３．５．３

強震動評価によるモデル検証

目

次

(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・383(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ３か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1）平成２２年度
2）平成２３年度
3）平成２４年度(e) 平成２３年度業務目的(2)

平成２３年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・384(a) 業務の要約(b) 業務の実施方法(c) 業務の成果
1) 震源断層モデルの改良
2) 地下構造のモデル化
3) 地下構造モデルの検証(d) 結論ならびに今後の課題(e) 引用文献(f) 成果の論文発表・口頭発表等(g) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定(3)

平成２４年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・390

382

(1)

業務の内容

(a) 業務題目

強震動評価によるモデル検証(b) 担当者
所属機関

役職

国立大学法人東京大学地震研究所 教授

氏名

メールアドレス纐纈 一起 koketsu@eri.u-tokyo.ac.jp

同

助教

同

学振特別研究員 石瀬 素子 ishise@eri.u-tokyo.ac.jp

三宅 弘恵 hiroe@eri.u-tokyo.ac.jp(c) 業務の目的
ひずみ集中帯で発生する地震に対する強震動予測の高度化のため、強震動評価による震源断層モデルおよび地下構造モデルの検証を行う。そのため、強震動評価に必要な震源断層モデルの収集・構築と地下構造モデルの収集・調整を実施する。更には、これらの研究成果を統合し、ひずみ集中帯における強震動の特徴を明らかにし、強震動予測の高度化に資する。
(d) ３か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成２２年度：ひずみ集中帯の強震動予測に向けた取組の第一段階として、歴史地震の強震動評価に着手する。対象とする地震は 1828 年 三 条 地 震 と し 、今 年 度 は 震 源 断 層 の モ
デル化を行い、簡便法による強震動評価を実施する。加えて、当該地震の震源断層モデルおよび地下構造モデルの検証に必要な地下構造に関する資料の収集を行い、モデルの調整に着手する。
2) 平成２３年度：史 料 に よ る 1 8 2 8 年 三 条 地 震 の 震 度 デ ー タ を 用 い た 震 度 イ ン バ ー
ジ ョ ン を 行 い 、 平 成 22 年 度 に 作 成 し た 断 層 モ デ ル を 調 整 す る 。 あ わ せ て 、 当 該地震の被災地およびその周辺地域においてポータブル加速度計を用いた微動探査 を 実 施 し 、 観 測 さ れ た デ ー タ を 用 い て 平 成 22 年 度 よ り 作 成 を 開 始 し た 地 下 構
造 モ デ ル を 修 正 す る 。さ ら に 、得 ら れ た 地 下 構 造 モ デ ル を 用 い て 上 述 の 断 層 モ デル に 対 す る 詳 細 法 を 用 い た 強 震 動 評 価 に 着 手 す る 。ま た 、得 ら れ た 成 果 を 学 術 論
文としてまとめ、国際誌において研究発表を行う。
3) 平成２４年度：昨 年 度 ま で に 作 成 し た 地 下 構 造 モ デ ル に つ い て 、 観 測 結 果 や 既
往 の 研 究 成 果 を 用 い て 更 に 改 良 す る 。精 緻 化 さ れ た 地 下 構 造 モ デ ル と 史 料 等 に より調整された断層モデルを用いて詳細法による強震動評価とモデルの検証を行う。また、得られた成果について学会等で研究発表を行う。
(e) 平成２３年度業務目的
ひ ず み 集 中 帯 で 発 生 す る 地 震 に 対 す る 強 震 動 予 測 の 高 度 化 の た め 、 1828 年 三 条 地 震を 対 象 と し て 、震源断層モデル及び地 下 構 造 モ デ ル の 改 良 を 実 施 す る 。ま た 、ポ ー タ ブル加速度計を用いた微動探査を実施しこれらモデルの改良に活用する。震源断層モデ
ルの改良に関しては、史料の被害記録により推定される震度データとポータブル加速383

