P 波初動極性と実体波振幅値を用いた日本内陸域における微小地震メカニズム解決定
行竹洋平＊・武田哲也＊2・吉田明夫＊
Focal mechanism determination of intraplate earthquakes by using P wave polarity data and absolute amplitude of body waves
by＊Yohei YUKUTAKE , Tetsuya TAKEDA＊2 and Akio YOSHIDA＊
1.

Hi-net、気象庁、北海道大学、弘前大学、東北大学、東はじめに内陸活断層に作用する応力や、内陸地震発生前の応力京大学、名古屋大学、京都大学、高知大学、九州大学、蓄積過程を理解するためには、内陸域における応力場を鹿児島大学の定常観測点 1040 点（図 1）の地震波形記高い空間分解能で明らかにすることが重要である。地震録を解析に使用した。

メカニズム解は、地殻内の応力を推定するための重要なデータとなる。日本内陸域には基盤的観測網が高密度に2.2.

メカニズム解の決定方法設置され、これらの観測データに基づき防災科研 F-net

メカニズム解の決定にあたっては決定精度を上げるたの CMT 解カタログや気象庁一元化カタログなど、内陸め、P 波初動極性データと合わせて、P 波ならびに SH地震のメカニズム解のカタログが整備されてきている。

波の振幅情報も用いた。本報告では、今西ほか（2006）

こうしたメカニズム解のカタログデータを用いて、日本に記載された手順にならい、図 2 で示された解析手順に内陸域の広域的な応力分布が推定されてきた（Townendよりメカニズム解を決定した。P 波極性が 12 観測点以and Zoback, 2006; Terakawa and Matsu'ura, 2010）。

上で読み取られている地震を解析対象とし、メカニズム一方で、これらのメカニズム解はマグニチュードがお解の決定を試みた。P 波と SH 波の振幅値については、よそ 3 以上の地震が対象とされており、メカニズム解デ変位スペクトルにおける低周波側から推定した。Hi-netータの数が限られてしまうので、より高い空間分解能でカタログの震源位置を用い、また震源から各観測点への応力場を推定するには不十分である。
そこで本研究では、地震波の射出角は鵜川ほか（1984）による Hi-net 標準

基盤的観測網データをもとに、微小な地震のメカニズム速度構造をもとに決定した。これらのデータから、Ide解も得るため、P 波極性データに加えて実体波の振幅デet al.,（2003）の手法を用いて最適なメカニズム解を推定ータも利用し、内陸域で発生した地震のメカニズム解決した。ここで、決定されたメカニズム解の各観測点での定を行った。本報告では、決定された日本内陸域のメカ理論振幅値と観測振幅値との比から観測点振幅補正値をニズム解分布の特徴およびメカニズム解データから応力求めた。そして、その決定された観測点振幅補正値を用インバージョン法を用いて推定された応力場の空間分布いて、再び上記の手順でメカニズム解を決定するというについて述べる。

作業を反復して数回行って、最終的なメカニズム解を得た。こうした処理を施すことで地表地盤による振幅増幅

2.

データおよび手法

2.1.

あるいは減衰の影響が補正され、より精度よくメカニズ解析に用いたデータ

ム解を決定することが可能になる。

本報告では、2004 年 1 月から 2011 年 1 月までに日本観測点振幅補正値を求めるために、図 3 に示したようの内陸域の深さ 30km より浅い場所で発生した防災科学に、日本の内陸域を 10 個の小領域に区分した。そして、技術研究所 Hi-net による震源カタログに記載されていそれぞれの領域内に発生した地震に対して上記の手順にるマグニチュード 2.0 以上の地震を解析対象とした。P

より観測点振幅補正値及び最終的なメカニズム解を得

波極性データについては、Hi-net による検測値を用いた。

た。なお、2007 年能登半島地震域については、震源域P 波極性データに加えて、日本全国に設置されているの多くが海域にあり震源決定精度の影響等が大きいと判* 神奈川県温泉地学研究所〒 250-0031*2 防災科学技術研究所 〒 305-0006

神奈川県小田原市入生田 586

茨城県つくば市天王台 3-1

報告 , 神奈川県温泉地学研究所報告 , 第 44 巻 , 39-46, 2012

－ 39 －図1使用した観測点分布。○は防災科研 Hi-net、×は気象庁、■は各大学機関（詳細は本文中に記載）の定常観測点の位置を示す。
ると、本報告では約 10 倍のメカニズム解データ数を得断したため、本報告では解析対象から除外した。
その結果、日本内陸域において 7961 イベントのメカることができた。

ニズム解を決定することができた。最適なメカニズム解と最適解より 1.1 倍残差が多いメカニズム解（複数解あ3.

