余震を考慮した場合の地震の規模別度数分布長

余震を考慮した場合の地震の規模別度数分布長
許ムヲ
子
津 徳
治制
550.341
Magnitude Distributionof Earthquakes with Special
Consideration for Aftershock A
c
t
i
v
i
t
i
e
s
T
. Utsu
(
S
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i
s
m
o
l
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g
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. M A.)
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)
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fag
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nt
h
a
tr
e
g
i
o
n
.
た石本一飯田の式の指数 b十 1の値も1.8-1
.9程度であ
.~ 1
. 余震の規模の分布について
ることが多いことが知られている.
筆者 (Utsu,1
9
.
6
1
)は日本付近の浅発地震の資料を用
なお,余震の規模別度数の統計をとるとき,本震を含
いて,規模 Moの地震が起ったとき,どの程度の大きさ
めると,たいていの場合,本震の規模だけとびはなれて〆
の余震を伴なうものかを調べた.その結果,およびそれ
大きくなり,本震を含めないほうがり)式への適合がよい
@に若干の考察を加えたものを記せば次のとおりである;
(
1
)
. 余 震 の 規 模 別 度 数 n(M) d M が GutenbergRichterの式
ことば注目すべきことである.
(
2
) 最大の余震の規模を M1 とすると ,Mo-Mlは地
震ごとにかなり大幅に異なるが,ある Moの区間につい
l
o
gn(M)=.a-bM
(
1
)
に従うものとじて,いくつかの地震のゑ震群について係
てのその中間値 Mo-Ml は M。が大きくなるほど小さ
くなる傾向があり ,Mo:8
Y
z"
"
'
;
6の範囲では実験式
Mo-M1=
4
.7-0.45Mo
数 b を求めると Fig.1 のように b
=
:
;
;
'
0
.
8
5 くらいを中
間値とする分布が得られる.余震の現地観測から得られ
(
2
)
で表わされる.
(
3
) 規模別数分布度が (
1
)
式で表わされる場合,その地
1
0
は
震群のうち最大のもののもっとも確からしい規模 M1*
M
,
*
'
-a
-log(?l
n1
0
)
b
(
3
)
であるが,確率論的考えから予想される M1 の 変 動 は
M 1*-0.9bから M 1*+2b くらいまで及ぶので (Utsu
、 1961, F
i
g
.1
8
7
),余震の Mo-Ml が 属 工 耳 石 の 前 後
00
'
:
5
-にかなり広くちらばっているのも当然りこととも考えら
F
i
g
.1 Frequencyd
i
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b
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2
8a
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h
o
c
ksequences
)ogN=a-bMf
ReceivedSept
.2
0,1
9
6
3
梢気象庁地震課
骨
一れる.もしこのちらばりが,そのような理由によるもの
であるとすれば,n番目の大きさの余震の規模を
M品、と
するとき,大きな n に対しては Mo-M
n のちらばりは,
"-M
前記の Mo
1 のちらばりより小さくなることも考え
- 19-,-
験震時戴
1
3
0
28 巻 4号
や Cのようになるものもあり,これを一つの直線とみで
られる.
すなわち,ある Moに対する各余震群の規模別度数分
その傾斜から bの値を決めると,本来の bの値とはかな
布はすべて (
1
)式で表わされ,a,bの値もみな同じであ
り違った.もの主なる(宇津, 1964)・ーしかし,このとき,
るとしても累積度数分布図を書くと, Fig.2のように
すべてが傾斜 -bのA直線のようになるものとは限ら
ず,度数の小さい範囲では,データのばらつきのため B
Fig.2め Bのように傾斜が急な〈みかけの bの値大)余
l
震群は 'M~-Ml が大きく
c のように傾斜が緩やか
な(みかけの bの値小)余震群は M
o
'
-M.が小さくな
る傾向が生じるはずである.
F
i
g
s
. 3,4,5は規模別度数分布が調べられた 2
6の地
震 (Utsu1
9
6
1,F
i
g
s
. 104-131,ただ、し, Fig.117 と
1
2
9は同規模の二つの地震のいずれを本震とするか問題
N
があるので除いた)について Mo-Mb Mo
-M
1
0, Mo
-M
1
0
0 を Mo に対しプロットじた図で、ある. この三つ
の図を比べると Mo一M10,Mo-M100のちらばりは Mo
一M1 のちらばりよりも多少小さくなっている.
