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 e i s m o l o g i c a lS e c t i o n,J . M A.) When' s h a l l o w .e a r t h q u a k e sa r ec l a s s i f i e di n t o two groups:A ( a f t e r s h o c k so rf o r e s h o c k so f o t h e re a r t h q u a k e s ) andB ( p r i n c i p a l shock 忌 ) , ther a t i o offrequencyofA t oB peru n i t magnitude t h 、d e c r e a s i n gmagnitude. Themagnitude-frequencyr e l a t i o nf o r B-earthquakes i n t e r v a li n c r e a s e sw,i i .e . A+B),andr e s e m b l e st h a tf o r deepi ssomewhatd i f f e r e n tfromt h a tf o rg e n e r a J earthquakes ( f o c u s. e a r t h q u a k e swhicha r eu s u a l l yfollowedby no.a f t e r s h o e k s( s e eF i g .8 ) . 1 ts e e i n sp o s s i b l e nac e r t a i nr e g i o ni s t h a tt h e magnitude-frequency. r e l a t i o nf o r generale a r t h q u a k e so c c u r r i n g、i c t e dbyt h em a g n i t u d e : : f r e q u e n c yr e l a t i o n sf o rbothA-andB-earthquakesa n dt h edegreeo ft h e a妊e aver 'a gea f t e r s h o c ka c t i v i t yf o rap r i n c i p a learthquakeo fag i v e nmagnitudei 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 s t r i b u t i o n o f .b i ne q u a t i o n o r' 2 8a f t e r s 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 f t e r s h o c k s e q u e n c e s p l o t t e d d i 妊e r e n c ei n"magnitude a g a i n s tMo-M1 ( betwen a main shock and t h e "l a r g e s t a f t e r s h o 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 o nf o r ]apanese s h a l l o we a r t h q u a k e s . Open c i r c l e si n d i c a t ef r e q u e n c i e so fp r i n c i p a lshockso n l y . F :Magllitude-cumulativehequency,re l a t i o 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 e s h 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 -v ' n r, u Ah Yよ 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 d i n g: i t f t e s r h o c k s o r d e e p f o c u s e a r t h q n a k e s (a),and f o r shallow e a r t h q u a k e s i n c l u 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
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