度計を用いた微動探査記録の解析により得られる表層地盤の特性から、震度インバー
ジョン解析に用いる震度データを整理する。地下構造モデルの改良に際しては、既存の地下構造モデルを初期モデルとして、当該地域に認められる逆断層により対象地域
を５つのブロックに区分し、本プロジェクトで実施された構造探査のほか、既存のボーリング調査、基礎試錐データ、地質情報を用いて、それぞれのブロックごとに地下構造モデルを作成することにより逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを構築する。
得られたモデルに対して自然地震観測記録や微動探査データ等により精緻化を行う。
ま た 、逆 断 層 構 造 を 取 り 入 れ た 地 下 構 造 モ デ ル を 用 い て 中 小 地 震 の 再 現 計 算 を 実 施 し 、
逆断層構造を考慮しないモデルによる計算波形との比較から逆断層構造による地震動の特徴を確認するとともに、観測波形との比較から地下構造モデルの検証を行う。
(2)

平成２３年度の成果(a) 業務の要約
ひ ず み 集 中 帯 で 発 生 す る 地 震 に 対 す る 強 震 動 予 測 の 高 度 化 の た め 、 1828 年三条地震を対象として、震源断層モデル及び地下構造モデルの改良を行った。震度インバージョン
解析による震源断層モデルの改良に向けて、史料にある被害記録から推定された地表の震度データに対する表層地盤の影響を評価するために、被害地においてポータブル加速度計
を用いて微動探査を実施した。また、推定される震源断層について北西傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状をモデル化し、史料にある地震被害から推定された地表の震度データ、及び表層地盤モデルの整理を行った。地下構造モデルの改良にあたっては、既 存 の 地 下 構
造 モ デ ル を 初 期 モ デ ル と し て 、 当該地域に認められる中央丘陵西縁部断層、長岡平野西縁断層帯、新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層、越後平野東縁断層帯の逆断層構
造を取り入れた地下構造モデルを構築した。これらの断層により対象地域を 5 つのブロックに区分し、本 プ ロ ジ ェ ク ト で 実 施 さ れ た 構 造 探 査 の ほ か 、既 存 の ボ ー リ ン グ 調 査 、基礎 試 錐 デ ー タ 、地 質 情 報 を 用 い て 、それぞれのブロックごとに地下構造モデルを作成し、自然地震観測記録の解析から得られる R/V スペクトル比や微動アレイデータから得られる
位相速度を用いて精緻化を行った。逆断層構造を取り入れて構築した地下構造モデルを用
いて、中越地域及び中越沖地域で発生した中小地震の再現計算を行い、逆断層構造を考慮しないモデルによる計算波形との比較から逆断層構造による計算波形の特徴を確認し、また、観測記録との比較によりモデルの妥当性を検証した。
(b) 業務の実施方法
・震源断層モデルの改良
1828 年三条地震を対象として、震度インバージョン解析に向けて、推定される震源断層について北西傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状をモデル化し、史料にある地震被害から推定された地表の震度データ、及び表層地盤モデルの整理を行う。また、史料に被害が記録されている地域において、地表震度に対する表層地盤の影響を評価するためにポータ
ブル地震計を用いて微動探査を行う。
・地下構造のモデル化
384

