．2000年鳥取県西部地震における先駆的群発地震と余震の震央分布の比較．

 

図３　面積歪に対する地下水位の応答。Periodの0.5と1 は地球潮汐、編み目はその他の歪による水位応答。