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2008/11/24 日本地震学会秋季大会
強震波形と測地データから推定した
2008年岩手・宮城内陸地震の震源過程
引間和人
纐纈一起
京都大学大学院理学研究科宮崎真一
東京大学地震研究所
内容
• 近地強震波形， GPSによる測地データを用いて
震源過程解析を行った．
• 解析手順
– Double-Difference法による震源再決定［断層面設定の
参考とするため］
– 余震記録を使った速度構造チューニング
– 近地波形による点震源での解析
– 測地データを用いたすべり分布の推定
– 強震波形による震源過程解析
– 強震波形・測地データのジョイントインバージョン
• すべり分布の特徴など
震源再決定の実施
気象庁一元化震源
・本震：震源深さ=7.8km
・余震分布：
南部で浅く，北部で深い
↓
より詳細な本震・余震の
位置を決定した上で，断
層面を設定する
6/14 – 7/11（地震後４週間）
震源再決定の実施
• Double-Difference法(Waldhauser and
Ellsworth, 2000)による震源再決定
• 気象庁一元化データの検測値を使
用
• 本震後４週間の地震を再決定した
• 観測点は震源域から80km以内
（観測点数：47）
• 速度構造はJMA2001を使用
再決定された震源の分布
• 震源深さが浅くなった
（特に北部）
• 本震：震源深さ
7.8km → 5.9km
再決定した震源
JMA一元化震源
• 大局的には西に傾斜す
る余震分布
• いくつかのクラスター状
に余震が分布し，余震
が発生していない領域も
ある
N=3020個
6/14～４週間の地震
強震波形を用いた解析
• 震源近傍の観測点を多く使
う
• 山地に位置する観測点をな
るべく使用する
• 震源過程解析の前に，余
震波形記録を使って構造
のチューニングを行う
K-NET, KiK-net 17観測点
の記録を使用した．
震央距離約60km以内
本震後24時間の震源をプロット
速度構造モデルの設定
余震記録の波形インバージョンにより，観測点毎に水平成層構造を設定した
Velocity
Velocity
0.0
0.0
2.0
4.0
6.0
0.0
(km/ s)
8.0
AKT023
結果例
0.0
2.0
4.0
(km/ s)
8.0
6.0
IWTH04
5.0
Depth
Depth
5.0
10.0
10.0
15.0
RD
15.0
TR
20.0
20.0
(km)
UD
(km)
Velocity
0.0
0.0
2.0
解析に使用した地震
6/18 16:18 (M4.2)
h=8.1 km
F-netのメカニズムを仮定
Depth
5.0
10.0
15.0
20.0
(km)
解析波形
0.05～0.5Hzまたは1.0HzのBPF
積分して速度波形とした
Hikima and Koketsu (2005) と同様の方法
4.0
6.0
(km/
8.0
MYGH06
観測
計算
断層面の設定
１．Kikuchi and Kanamori(1991) と
同様の”反復はぎとり法”を強震
波形に適用し，複数のモーメント
テンソル解を求めた
0.02～0.1Hz のBPF，速度波形
Total Moment
2.1ｘ1019Nm (Mw 6.8)
２．主要なモーメントテンソル解
（201°，45°，91°）
に余震分布を参考に西傾斜の断
層面を設定する
３．傾斜については，強震波形，
GPSデータの解析の際に残差が
最小になるように微修正した
45 → 41°
４．破壊開始点の深さ＝6km
本震後24時間の震源をプロット
解析条件
• 長さ:42km，幅：18km
• 小断層サイズ：2km×2km
• 解析波形
0.03～0.5Hz（周期2秒）のBPF，
速度波形
S波到達後15～20秒までの波
形を使用
• multi-time window法［Yoshida et
al.（1996）＋非負の最小自乗法］
によるインバージョン
Xmn
Dip=41°
Ymn
Tmn
• 拘束条件
時間・空間の平滑化
平滑化強さはABIC最小条件で決める
本震後24時間の震源をプロット
測地データ
水平
胆沢観測点
鉛直
栗駒２
水平：149cm，上下:208cm
• GEONETの30秒サンプリングデータを使用．
• 地震時の急な変化は可能としながら，それ以外の時間帯は時間方向に
平滑化をかけた解析．（Larson and Miyazaki, 2008）
• 地震２分後－地震１分前を地震時の地殻変動量とする．
• 観測点数 46点
速度構造モデルとGreen関数
（測地データ）
・理論地殻変動量の計算
Zhu and Rivera (2002)のプロ
グラムによる（水平成層構造）
・設定した水平成層構造
・強震波形計算用の一次元構
造を補間し，簡易３次元モデル
を作成．
・GPS観測点での各層の深さを
抽出し，観測点ごとに一次元水
平成層速度構造モデルを設定
した．
Vp
（kｍ/ｓ）
2.0
3.2
4.3
5.6
6.0
6.3
Vs
(km/s)
0.7
1.3
2.0
3.0
3.2
3.5
Density
(kg/m3)
2000
2300
2400
2600
2700
2700
sedimentary
layers
basement
upper crust
・GPS観測点
・深さ設定地点
（Vp=4.3, Vs=2.0km/s）層の上面深さ