また,
Fig.6は b と Mo-Mlの関係を前記地震についてプロ
ットしたもので b と Mo-Mlの聞に多少の相関が認め
られる.
ここで扱った地震は余震が比較的多数観測された地震
7
. Uo
6
O
8
1
ミ
,
20ぎ l
.
.
J
@
@
..~
ー 趨1
.
••
S g- 事
3
@
@
@
4
4
一一一一一J
F
i
g
.4
Fig;.3‘
- 20ー
~~..
_
1
3
1
余震を考慮した場合の地震の規模別度数分布一一一宇津
であるから,すべての地震の余震群について規模別度数¥
公布が Fig.2のようなもの比近いかどうかはいえない
1
.5
が,少くともここで扱っ界地震に関する限り,規模別度
@
数分布が Fig.7の主うにまったくまちまちなものでは
@
b
ある地域にある期聞に起った地震についての規模別度
0
:
5
1
)
式によって表わされるが"この統計は「他の
数はほぼ(
地震の余震であるとみなされる地震」をも含めて」定の
規模以上の地震全部について行なうのがふつうである.
ところが,一つの地震に対 Lて,前節で述べたように,
ある規模別度数分布をもった一つの余震群が付随してい
るわけであるから,規模の小さい地震については「他の
7 Mo
6
0
2
l
v
[
.-
M
,
@
@
いて
-
地震の規模別度数のうち余震の占める割合につ
•
•
@
1
.0
@
1
&0
@
し、.
@
・
-a
@
-
震と余震の発生機構の相異に関係しているのかも知れな
・-
日。
(
4
) 余震の余震は特別の例をのぞけば少い.これは本
~2.
.
,
たさそうにみえる.
@
1
Fig.6 Valueso
fb i
ne
q
u
a
t
i
o
nl
o
gN =α-bN
f
o
r 28 a
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n"magnitude
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tMo-M1 (
betwen a main shock and t
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"l
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g
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c
k
).
8
N
1
ミ
・
23
逗 10
3
4
Mo
F
i
g
.7
地震の余震である地震」の割合はかなり大きくなるので
e_
e
1
.‘@
・
@
・@
••
はないかと思われる.したがって「他の地震の余震(ま
(
r
主震」と呼ぶことにする戸だ
たは前震)でない地震J
e-
ー
・
ー
@
・
・
@
@
@
けを対象として規模別度数分布を調べると,地震全部に
ついての規模別度数分布とはかなり違ったものになるの
ではないかと予想される.
Table1は日本付近 (Utsu1
9
6
1,F
i
g
.3に示す範囲)
@
.
5
に1
9
2
6年から 1
9
6
1年までの 36年間(ただし M:5
後群発地震のような場合にも,最大のもの一つを「主
震」とみなし,他は前震または余震とみなすことに
F
i
g
.5
する.
'21、
験
報
132
震
時
28巻 4,
号
-5.9については 1
9
5
2年から 1
9
6
1年までの 1
0
年間後)に
起った浅い地震について, I
他の地震の余震または前震
である地震」の数 A とそれ以外の地震すなわち「主震」
の数 B を調べ,前者 (A) が全体 (A+B)'に対して占
める割合をいくつかの規模階級ごとに示したもので ,M
:6.5以下から A の割合がかなりふえてくることがみ
P
N
られる.
∞
.
Table 1
1
6
.5
→
6.0 即
-1961!5.5.-
3
十
ーで
7.9
7
.
4
A
7.5 9
6
1 7.0 1
9
2
6 1
B
8.0and over
・
B
A
Magnitude
Range
Period
4
O
.00
6
0.25
23
0:12
6.9
28
6
7
0.30
6.4
108
1
3
9
0.44
5.9!
81!
87!
1
0
0.48
したものが 1
926年一 1
9
6
1年の数になるものと仮定して
‘プロットしてある ι 図中の白丸は f
主震」のみの累積度
F
数で,黒1bは全地震の累積度数である. こ の 図 を み る
と,M:6
.
5くらいから下では白丸を連ねる線の傾斜b. がゆるやかになり b=0.75 くらいである •
M>6;5の
白丸,および黒丸全部を連ねる線の傾斜は b=0.95 で
ある.