既存の地下構造モデルを初期モデルとして、対象地域に認められる逆断層による層構造の不整合を取り入れるために、これらの断層により区分される 5 つのブロックごとに、本プ ロ ジ ェ ク ト で 実 施 さ れ た 構 造 探 査 の ほ か 、既 存 の ボ ー リ ン グ 調 査 、基 礎 試 錐 デ ー タ 、
地 質 情 報 に 基づいて地下構造モデルを作成する。得られたモデルに対して、自然地震観測
記録の解析から得られる R/V スペクトル比や微動アレイデータから得られる位相速度により精緻化する。
・地下構造モデルの検証
逆断層構造を考慮した地下構造モデルを用いて中小地震の再現計算を行い、逆断層構造を考慮しないモデルによる計算波形との比較から逆断層構造による地震動の特徴を確認し、また観測波形との比較によりモデル妥当性の検証を行う。
(c) 業務の成果
1) 震源断層モデルの改良
1828 年三条地震を対象として、震度インバージョン解析に向けて、推定される震源断層について北西傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状をモデル化し、史料にある地震被害から推定された地表の震度データ、及び表層地盤モデルの整理を行った。これらに基づき、平成 22 年度業務による簡便法による強震動予測結果を再検討した（図 1、P392）。また、
簡便法による強震動予測の検証として、2004 年新潟県中越地震について同じ手法を適用した。その結果、高震度域においてやや過小評価、低震度域および三条地域においてやや過大評価となる傾向が見られた（図 2、P393）。今後、詳細法による強震動予測を行い、北西
傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状に対する議論を深める予定である。
また、1828 年三条地震において、史料に被害が記録されている地域のうち、震度 7 が報告されている地点において、地表震度に対する表層地盤の影響を評価するためにポータブ
ル地震計を用いて微動探査を行った。
2) 地下構造のモデル化
地下構造モデル化の対象領域は 1828 年三条地震の震源域とその周辺にあたる新潟地域である。この地域は、厚い堆積層に覆われている領域と主に硬い岩盤からなる山地とからなり、また、多数の活断層・伏在断層の分布が認められている。これらの複雑な構造は当該地域における地震動の伝播に影響を与えていることが考えられる。そこで、浅部の堆積層から深部の地震基盤に相当する地層までの詳細な地下構造のモデル化に加えて、断層構造をモデル化し、これらを反映した地下構造モデルを構築した。地下構造のモデル化にあたっては、本プロジェクトで実施された反射法探査、既存の各種探査・調査の結果を用いた。図 3(P396)に対象地域とそこに認められる断層の分布を示す。図 4(P397)に各種探査・調査が実施された測線及び地点の位置を示す。
地下構造モデルの再構築に際して初期モデルとした地下構造モデルは、防災科学技術研究所による新潟県地域の深部地盤構造モデルをもとに、自然地震観測記録から得られる
R/V スペクトル比による修正、ならびに二次元差分法を用いたインバージョンによる修正を行って調整された地下構造モデルである。表 1(P394)に初期モデルとした地下構造モデ
ルに関する地層の層序区分、表 2(P394)にそれら各層の物性値を示す。
385

地下構造モデルに取り入れる対象とした断層は、中央丘陵西縁部断層（常楽寺断層）、
長岡平野西縁断層帯、新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層（月岡断層帯）、および
越後平野東縁断層帯（加茂断層・悠久山断層）である。これらは既存の地下構造に関する資料においてその存在が顕著な活断層であり、北北東－南南西方向の走向をもち西傾斜の逆断層が大半であるが、これとは共役の東傾斜の逆断層も含まれる。また、越後平野東縁
断層（平成 20 年度ひずみ集中帯における調査観測・研究成果報告書，2009） 11) において、三条地震の震源断層の可能性が指摘されている。
これらの逆断層構造について、対象地域周辺で実施されている反射法地震探査・屈折法
地震探査データ・微動アレイ探査データ・ボーリングデータ、地質情報、及び本プロジェクトで実施された反射法地震探査結果を用いて、断層面の緯度・経度・深さを読み取ることによってモデル化した。図 5(P398)にそれぞれの断層面の読み取り値を示す。中央丘陵
西縁部断層の断層面は高角西傾斜の逆断層である。長岡平野西縁断層帯の断層面は中央丘
陵西縁部断層の東側に存在する低角度の分岐断層と考えられ、北緯 37.6 度以南では鳥越断層と一致するようになる。新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層の断層面は高角の逆断層で、新津丘陵東縁の活断層に連続すると考えられる。越後平野東縁断層帯の断層面
は南東に 30 度程度で傾き下がる逆断層である（平成 20 年度ひずみ集中帯調査観測・研究
成果報告書，2009）。
対象地域はこれらの断層面によって 5 つのブロックに区分される。区分されたブロックの平面図を図 6(P399)に示す。中央丘陵西縁部断層の断層面の北西側をブロック①、中央
丘陵西縁部断層と長岡平野西縁断層帯の断層面に挟まれた領域をブロック②、長岡平野西縁断層帯と新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層および越後平野東縁断層に挟まれた領域をブロック③、新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層の断層面の南東側をブロック④、越後平野東縁断層の断層面の南東側をブロック⑤とした。それぞれのブロックごとにその内部に含まれるデータのみを用いて各層上面の等深度面をモデル化し、それらの等深度面を各々の断層面で区切ることにより、逆断層構造を組み込んだ地下構造モデルを構築した。図 7(P400)にそれぞれの断層面、断層面に区分されたブロック、及び各ブロ
ック内でモデル化され断層面で区切られた地層上面の等深度面の断面図を示す。
作成された地下構造モデルに対して、モデルを用いて計算された R/V スペクトル比と位相速度の分散曲線が、それぞれ自然地震観測記録の解析から得た R/V スペクトルあるいは
微動アレイ探査から得た位相速度の分散曲線とそれぞれ一致することを条件として、地下構造モデルの各層の厚さを調整した。モデル調整の対象地点は、NIG010（新潟）、NIG013（巻）、NIG014（三条）、NIG017（長岡）NIG018（柏崎）、NIG019（小千谷）、及び NIGH05（聖籠）の K-NET、KiK-net 観測点である。これらの観測点における R/V スペクトル比は、地震波の S 波主要動以降の水平 2 成分から合成されたラディアル成分を上下成分のスペクトルの比として得た。ラディアル成分、上下成分のスペクトルには、周波数 0.05 Hz の Parzen
Window により平滑化を行った。解析に用いた地震の震央と観測点位置を図 8(P400)に、
K-NET 及び KiK-net 観測点における R/V スペクトル比を図 9(P401)に示す。R/V スペクトル比の残差は以下のように定義した。