メカニズム解分布の特徴り）の節面方向とを比較することにより、最適メカニズ決定できたメカニズム解 P 軸方位角の空間分布を図 4

ム解の節面方向誤差の評価を行った。その結果メカニズに示す。ここでは、P 軸の伏角が 60 度以上を正断層型、ム解の節面方向の誤差は平均で 4 度であった。今回の解T 軸の伏角が 60 度以上を逆断層型、P 軸の伏角が 30 度

析で対象とした期間および領域内において、防災科学技以下かつ T 軸の伏角が 30 度以下を横ずれ断層型とし、術研究所 F-net により決定された CMT 解の数と比較すそれ以外を中間型と分類した。なお、図 4 では正断層－ 40 －図2

メカニズム解決定手順。

型のメカニズム解については、P 軸方位の代わりに B 軸決定することができる値は、主応力軸（σ1：最大主応力、（Null 軸）方位をプロットした。

σ2：中間主応力、σ3：最小主応力）の方向と各主応力

広域的なメカニズム解分布の特徴としては、東北地方の相対的な大きさである応力比（R=（σ1-σ2）／（ σ1-σ3））

では東西方向の P 軸を持つ逆断層型の地震が卓越してである。本報告では、Hardebeck and Michael（2006）にいるのに対して、西南日本では東西方向の P 軸を持つよって開発された、Damped Inversion 法を用いた。この

横ずれ断層型の地震が比較的多く発生していることが分手法は、近接するグリット間で応力場の違いが最小になかる（図 4（a）～（d））
。また九州地方では別府から島原るように（応力が連続に変化するように）ダンピングパにかけての領域では横ずれ断層型に加えて正断層型の地ラメータを導入し、すべてのグリットにおける最適な応震が多く発生している。
より局所的な特徴に着目すると、力解をインバージョンにより推定する方法である。

例えば三陸海岸に沿った領域の深さ 10-20kn の範囲では日本内陸域に 0.2 度間隔のグリットを設け、グリット南北方向の P 軸をもつ逆断層型の地震が発生（図 4（d））
、内に 8 個のメカニズム解データがある領域に対して応力中部から近畿にかけての領域で逆断層型の地震が比較的場の推定を行った。また、メカニズム解節面データを用多く発生している（図 4（d）
、拡大図は図 5）、山陰地方

いた通常の応力インバージョンの際には、2 つの節面かでは P 軸の方位が西北西－東南東方向の横ずれ断層型ら先験的に断層面を選択する必要があるが、ここでは両の地震が発生している（図 4（c））などの特徴が見られ方の節面データを用いた。この方法が、応力解の最適値る。なお深さ 20 ～ 30km の領域では（図 4（e）（f））、関を得るのに有効であることは、Michael（1987）において東から東海域にかけて北西－南東から南北方向の P 軸示されている。

を持つ逆断層あるいは横ずれ型の地震が多く発生してい推定された応力場の空間分布を図 6 に示す。ここでは、るが、この地域のプレート境界の深さ（例えば、Ishida,応力場を水平面内でもっとも圧縮応力が作用する方向で1992）を考慮にいれると、これらのほとんどはこの地域ある水平最大圧縮軸（σhmax）の形で表現した。また、応に沈み込むフィリピン海プレート内部で発生している地力場の種類を、Simpson（1997）の定義に従い分類した。
応力場の分布の特徴として、応力場の種類に着目する震である。と、東日本では逆断層型、西南日本では横ずれ型が卓4.

越しているように見える。正断層型の応力場について

応力インバージョン法を用いた応力場の推定
上記のメカニズム解データをもとに、応力インバージは、例えば九州地方の別府から島原にかけての領域で卓ョン法を用いて日本内陸域の広域的な応力場の空間分布越して分布している。こうした応力場の空間分布の特徴を推定した。応力インバージョン法では、次の 2 つの仮は、Townend and Zoback（2006）
やTerakawa and Matsu'ura

定のもと、解析対象領域内の最適な応力解を推定する：（2010）の先行研究によって得られた結果と整合する。局（1）解析対象領域内の応力場は空間及び時間的に均質で所的には、例えば濃尾平野から近畿地方にかけての領域ある、（2）地震時の断層運動は断層面上でせん断応力がでは、逆断層型の応力場が見られる。この地域の応力場最大となる方向にすべる。応力インバージョン法によりの特徴については、塚原・小林（1991）において同様に－ 41 －