深発地震には余震があまり観測されないといろ事実が
ある.深発地震の規模別度数分布は,ここでいう「主
震」、の規模別分布と共通点があるかも知れない.深発地
震の規模別分布は M 孟 6 の範囲については Gutenberg
τいるが,いずれも (1)式の
b が1.2となっている.こ
.0 よりやや大きい.
れは浅い地震の平均的な値 0.8-1
ところが Suyehiro (
1
9
6
0, 1
9
6
2
) によれば M<6範囲
になると
M の減小による数の増じ方が著るじくぶさ
くなるようで,
日本付近了では M :5)
1-6)
1 の深発地震
M
F
i
g
.
S
' J:Magnitude-cumulativefrequeucy r
e
l
a
,
.
t
i
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r ]apanese s
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c
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lshockso
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l
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.
F :Magllitude-cumulativehequency,re
l
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n f
o
r F
i
j
i d
e
e
p
f
o
c
u
s earthquakes
(DatafromSuyehiro,1
9
6
2
)
.
の数が 1月平均1.45回なのに l
y
1
:3)
1-4Y
zの数は 11
.0
回である(もし b三1.0 とすれば 1
45回になるはずであ
i
j
i諸島方面の探発地震を松、代で観測 Lた結
る).まだ F
果からも〆 M:6以下では度数の増し方がゆるやかにな
Fig.8 F 曲線は Suyehiro,'
1
9
6
2の 与 え た
っている (
M の資料をプロットした,ものである).
~
&R
i
c
h
t
e
r(
1
9
4
9
) および勝又 (
1
9
5
8
) の調べたものが
あり,前者は全世界,後者は日本付近の地震を対象とし
hd
この表のデータを図に示すと一 Fig.8 (J印)のように
.'
6倍
なる. /
(
こ
だ
、
し M :5:5-5.9 については表の数の 3
一←一一」
6
戸
a
-
噌
A :Number o
fa
f
t
e
r
s
h
o
c
k
s andf
o
r
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o
c
k
s,
B :Numbero
fp
r
i
n
c
i
p
a
ls
h
o
c
k
s
.
3
. 主震と余震の規模別度数分布のいろいろな組合
せ
主震の規模別度数分布が F
i
g
.~à のような累積度数分
布図で示され(この図では b
=0.5の場合が示されてい
o
る), また,
本震め規模が ,
Moである余震群の規模別度
数が Fig.9b のような累積度数分布図で示される
されている)とき,主震の b
,および,余震のか,
o
母ょと記範囲内の M:5.5-5.9 程度の地震の中には無
感であるため気象庁の地震 ωカタログに記載されてー
いないものも少なくない. この程度の地震を網羅す
るためには,膨大な観測原簿を全部調べてみなけれ
ばならないので,この 10年間だけに限った.
(
こ
の図では m=Mo-:-Ml*二 1
.0,b'=1
.0 の場合の例が示
お
よび m にいろいろな値を与えたとき,主震と余震を合
わせた地震全体の規模別度数分布がどうなるかを調べて
!
g
.I
O
:
a,bに示す.これらの図では
みた.その結果を F
主震の最丈のものの M が 8
.0になるように書いてある
- 22-
1
3
3
余震を考慮した場合の地震の規模別度数分布一一宇津
がこれは便宜上のことである.これらの図をみると次の
ことがわかる.
∞
l
N
N
1
0
lL一
一一一一一一一L
M
l
ω
・「ー
6
7
8
一一一一一一一一一一一---.-
1~.~-一一一一'-----'-__ .
:
.
.
.
.
L
一
一
一
一
一_ L
一
一
一
;
.
.
6
M
8
F
i
g
.1
0a
N
II一一一一一一
4
5
7
F
i
g
..
9
N
(
1
)、
b
o
=
b
' のときは m=l
・程度なら地震全体にうい
ての bがんよりわずか大きくなることが見える.初二
2程度になると図に示した M と N の範囲では bとん
はほとんど違わない.
