km真鶴

010−2
深さ方向（km）

アスペリティ（すべりが大きく、強い地震波を出す領域）

024620−4−2024

北 水平方向（km） 南
地震モーメント分布（すべりの大きさに比例）

熱海
初島

震源断層
八代田

川奈

深さ方向（km）−20246−4

震源断層と地震観測点（図中の▲）の配置。
図中の波形は各観測点で得られた記録（南北成分）を示す。

−2024

北 水平方向（km） 南
実効応力分布（すべりの速さに比例）★は断層の破壊開始点

1997年伊豆半島東方沖地震における震源断層上のすべりの分布
色の濃い場所ほどすべりの量や速度が大きい

震源のアスペリティ分布を解明―― 短周期地震動による被害軽減へ ――■ 地震波から震源の破壊過程を探る■ 短周期地震動の発生機構を推定■ より確実な強震動の予測に向けて● ひとこと 地球工学研究所地震工学領域 主任研究員 芝 良昭

地震波から震源の破壊過程を探る
地震の波は、地下数kmから100kmほどの深さにある岩盤の裂け目（断層）が急激にずれ、破壊することによって発生します。震源となる断層のなかでも、ずれが相対的に大きな領域はアスペリティと呼ばれ、この領域から強い地震動が発生します。したがって、アスペリティを含む断層の破壊過程を知ることは、将来発生するかもしれない大地震の揺れの予測や被害想定、防災計画の策定などにとって非常に重要です。ところが、現在の科学技術では断層のすべり運動を直接観測することは不可能です。このため、断層のすべりにともなって生じる地震波を観測して、そこから間接的に震源の破壊過程を探る方法がとられます。
一般に周期が短い強い地震動は、建築物などに大きな被害を及ぼす恐れが高いとされています。しかしその地震波は、伝搬する経路上で屈折や散乱といった現象が生じやすく、短周期の地震動を引き起こす震源の破壊過程を推定することは困難でした。電力中央研究所では、「経験的グリーン関数法」と「高速焼きなまし法」という二つの手法を組みあわせ、より短い周期の地震動をもつ震源の破壊過程を推定する手法を開発しました。

■ 短周期強震動を予測する意味■ 強震動を引き起こすアスペリティ

わが国では、1995年の兵庫県南部地震（阪神・地震は、強い力を受けた断層が破壊され、急淡路大震災）や2004年の新潟県中越地震をはじめ、激にずれることによって発生します。ずれる震地震による大きな被害がしばしば発生し、その源断層の規模は、マグニチュード７クラスの地軽減対策は国民的な関心事となっています。

震では長さ数十km、マグニチュード８クラスで電力施設や建物、道路、橋梁などの耐震設計は100km以上にも及びます。

では、将来発生が予想される大地震による揺れ

しかしそのとき断層面のずれは一様ではなく、（強震動）を精度よく予測する必要があります。

場所によってずれの大きさや方向が異なっていこの強震動の予測は従来からも行われています

ます。震源断層のなかで、ずれが相対的に大きが、震源や地下の構造を忠実にモデル化した予な領域はアスペリティと呼ばれます。断層の破測は、主に１秒以上の長い周期が対象でした。

壊が始まり、それがアスペリティの破壊に進む

しかし、コンクリートで堅固に造られた構造ことによって強い地震動が発生することが判っ物（剛構造で建てられた発電所など）や、都市ています。に多い数階程度の中低層の建物は、１秒未満のしたがって、強震動予測では震源断層の中で短い周期で大きく揺れる特徴（固有周期）を持アスペリティがどこに分布しているかを把握すっており、地震防災上からは短周期の強震動予ることが重要です。電中研では、短周期強震動測が極めて重要になります。の予測に向けて、アスペリティの分布を明らかにする新しい手法を開発しました。

木造家屋
長大橋

中層〜
低層ビル
震源断層

発電所
高層ビル
10秒

5秒

1秒

学校施設
0.5秒

0.2秒

アスペリティ

固有周期

主な建物等の固有周期

震源断層とアスペリティ

短周期地震動の発生機構を推定■ 地下構造に影響される地震波■ アスペリティ探索の新手法

震源で発生した地震波は、地下で散乱や屈折震源の破壊過程を明らかにするためには、膨を繰り返しながら伝わっていき、地表に到達し大な地震の観測データを処理し、これらのデーて地面を揺らします。地表で観測される地震波タを同時にかつ高精度で説明できる震源のアスは、震源から地面に至るまでの地下構造によっペリティを見つけだす必要があります。て影響を受け、大きく変形しています。

電中研ではこの問題に対して「高速焼きなまこのため、地震観測データからアスペリティし法」と呼ぶ新しい手法を導入しました。このの分布を明らかにするためには、まず地下構造手法は、多数の解の組み合わせから、最適な解の影響を取り除く必要があります。しかし、短を試行錯誤的に発見する「発見的手法」の一つ周期の地震波は波長が短いため、地下構造の不です。検証計算の結果では、高速焼きなまし法