測地データ解析結果［１枚断層］
Mo=2.7ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.1m
走向：201°
傾斜:41
黒：Obs
白：Cal
黒：Obs
ともに方向が反転
白：Cal
• 断層北部（胆沢）の水平変動・上下変動
→ 胆沢観測点は断層の下盤側に位置する必要がある
測地データ解析結果［２枚断層］
南：走向201°傾斜41°
北：走向191°傾斜41°
の２枚の断層面で解析
NNE
SSW
• 南部のすべり分布はほとんど同じ
• 北部のすべり量は1.2m程度
Mo=2.7ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.2m
測地データ解析結果［２枚断層］
黒：Obs
白：Cal
黒：Obs
白：Cal
• 胆沢観測点の変位ベクトルが再現可能に
測地データ解析結果［２枚断層］
水平
鉛直
• 栗駒２の変動量はやや不足しているが，概ね良好に観測値
を再現している
強震波形解析結果
• ２枚の断層面を設定した結果
Moment rate (Nm/s)
NNE
SSW
Mo=2.4ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=4.7m
5.0E+18
4.5E+18
4.0E+18
3.5E+18
3.0E+18
2.5E+18
2.0E+18
1.5E+18
1.0E+18
5.0E+17
0.0E+00
0
5
10
15
20
Time (s)
• 測地データに比べて狭い領
域にすべりが集中
第一タイムウィンドウ伝播速度=2.8km/s
波形の比較（強震波形のみ）
NS
EW
UD
NS
EW
UD
測地データ，強震波形単独解析の結果
Mo=2.7ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.2m
GPSデータの解析結果
Mo=2.4ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=4.7m
強震波形の解析結果
• 両者のデータを同時に使用してインバージョン解析
を試みる
測地データ・強震波形のジョイントインバージョン
NNE
SSW
Moment rate (Nm/s)
Mo=2.5ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.8m
5.0E+18
4.5E+18
4.0E+18
3.5E+18
3.0E+18
2.5E+18
2.0E+18
1.5E+18
1.0E+18
5.0E+17
0.0E+00
0
5
10
15
20
Time (s)
• 南部のアスペリティですべりが集中
• 北部のすべりは広く分布し，浅部で
やや大きい
• 余震はアスペリティの周辺で発生
• アスペリティの延長部付近で地表
断層が確認されている
＋は産総研による地表断層位置
波形の比較（ジョイントインバージョン）
NS
EW
UD
NS
EW
UD
測地データの比較（ジョイントインバージョン）
水平
• 震源付近の観測点のベクトルの方向は一致
• 栗駒２で計算される地殻変動量は観測値の半分程度
鉛直
結果の比較
Mo=2.5ｘ10
Mo=2.4ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.8m
最大すべり=4.7m
Mo=2.7ｘ1019Nm
(Mw 6.9)
最大すべり=5.2m
測地データ
強震波形
強震波形＋測地
• 強震→ジョイント：アスペリティがやや深くなった．周辺部のすべりが減少
• 測地→ジョイント：大きなすべりが集中，栗駒山直下でのすべりが無い
測地データのみ
強震波形＋測地
黒：Obs
白：Cal
黒：Obs
白：Cal
• 断層の西側に位置する観測点で計算される変動量が減少
• 測地データを説明するためには，断層深部でのすべりが必要?
→ 今後の検討課題
すべり時間関数の分布
1.5m/s程度
ジョイントインバージョン結果
第一タイムウィンドウ伝播速度=2.8km/s
NNE
・最大すべり周辺のすべり速度は1.5m/s程度
・北部の断層では若干遅れて破壊開始
SSW
断層面での応力変化量の分布
• Okada (1992)により断層面
での応力変化を計算
最大：約40MPa
アスペリティ平均：約30MPa
青：応力降下
→ 大きな加速度・高周波成
分に富んだ波形の一因か？
すべり量分布
まとめ
• 近地強震波形，測地データを使って2008年岩手・宮城内陸地
震の解析を行った．
• 震源再決定の結果，断層北部での余震も浅部で発生している
ことを確認．
• 強震波形，測地データの解析結果の主要な特徴は一致し，震
源の南側・浅部にかけて大きなすべりが存在する．
• 最大アスペリティでのすべり量は5～6m．
• アスペリティの面積は小さく，応力降下は30MPa以上と大きい．
• 北部にもすべりが存在するが，すべり量は1～1.5m程度．
• 強震波形，測地データの解析結果には異なる箇所もあり，両
者の時間特性の違いなどについて，検討を要する．
謝辞：解析には防災科学技術研究所KiK-net，K-NETの波形記録，国土地理院
GEONETのGPSデータ，気象庁一元化読み取りデータを使用させて頂きました．
破壊過程のスナップショット
ジョイントインバージョン結果

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