(
2
) t
' がんまり大きくなると,
M が小さく
(Nが
大きく)なるにつれて,bは b
' に近づいでゆく,たと
=0.5,b'=1
.0
; m=l のときは , N>100の
えば,b
o
範囲でほとんど b=ド=1.0になっている. したがって,
このような場合, M の比較的大きな (Nの比較的小さ
な)範囲だけに着目すれば,
1
k
みかけの b は b
oに近い
が,M の小さい部分まで含めるとみかけの b は ん か
ら次第に b
" に近くなってゆ、く ..mが大きいほどみかけ
F
i
g
.lOb Magnitude-cumulativef
r
e
q
u
e
n
c
yr
e
l
a
t
i
o
n
s
f
o
rv
a
r
i
o
u
scombinationso
fb
,b
'
,andm.
o
の bがんに近い範囲は広い.
それぞれ1.3,1
.1と大きく, 日本 -Kamchatka Region,
~ '
4
. 余震の規模の分布の地域差について
SouthernC
a
l
i
f
o
r
n
i
a などは,
地震の規模別度数分布が世界の各地域で異っていると
とが指摘されているぐGutenberg& R
i
c
h
t
e
r1
9
4
8, 宮
村 1
9
6
2
)
. 地震の多い地域をみても,
0.9程度であるという(〆
長 筆 者 がG
u
t
e
n
b
e
r
g
'R
f
c
h
t
e
r の資料 (
1
9
4
9
.Table7)
たとえば Pamir-
,SouthAmerica などは (
1
)式の bの値
B
a
i
k
a
l.
R
e
g
i
o
n
がそれぞれ 0
.
6,0.45とがなり小さし TongaKermade~
世界の平均に近く Q.8-
Region,Aleutian-AlaskaRegion などは b,
の値が
- 23-
をそのままプロットしてみたところ,年雫均累積度
数の分布図は F
ig.llのようになり, Pamir-B
a
i
k
a
l
Regionで 0.8弱
, SouthAmericaで 0
.
7, Tonga-
KermadicRegionで1.1
;Aleution-AlaskaRegion
で1.1となった.
1
3
4
'
2
8巻 4号
験 震 時 報
1
N
N
0
.
1
¥
¥
¥
¥
6
λf
F
i
g
.1
1 CumulativeannuaJ-frequency d
i
s
t
r
i
b
u
t
i
oIl
o
f magnitudef
o
r four r
e
g
i
o
n
s
.
1:Pamir-Baikal,2:South Amarica,
3:Aleutian-Alaska,4:Tonga-Kermadec.
1
5
M
6
F
i
g
.1
2 FrequericyN of aftershocks oftheOuter
Mongolia earthquake of December 久
1
9
5
8withmagitudeM and largerplotted
a
g
a
i
n
s
tM
それでは,これらの地域に起る大地震の余震について
はどうであろうか.bが大きいといわれる地域は余震群
についても bが大きく ,bが小さいといわれる地域は余
震群についても bが小さいであろうか.これらの地域に
おける余震群の規模別度数分布の資料はあまり得包れな
いが,二三の例を示すと次のとおりである.
.
s-2m 4
o
.sの開に集中してわる),振幅比などにより
2o
行ない,
F
College-Outpost の Benio
妊短周期地震計に
記録振幅 2mm以上で現われた余震を選び出すと,本震
(
1
) 1
9
5
7-1958年 Aleutian-Alaska Region の地震
、
の20.日後までに 110.個あった.これらについ規模一累積
1
9
5
7
年 3月 9日 Aleutian地震 (M
=8.3), 1
9
5
8年
o
i
g
.1
2のようになる.この図の横軸の
度数図を作ると F
4月 7日 Cent
"
ra
lAlaska‘地震 (Mo 7
.3
),
1~58 年 τ
二
M の絶対値はご、くだいたいのものである. この図から
月1
0
.
日 SoutheasternAlaska 地震 (Mo二 7
.9
) の 3地
みると分布の傾斜はかなり急で bキ1.6 であり,‘その誤
震の余震について規模別度数分布を調べたところそれぞ
差を考慮しても(宇津, 1
9
6
4
) この地方の地震全般につ
れ b=.
o.
7
,
.
o b=o
..
9
3,b=O.88 を得た (Utsu 1
9
6
2
)
.
..
6 にくらよて著るしく大きい.
いての値 b=o
,
これはこの地域の地震全般についての値 b
二1.1 よりや
や小さい.