E

RV

(

=1N

)

N RV

RV

⎡⎛
O
C
C ⎞⎤
o
∑
⎢⎣⎜⎝ RV ( f j ) RVmax − RV ( f j ) RVmax ⎟⎠⎥⎦
j =1
386

2

（1）

ここで、 N RV は R/V スペクトル比のデータ数、 RV O ( f j )、 RV O max はそれぞれ周波数 f j における R/V スペクトル比の観測値と最大値、 RV C ( f j )、 RV C max はそれぞれ周波数 f j におけるR/V スペクトル比のモデルに対する計算値と長周期側の最大値である。
微動アレイ探査による位相速度の分散曲線は、山中ほか（2005） 12) 、津野ほか（2006）
13)、黒瀬ほか（2000） 14) を用いた。位相速度分散曲線の残差は以下のように定義した。

E

(

)

PV

N
⎡
⎤
= 1 N PV ∑ ⎢w( f j )⎛⎜ C o ( f ) − C c ( f ) ⎞⎟ C o ( f )⎥
PV
j
j
j
⎝
⎠
⎦
j =1 ⎣

2（2）

ここで、 N PV は位相速度分散曲線のデータ数、 C O ( f j )、 C C ( f j )はそれぞれ周波数 f j における位相速度の微動アレイ探査結果とモデルに対する計算値、w ( f j )は重みである。このよ
うに定義された R/V スペクトル比の残差と位相速度分散曲線の残差を用いて、以下のように重みを付けた総合的残差を最小とする逆解析解を求めた。

E = 0.2 E

PV+ 0.8E（3）

RV

逆解析は山中・石田(1995) 15) による遺伝的アルゴリズムを採用し、個体数 50、世帯数 50
として初期乱数を 10 回変えて試行した。逆解析において、地震基盤の上面深さと各層の S
波速度は固定し、各層の下面の深さを変数とした。図 10(P401)に逆解析結果の一例を示す。
図 11(P402,403)に逆断層構造を取り入れて再構築された地下構造モデルの上面深さの分布図を示す。また、図 12(P404)に逆断層構造を取り入れた地下構造モデルと逆断層構造を考慮しない地下構造モデルの比較断面図を示す。
3) 地下構造モデルの検証
逆断層構造を取り入れて構築した地下構造モデルの妥当性を検証するために、対象地域で発生した中小地震に対して、このモデルを用いて計算された地震波形と逆断層構造を考慮せず作成した地下構造モデルを用いて計算された地震波形とを比較し、逆断層構造による地震動の特徴を確認し、また、計算波形をこれら中小地震の観測波形と比較した。
再現計算の対象とした地震は、2004 年 10 月 23 日 18 時 57 分に新潟県中越地方で発生した M5.3 の地震（2004 年新潟県中越地震の余震）、及び 2007 年 7 月 16 日 21 時 8 分に新潟
県中越沖で発生した M4.4 の地震（2007 年新潟県中越沖地震の余震）である。これらの地
震の諸元を表 1(P394)に示す。震央位置は気象庁、その他は防災科学技術研究所 F-NET の値を採用した。再現計算は三次元差分法によって行った。最小格子間隔は 200 m とした。
計算波形と観測波形との比較は、周期 0.1～0.6 Hz の帯域で行った。
逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを用いて計算した場合と逆断層構造を考慮しない場合の計算波形を比較すると、西山層あるいは椎谷層より浅部の構造に断層による不整合がみられるときに、両者のモデルによる計算結果の差異がみられる。基盤岩類や七谷層など深い構造の相違は、計算結果にあまり大きな影響を及ぼさないようである。逆断層構
造がある場合とない場合の比較の例として、北緯 37.7 度の東西方向の測線における波形のペーストアップを、2004 年新潟県中越地震の余震については図 13(P405,406)に、2007 年
新潟県中越沖地震の余震については図 14(P407,408)に示す。どちらの図でも横軸は測線の西端から測った距離である。測線上の距離およそ 30～35 km の位置に中央丘陵西縁部断層387