均一性による影響を強く受けます。したがって、は他の手法よりも高速で、精度も高いことが分観測データからこの影響を効率的に取り除く方かりました。

法が必要になります。

またアスペリティの分布は、通常は断層のす今回開発した手法では、地下構造の不均一性べり量を表す地震モーメントで表現されますが、の影響を取り除くために、分析対象とする地震開発した手法ではすべりの速さに比例し、短周の震源周辺で、本震の前後に起きた小地震の観期の地震波に影響する「実効応力」を同時に求測データを用いる「経験的グリーン関数法」とめることができます。

いう方法を用いました。

本手法を1997年の伊豆半島東方沖地震の際に、周辺の小地震の揺れは、対象とする地震の揺電中研が得たデータに適用した結果では、断層れとほぼ同じ経路を辿って観測地点に到達しまのアスペリティ分布を明瞭に示すことができます。この小地震の震源特性は単純なので、比較した。また、推定した震源モデルを使い、観測的容易に波形から不均一性の影響を取り除くこ点での地震波形を計算で再現した結果でも、短とができ、地震波が伝わる経路での変形の状態周期の範囲まで高い再現性が確認できました。

を引き出せます。この情報を使って地下構造の不均一性による影響を除いた震源の真の姿を推南北成分0.90cm/s定します。
初島102

高速焼きなまし法（開発手法）
通常の焼きなまし法
反復改善法
遺伝的アルゴリズム

101
推定
誤差0020,000

40,00060,000

探索回数

各種の「発見的手法」の解探索能力

0.64 cm/s

0.37

4.88

4.39

4.75

4.54

10.14

10.23

7.60

6.37

3.94

2.26

1.49

1.28

2.47

2.50

3.84

2.09

真鶴八代田

10−20.77

川奈

100

10−1

東西成分

熱海

1234560123456

時間（秒）震源モデルによる再現速度波形（赤）と観測速度波形（黒）の比較（図中の数値は最大値を示す）

より確実な強震動の予測に向けて■ 過去の評価から将来の予測へ■ 地震被害の低減をめざして今回開発した手法により、過去に発生した地

阪神淡路大震災以降、わが国では強震動予測の震の震源破壊過程を明らかにすることができま重要性が広く認識され、日本全土を網羅する高密す。しかし、将来起こりうる地震の地震波を予度な強震観測網の整備が進められてきました。

測するためには、多くの地震に対して震源の性

今後、観測された強震記録に今回開発した手質を統計的に明らかにする必要があります。そ法を適用することにより、構造物の被害に直結のためには、比較的少数のパラメータでさまざする短い周期の強震動予測に必要な震源モデル

まな震源の特性を柔軟に表現できる「特性化震の蓄積が図られるものと考えられます。さらに、源モデル」が必要になります。

長周期と短周期の地震波について、それぞれが本研究では、これまでの地震モーメントの分震源で発生するメカニズムの違いも明らかにな

布のみに基づく特性化震源モデルを改良し、実り、短周期地震動の予測の精度が従来に比べ、効応力分布も併せて考慮した、新しい特性化震さらに向上することが期待されます。

源モデルを提案しました。初島の観測データに● ひとこと基づく計算結果からは、提案したモデルは、地震波形の再現性を損なうことなく震源モデルの単純化が可能であることを示しています。
加速度波形（cm/s/s）
NS

速度波形（cm/s）

60.01

5.2648.44

5.54

40.31

3.7550.50

4.4539.49

5.4234.71

4.48

観測波
再現波1
再現波2EW
観測波
再現波1再現波2012345 0
1
時間（秒）

2345

再現波1：推定した震源モデルを直接用いて計算
再現波2：提案した特性化震源モデルを用いて計算

特性化震源モデルで再現した波形と観測波形との比較（周期の下限は0.1秒）■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.416 分散型電源の影響を評価
No.415 事故・トラブル防止システムを開発実用化が望まれる科学技術として必ず上位に挙げられる「地震予知」ですが、地震発生の日時を正確に「予知」することが困難である現状では、地震がいつ起きるかは分
地球工学研究所からないけれども、いつ地震工学領域起きても大丈夫なように主任研究員「備え」を十分にしておく
芝 良昭
ことが大切です。
そのためにも、過去に起きた大地震のメカニズムを解明・整理し、将来の予測に活用することが重要となります。特に震源の破壊現象を調べる研究は、地表で観測される地震波からできるだけ多くの正確な情報を拾い出すことが鍵となります。
今回開発した手法が少しでもその助けになればと考えています。

No.414 2005-06、原油価格の見通しと影響
No.413 CRIEPIのうごき 2005.7夏

2005年９月30日発行〒100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
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