次に本震の規模に対する余震活動の程度が地域によづ
て異るかいなかを知る目安として本震と最大余震の規
(
2
) 1
9
5
7
年1
2
月 4日 OuterMongolia地震
模の差 Mo-Ml を Table2 に示す四つの地域につい
=8.3) の割に余震活動は小さ
この地震は大規模 (M
o
ておもに、 Gutenberg ahdRichter (
1
9
5
4
) (その他の
く, Mo-1 程度の大きな余震はなかった. 松代(ムキ
資料を用いて筆者が M1 を決めたものもあ・る)によっ
3
.
0 では余震は 1
0.数回程度しか観測されなかったが,
て調べた.ーこれをみる巴と、
さらに倍率の高い地震計を有している College (Alaska,
P
a
i
n
i
r
'
B
a
i
k
a
l Region で
、
は {Mo-Ml の平均が Japan
0
)
5 ,HungryHorse-(Montana,ムキ80
.
ムキ 5
b の値が小さいといわれる
司
などで
Kamchat
k
a-Aleut
i
a
nAlaska に一くらべてやや大きくな
は多数の余震が観測された.余震であることの確認は
っており,その差は統計的検定によれば高度に有意であ
C
o
l
l
e
g
e と Hungry Hurse の記象型i 発震時差 (2m
る.
0
0
)
)
-2
4ー
1
3
5
余震を考慮した場合の地震の規模別度数分布一一宇津
Table2
(
3
) SouthAmerica
(
1
) Japan-Kamchatka-Aleutian-'-Alaska
Date
Region
1
-
Mo 1 M 1
Region' jMo
Date
Mo
-l11
1
1
M1 M
o
:
M
l
1 ,
1
87
4
'
8.3
7%
7.4
0.5
1
9
2
2'Nov. 1
1 C
h
i
l
e
8.3
7.0
1
.3
0.9
1928 D
e
c
.
8.0
. 11
1929 Sept
Japan
1
9
2
9 Mar. 7 1Aleutian
1933 Mar. 21
Japan
8.2
7
.7
0.5
1940 May 2
4 Peru
8
*
*
二
三
1
.1
8
.1
7.6
0.5
1942 Aug. 2
4 Peru
8
.1
8
.5
7.3
1
.2
1960 May 2
2 C
h
i
l
e
8
・
2
Y8
7
4
'
1938 Nov. 1
0 Alaska
8
.
3
7
.1
1
.2
1944 D
e
c
.
71
Japan
1946 D
e
c
. 20 Japan
8.0
6
.7
1
.3
8.2
7.3
0.9
1949 Aug. 22 Alaska
8
.1
6
.3
1
.8
1952 Mar. 4 1Japan
1952 Nov. 4 1Kamchatka
8.3
7
.1
1
.2
1918 S
e
p
t
. 7 KurileI
s
.
1923 F
e
b
.
31Kamchatka
1953 Nov. 25 Japan
1957 Mar. 91Aleutian
8.3 7.0
8
.
3、 6.8
1
.3 -
8.3
1
.0
7.3
1
.5
j
M
叫 1 .07
11
C
h
i
l
e
叫 >1.19
(
4
) PamirT
i
b
e
tー China-Mongolia-Baikel¥
1
. Region
,
¥
凡
1M 1
Mo~Ml
¥
1927 May 2
2 China
8Y
2
8:0
1
9
3
1 Aug. 1
0 China
8.0
7.2
0.8
1934 J
a
n
. 1
5 Nepal
8.3
く6
>2.3
1945 Nov. 2
7 P
e
k
i
s
t
a
n
4
'
87
8.6
1
9
2
0 D
e
c
. 1
6 China
,
,D
ate
二
三
1
.2
1
Y
2--17
4
'
骨
M
1
1950 Aug. 1
5 1
n
d
i
a
1ga-Xermadec-Fiji
一
一 NewH
ebrides(
2
) TOl
Solomon-NewB
r
i
t
a
i
n
二
三
1
.1
持
1
9
5
1 Nov. 1
8 China
8.0
1
9
5
9 D
e
c
.