及び長岡平野西縁断層帯の逆断層構造が認められる。2004 年新潟県中越地震の余震の震央はこの位置からおよそ 60 km 南、2007 年新潟県中越沖地震の余震の震央はこの位置からおよそ 30km 南西の位置にある。中央丘陵西縁部断層及び長岡平野西縁断層帯の走向は南南西であることから、震源からこの測線に伝播する地震波は逆断層構造の影響を受けていることが認められる。図中、緑色の楕円で囲まれた位置と時間に逆断層構造の影響が認められる。また、青色の楕円で囲まれたところ、青色の影のついた部分、赤色の楕円で囲まれたところに、特に逆断層構造の影響が特徴的に現れている。
逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを用いた再現計算による波形と、観測波形との比較例を図 15(P409,410)に示す。観測点は K-NET の NIG010（新潟）と NIG013（巻）で、それぞれ 2004 年新潟県中越地震の余震と 2007 年新潟県中越沖地震の余震の波形を比較している。NIG010 観測点に関しては、速度波形の振幅、フーリエスペクトルの振幅ともに、計算値は観測値と概ね同じレベルとなっているのに対して、NIG013 観測点に関しては、どちらの振幅も計算値は観測値より小さい。このような不一致が見られた観測点は、NIG013のほか、NIG016（寺泊）や柏崎・刈羽発電所サービスホールなど新潟平野より西側の地域に位置する観測点が挙げられる。計算波形と観測波形の振幅の不一致が地域的傾向を示す
ことから、地下構造モデルの地層ごとに基礎試錐データによる P 波速度の深さ分布を整理した。図 16(P411)に、西山層と椎谷層について P 波速度の深さ分布を示す。西山層、椎谷層ともに、海域も含めた新潟平野より西側の地域における P 波速度は、東頸城や小国など
内陸部における P 波速度より小さな値を示している。また、新潟平野より西側の地域における P 波速度は深さ依存性が顕著である。表 4(P395)に、西山層、椎谷層それぞれについて新潟平野より西側の地域における P 波速度の深さごとの平均値をまとめた。現在得られている地下構造モデルにおいては、西山層や椎谷層の P 波速度は内陸部の検層結果を用いて設定している。そのため、海域や新潟平野より西側の地域、あるいはこれらの地層が浅い地域では、P 波速度や S 波速度は実際よりもやや大きな値の設定となっている。このことが計算波の振幅が観測波の振幅より小さくなっている原因と考えられる。
(d) 結論ならびに今後の課題
ひ ず み 集 中 帯 で 発 生 す る 地 震 に 対 す る 強 震 動 予 測 の 高 度 化 の た め 、 1828 年三条地震の震源域及びその周辺地域を対象として、震源断層モデル及び地下構造モデルの改良を行った。
史料に記録されている 1828 年三条地震による被害地域において、ポータブル加速度計
を用いて微動探査を実施し、震度インバージョン解析による震源断層モデルの改良に向けて、地表震度に対する表層地盤の効果に関するデータを取得した。また、推定される震源断層について北西傾斜と南東傾斜のそれぞれの断層形状をモデル化し、史料にある地震被害から推定された地表の震度データ、及び表層地盤モデルの整理を行った。
対象地域内に認められる活断層・伏在断層による逆断層構造を考慮した地下構造モデルを構築した。モデルに取り入れた活断層は、中央丘陵西縁部断層、長岡平野西縁断層帯、
新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層、及び越後平野東縁断層帯である。これらの逆断層の断層面により対象地域を 5 つのブロックに区分し、それぞれのブロックごとにその領域内の各種データを用いてモデル化された速度層上面の等震度面をそれぞれの断層面
388

