465
航空レーザー測量の範囲
1500m 0200
400
600
800（m）1000
1200
1400 V:H=1:1
深起伏量変化

リニアメント トンネル崩壊延長部

さ王滝川

地表へ向かって広がる断層群（フラワー構造）

余 震 分 布 域

反射法地震探査による深度断面の地質解釈図
3.2e-002

大構造ーラワフ

2.4e-002
1.6e-002
0.8e-003
0.0e+000
岩盤ひずみ

地下深部の横ずれ断層から地表へ広がっていく断層群（フラワー構造）の 3 次元数値解析結果

地震の大きさを推定する

─高精度な活断層調査に基づく評価手法の提案─
■ 地震規模を評価する手法を提案■ 震源断層を評価する■ 評価の客観性を示す● ひとこと地球工学研究所

地圏科学領域

上席研究員

上田 圭一

地震規模を評価する手法を提案
2006年9月に、「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」（原子力安全委員会）が改訂され、原子力施設の耐震安全性を一層高めるために、①従来5万年前から現在までの期間の断層活動性の評価を、12万年～13万年前から現在までの期間で評価する、②地形発達史に照らした変動地形学により評価する、③震源断層モデルに基づいて地震動を評価するなどの内容が盛り込まれました。電力各社
では、新しい指針に基づいて原子力施設の耐震安全性評価を行っており、設計で考慮する地震動の見なおしや具体的な耐震補強の実施など、安全性確保への対応が進められています。
当所では、地震の規模を決定する活断層を適正に評価することが重要であると考え、最新の探査技術を導入した調査手法に基づく地震規模の評価手法を提案しました。

■震源断層のモデルを構築する
方法の提案■活断層調査による震源断層評価フロー

提案した地震規模を評価する手法は、これまで成果に基づき、航空レーザー測量などの最新の行っていた空中写真の判読、地表踏査、ボーリング探査技術を導入した体系的な震源断層評価フ調査、トレンチ調査 注1、浅層物理探査などに、航空ローを提案しました（図 1）。

当研究所は、活断層評価に関する最新の研究

レーザー測量、既往の震源データに基づく微小地

航空レーザー測量の導入により、従来、樹木震群の抽出調査、詳細な微小地震観測、深部地下に覆われて空中写真では判読できなかった地表構造探査などの調査と、震源断層と地殻変動・変動面の小規模な段差を把握でき、詳細かつ定量的地形注2との関係を客観的に検証するための模型実に変動地形を評価できるようになりました。ま験・数値解析を加え、震源断層モデルを構築するた

た、震源断層モデルに関する各種パラメータをめに必要な精度の高い情報を提供できるものです。

変化させた模擬地盤実験や数値解析の結果を考

地表から地下深部に及ぶ 3 次元的な各種デー慮することにより、最適なモデルを構築するこタ（地形・地質構造・地球物理学的データ注 3）を取得することで、震源断層モデルの各種パラメータ（断層型、断層の長さ・幅・傾斜角・変とができると考えています。
新たに追加すべき活断層調査

地震カタログを用いた微小地震クラスターの抽出位量など）を精度良く設定することができます。

震央分布

また、模擬地盤実験や数値解析による検討の結
果は、活断層調査で得られたデータに基づいて

地表延長部

震源の空間分布・地震発生層これまでの活断層調査 空中写真判読構築する震源断層モデルの妥当性を裏付けるものとなります。
上述の評価手法の内、航空レーザー測量デー
タの解析手法と、模擬地盤実験・数値解析手法

変動地形なし実験・解析による客観性の確保

調査位置限定CTスキャンを用いた断層模型実験

トレンチ調査客観性確保
・浅層の物理探査・ボーリング 変形構造の有無
活構造ありを確認するための断層進展の微小地震観測
地下構造調査・長さの評価数値シミュレーション
深・メカニズム解
部性状・地殻構造（速度構造）
地殻変動解析
断層性状の把握 入力パラメータ
・地形・地質構造
造構との対応
変位量分布の推定 出力パラメータ
地質
深部地下構造調査状性表