8.3
41Mongolia
を
+
二
三
1
.6
*
二
三
1
.1
を
ー
6.5
令
+
>1.3
2
;1
二
三
1
.1
a
2
.3
c
a6 c
内ぺU
ハリ
母
y
日
nu
00
i
噌
J
1
ょ
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'
n
r,
u
Ah
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QJQJ
1 ム円
94
叶>1.58
1Me
1
.1
i
n
d
i
c
a
t
e
smagnitnde'l
e
s
s than7
1938 Apr. 30
~
5
. 考 察
以上に述べたことから地震の規模別度数分布について
次のような考えもで一つの仮説としてとりあげることがで
'
0
9N
きる.現在は資料の不足から詳しいことはいえないが,
1
0
3N I
、
1
0
8N
M
b
M
Fig.13 Magnitude-freqencyr
e
l
a
t
i
o
nf
o
rshallow
earthq~akes e
x
c
l
u
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i
n
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i
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s (a),and f
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k
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n
c
l
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d
i
n
g a
f
t
e
r
shocks (
b
)
.
ー
ー
→
M
F
i
g
.1
4
本震と余震の発生機構の違いにも関連している興味ある
問題であるから,将来資料を揃えてさらに検討すべきで
- 25ー
1
3
6
験震時報
28
・巻 4 号
あろう.なおこれに関連して Mogi (
1
9
6
3
) の実験は興
N.J
. (2ndEd. :1
9
5
4
)
.
味深い.
勝又
浅発地震のうちから余震を除いた「主震」の規模別度
護 1958:日本付近の深い地震の表 (
1
9
3
5年
1957年), およびそれについてのこ三の ζ と
,
数分布,あるいは余震のほとんどない深発地震の規模別
験震時報 23,1-14.
i
g
.1
3a のようになっていると考える.ふ
度数分布が F
宮村摂三 1962:地震活動と地体構造, 地震 l
l,1
5,
つうの意味での規模別度数分布は深発地震では aそのま
23-52.
Mogi,K
. 1963:The Fracture o
f aS
e
m
i
i
n
f
i
n
i
t
e
まであるが,浅発地震では余震も含まれるので b図のよ
うになる.
Body Caused by aI
n
n
e
rS
t
r
e
s
sOriginand
i
g
.1
4A1,
地震の規模別度数分布が A,B両地域で F
,
I
t
sR
e
l
a
t
i
o
nt
ot
h
eEarthquakePhenomena
l Earthq. R
e
s
.I
n
s
t
.
(Second Paper), Bul.
B1 のように異っている場合,その理由として, 地震を
「主震」と「余震」の 2種に分けて考えたとき F
i
g
.1
4
4
1,595~614.
,
A21. B2 のように「主震」の規模別度数分布そのものが
Suyehiro,
S
.1960:Deep-focusEarthquakeso
.
fSmall
異っているが,一つの「主震」に付随する余震の分布は
Magnit
u
d
e(
l
l
),P
apersi
nM
e
t
.& G
e
o
p
h
y
s
.
同じである場合と F
i
g
.1
4A3,B3 のように「主震」の
1
1,97-143.
規模別度数分布は同じであるが,一つの「主震」に対す
一
一
一1962:Deep Earthquakes i
n t
h
eF
i
j
i
る余震の分布が異っている場合考えられる. '(実際はこ
Region,P
atersi
nM
e
t
.& G
e
o
p
h
y
s
.13,
- 21~
のこつの極端な場合の中間であろう.)
謝辞
-238.
t
a
t
i
s
t
i
c
a
lStudyont
h
eOccurUtsu,T.1961:A S
Outer Mongolia 地震の余震の資料は筆者が
1961-62
年米国沿岸測地局 (Washi:
n
gton,D
.C
.)に滞
r
e
n
c
eo
fAftershocks, G
e
o
p
h
y
s
. Mag.3
0,
在中得たものの一部である.
523-605.
.
--1962:Ont
h
e Natureo
fThreeAlaskan
文献
f1
9
5
7a
r
i
d1958,
AftershockSequences、o
Gutenberg; B
. andRichter,C
.F
; 1949:S
e
i
s
m
i
c
i
t
y
o
f t
h
e r
a
r
t
h and Related Phenomena,
Princeton U
n
i
v
e
r
s
i
t
y P
r
e
s
s, P
r
i
n
c
e
t
o
n,
B
u
l
l
.S
e
i
s
m
.
'S
o
c
.
'Amer. 52,279-297.
宇津徳治 1
964
地震の規様別度数の統計式について
(序報);験震時報 28,79-88.
。
円