図3

メカニズム解決定を行うための領域区分。灰色丸は地震の震源位置を表す。

れを下部地殻の局所的な変形に起因するものと解釈して指摘されている。
次に、σhmax の方向に着目すると、日本の内陸域ではいる。また、九州南部に見られた σhmax の空間変化につ

基本的には東西圧縮の応力が卓越するが、地域によっいては、中央構造線の西方延長にあたる、別府－万年山て系統的に変化している場所が見られる。例えば、σhmax

断層帯や布田川・日奈区断層帯を境にして変化しているの方向が三陸海岸では南北方向、中越～中部地域にかけように見られることから、この地域の広域的なテクトニては西北西－東南東方向、関東地方北部域では北東－南クスと関連していることが示唆される。このように、内西方向、山陰地方では西北西－東南東方向、九州地方の陸域で見られる系統的な応力場の変化は、地殻内の構造南部では北東－南西に変化していることが分かる。山陰

不均質、活断層構造や、それを支配するテクトニクス、地方に見られた西北西－東南東方向の σhmax については、さらにプレート構造の不均質などに影響されていると考Kawanishi et al.,（2009）でも指摘されており、彼らはそえられる。今後は、応力場の空間変化との関係について－ 42 －

図4

メカニズム解 P 軸の方位角分布を示す（但し、正断層型については B 軸方位を示す）。
（a）,（b）に深さ 0 ～ 10km、（c）,（d）に深さ 10 ～ 20km、（e）（f）に深さ 20 ～ 30km の範囲内に発生した地震の P 軸をそれぞれ示す。（左列）,正断層型（黒色）および横ずれ断層（灰色）、（右列）逆断層（黒色）および中間型（灰色）の地震のメカニズム
解 P 軸。

－ 43 －

図5

中部から近畿地方にかけての領域の深さ 0-30km の範囲におけるメカニズム解 P 軸の方位角分布を示す。（左列）
正断層型（黒色）および横ずれ断層（灰色）、（右列）逆断層（黒色）および中間型（灰色）の地震のメカニズム
解 P 軸。
される現在の内陸域におけるひずみ変化と応力場がどのより詳細に議論する必要がある。
一方、関東から東海域にかけては、σhmax が北西－南ような関係になっているかを調べることも、内陸域の応東方向となっているが、上記のとおりこの地域で発生す力状態を形成するメカニズムを理解する上で重要となろる地震のほとんどがフィリピン海プレート内部の地震とう。本報告では広域な応力場を見るためにグリット間隔見られるため、これはプレート内部の応力状態を反映しを 0.2 度としたが、地震活動が活発な領域や、主要活断ていると考えられる。

層周辺では、より細かい分解能で応力場を推定し、活断層の構造や断層の活動度と応力場との関係を明らかにし5.ていく予定である。

まとめと今後の課題
内陸域での詳細な広域応力場の分布を得るために、P波極性に加えて、P 波 SH の振幅値を加えてマグニチュ

謝辞

ード 2 を下限とする微小地震のメカニズム解決定を行っ

本報告では、防災科研 Hi-net、気象庁、北海道大学、た．その結果、日本の内陸域において 2004 年 1 月から弘前大学、東北大学、東京大学、名古屋大学、京都大学、2011 年 1 月の期間で約 8000 個の地震のメカニズム解を高知大学、九州大学、鹿児島大学の波形データを使用さ決定することができ、平均誤差 4 度以内と精度よく求めせて頂いた。東京大学井出哲博士にはメカニズム解決定られた。決定されたメカニズム解データに応力インバープログラムを提供して頂いた。産業技術総合研究所今西ジョン法を適用し、0.2 度間隔で応力場の分布を推定し和俊博士には、メカニズム解決定に関する有益な助言をて、内陸域における詳細な応力場の空間変化を得た。

頂いた。本報告の図は、Generic Mapping Tools（Wessel

今後は、得られた結果をもとに、内陸域の応力場がどのような要因により支配されているのか、空間的な変化

and Smith, 1995）で作成された。本研究は科研費 MEXT/JSPS（23740347）の助成を受けたものである。とその地域でのテクトニクスや地殻構造との関係について検討することが課題である。また GPS などから推定－ 44 －

図6

応力インバージョン法により推定された水平最大圧縮軸（σ hmax）方向の空間分布。バーの色は Simpson （1997）の定義により分類された応力場の種類を示す。灰色線は、主要活断層の地表トレース（活断層研究会、1991）。
Res., 108（B5）, 2271, doi:10.1029/2001JB001617.

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