図1

航空レーザー測量地

注 1；活断層の通過地点やその活動があったと予測できる地点に掘った、深さ約数メートル程度の溝（トレンチ）の壁面にみられる地層の綿密な観察
注２；断層の変位や褶曲などによって形成された地形
注３；例えば、地震波速度、重力、地磁気など

変動地形あり・位置と性状比較
・確実度地表踏査

比較

比較は、当研究所が独自に開発しました。

地殻内弱面の性状・大きさと形状・地質断層との対応
・重力異常との対応
震源域の想定・変動地形との関連性

活断層調査に基づく地震規模評価フロー ・深度5km以深目標

震源断層モデルの構築

震源断層を評価する■明瞭な活断層が見いだされない地域の場合■短い活断層の場合
短い断層が、地表地震断層に対応して震源断地震の規模は、断層の長さに比例する事が経層評価の対象となるのか、震源断層に直接連続験的に知られています。したがって、地震規模しない副次的な断層と判定するのかは、地震規を評価する上では、活断層の長さを精度よく評模を評価する上で重要な事項です。また、副次価することが重要です。しかし近年、マグニ的な断層であるとしても、震源断層の位置や規チュード（M）7.0 前後の地震でも、震源域に模を推定する重要な要素となっています。

明瞭な活断層が認められない事例が増えてお

ここでは、プレート境界における大規模地震時にり、従来の知見では事前の地震規模評価が難し出現する副次的な断層に着目し、関東と四国の 2い状況が生じています。そのような震源域で、つの断層を対象として詳細な空中写真判読や現地断層運動の痕跡がどのように捉えられるかを、調査を実施しました。調査結果から、短い活断層いろいろな手法を用いて検討しました。の特徴を明らかにしました。その特徴は、①活断余震域において航空レーザー測量を行い、標層の長さの割には断層活動１回当たりの変位量が高データから起伏量の分布を調べました。その大きい（図 3）、②活動間隔がプレート境界地震よ

結果、起伏量は、山腹斜面の変動地形学的な特りも長い、③変位が累積性を有する等です。
以上を踏まえると、短い活断層の調査 ･ 評価徴を見いだすための有効な指標となることが分かりました（図 2 点線内）。また、この地域をの手順は次のようになります。

横断する反射法地震探査を行い、地表下約 500①空中写真判読や詳細な地表踏査により地質構ｍまでの地下構造を図化した結果、変形が集中造を把握し、活構造注 4 以外の成因を検討する。

する領域を判定することができました（表紙）。

②段丘の形成年代の決定と併せて断層の活動性

これらの手法の組み合わせにより、震源断層のが推定される場合には、トレンチ調査などの詳所在を事前にほぼ把握できると考えています。

川王滝

西野川

注４；活断層や活褶曲などの、比較的新しい時代に活動したと見られる地質構造
注５；断層周辺の地層や岩石が破砕され、角礫化・粘土化した部分

V1

川
王滝

樽沢

大起伏量

川
大又川
溝口沢
鈴ヶ沢
小谷川
王滝

01

23 km

表土三岳

SE

川
王滝

場
ゴルフ

小航空レーザー測量による地形の特徴抽出

植生

砂礫

NW

泥岩

砂礫
砂礫

1m

長野県西部地震の余震分布の上に起伏量の急変部（点線内）を検出

図2に出現する上側の副次的な断層と判定する。

川洞

V1

V2

川王滝

樽沢

上黒沢
滝越

起伏量
分布図V2れる場合、プレート境界における大規模地震時

本

V1

V2
王滝
川

小股沢

樽沢

鈴ヶ沢

川
王滝

小谷
沢

川
大又

V2

伝上川
濁川
下黒沢

標高
陰影図

V2

③上述の短い活断層の特徴との類似性が認めら

本三岳場
ゴルフ

1
VV1

鈴ヶ沢
大又川
溝口川

滝越
滝越

西野川

V1

川
溝口

王滝
川

川
洞

V1

V2

量、最新活動、活動間隔を評価する。

樽沢

伝上川
濁川
下黒沢

鈴ヶ沢

小股沢

リニアメント（加藤ほか、2004）
LDリニアメント
LCリニアメント
導水路トンネル被害（小林ほか、1985）
推定断層
横断面方向のクラック

大又川
溝口川

既往研究成果

標高︵ｍ︶

1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700

細調査により断層破砕帯注 5 の性状、1 回の変位

1m

泥岩

図3

砂礫泥岩

室戸岬周辺に分布する
短い活断層の断層露頭

断層

評価の客観性を示す■岩盤の変形過程を X 線 CT で解析
重要構造物の立地・設計に際しては、活断層■総合評価のための数値解析手法の開発の動きに伴う周辺地盤の変形の範囲や程度を予調査地域の変動地形や地質構造などから震源測する必要があります。また、地表付近の断層断層モデルを適切に評価するために、地質学的の形態や変動地形の特徴から地下深部の震源断手法に加えて、模型実験や数値解析による総合層モデルを適切に評価することが求められま評価が必要になります。模型実験に関しては、す。これらの評価手法を確立するためには、震X 線 CT スキャナーを利用して岩盤の 3 次元的源断層のずれに伴って断層が地表に向かって進な亀裂進展を解析できる方法を確立しました。

展する状況を解明する必要があります。そこで、数値解析については、既存の地盤モデルの力学横ずれ断層を対象に、模擬地盤を用いて断層を特性にばらつきを考慮することで、破壊の分岐・ずらす実験を行い、X 線 CT スキャナーにより局所化を表現しました。このモデルを用いた汎断層の進展過程を解明しました（図 4）。

用の有限要素解析コードにより、断層の横ずれさらに、いろいろな地盤の条件に対応する実により地表に現れる地盤の変形・破壊を追跡で験を行いました。その結果から、断層の進展にきることが分かりました。

与える地盤の影響を把握することができ、断層● ひとことのずれに伴う岩盤の変形を評価する上で注意す

600mmべき事項を明らかにできました。
外縁せん断

屈曲部

A

外縁せん断
B
リーデルせん断直線部
封圧
屈曲部 外縁50mm
C
せん断
D

リーデル
せん断

50 mm

C

リーデル
せん断

B

断層

外縁せん断
D

模擬岩盤
底盤

断層

外縁せん断
模擬岩盤
底盤

封圧

模擬岩盤
底盤

断層

外縁せん断

A

A-B断面

X 線 CT 画像
赤線：フラワー構造

C-D断面

図４ 横ずれに伴う模擬岩盤内の断層の形態（フラワー構造）
関 連

地震を引き起こす可能性のある地下深部の震源断層を精度良く評価するためには、
震源断層のずれ量の累積により形成される変動地形や地質構造を、各種調査技術を適用して総合的に解析することが重要です。今回、最新地球工学研究所の研究成果に基づき、当所地圏科学領域独自に開発した手法を含め上席研究員た体系的な震源断層評価フ
上田 圭一
ローを提案しました。今後は、地震の大きさの推定に大きく影響する、活断層の連動性を評価する手法の高精度化を目指した研究などに取り組む予定です。

報告書●「明瞭な活断層が見いだされない地域での震源断層評価」電力中央研究所報告：N08038●「プレート沈み込み境界上盤側に分布する短い活断層の特徴と成因」電力中央研究所報告：N08035●「横ずれ断層の変位に伴う岩盤の 3 次元変形過程」電力中央研究所報告：N08039●「横ずれ断層の進展に伴う地盤の破壊領域評価のための数値シミュレーション」電力中央研究所報告：N08028
2010 年 3 月 15 日発行〒 100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
東京都千代田区大手町 1-6-1（大手町ビル 7 階） TEL.
（03）
3201-6601 FAX.
（03）3287-2863※この冊子は大豆油インキと
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