で区切ることによって、逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを得た。得られた地下構造モデルに対して、自然地震観測記録から得られた R/V スペクトル比、及び微動アレイ探
査から得られた位相速度分散曲線を用いた逆解析により精緻化を行った。逆断層構造を考慮した地下構造モデルを用いて対象地域内で発生した中小地震の再現計算を行い、逆断層構造を考慮しないモデルによるシミュレーション結果との比較により逆断層構造による地震動の特徴を確認し、また、計算波形とこれらの中小地震の観測波形との比較により地下構造モデルの妥当性の検証を行った。
史料に残される記録は家屋等の被害や地表に現れた地変等であるから、これらの記録の分布するところは、町や村落が発達し、あるいは液状化等の地変が発現する領域に限られる。1828 年三条地震の震度データも、史料に記載された被害や地変等から推定されたものであるから、これらの大半は、震源断層と推定される越後平野東縁断層帯の地表トレース
西側に広がる軟弱な第四紀堆積層に覆われた河川流域周辺に分布する。この断層帯地表ト
レースの東側は比較的硬質な新第三紀層が露頭する領域に接続しており、地表トレース西側と対照的である。このような事情を踏まえて、1828 年三条地震の震源断層の位置や震源
断層モデルの構築のため、史料に残る被害地点で実施した観測データを活用した震度デー
タの詳細な検討に基づく震度インバージョンの高度化が必要である。
また、逆断層構造を取り入れて構築した地下構造モデルに対して、各地層の物性値の見直し、中小地震の再現計算による更なる調整、特に浅い構造の改良が重要である。
(e) 引用文献
1) 中田高・今泉俊文：活断層詳細デジタルマップ，東京大学出版会，2002．
2) 石油公団：平成 2 年度

国内石油・天然ガス基礎調査

海上基礎物理探査「新潟～富山浅海域」調査報告書，28pp，1991．
3) 徳山英一・本座栄一・木村政昭・倉本真一・芦康人・徐垣・日野亮太・野原

寿一郎・岡村行信・荒戸裕之・伊藤壮・阿部寛信・坂井眞一・向山建次郎：日本周辺海域中新世最末期以降の構造発達史，海洋調査技術，Vol.13，No.1，別添 CD-ROM，2001．
4) 活断層データベース（産業技術総合研究所

地質調査総合センター

活断層研究センターホームページによる）
5) 新潟県：新潟県地質図説明書（2000 年版），新潟県地質図改訂委員会編，2000．
6) 土谷信之・高橋浩・柳沢幸夫・山元孝広・久保和也・駒澤正夫・広島俊男・内藤一

樹：20 万分の 1 地質図幅「村上」，地質調査所，1999．
7) 山元孝広・滝沢文教・高橋浩・久保和也・駒澤正夫・広島俊男・須藤定久：20 万分の 1 地質図幅「日光」，地質調査所，2000．
8) 角靖夫・笹田政克・広島俊男・駒澤正夫：20 万分の 1 地質図幅「新潟」，地質調査所，
1985．
9) 竹内圭史・加藤碵一・柳沢幸夫・広島俊男：20 万分の 1 地質図幅「高山」，地質調査所，「高田」，1994．
10) 原山智・滝沢文教・加藤碵一・駒澤正夫・広島俊男・須藤定久：20 万分の 1 地質図幅
「富山」，地質調査所，1995．
11) 文部科学省研究開発局：ひずみ集中帯の重点的調査観測・研究成果報告書（平成 20389年度），2009．
12) 山中浩明・元木健太郎・福元俊一・山田伸之・浅野公之：2004 年新潟県中越地震の余 震 ・ 微 動 の 観 測 と 地 盤 特 性 の 評 価 ， 地 球 惑 星 科 学 関 連 学 会 2005 年 合 同 大 会 予 稿 集 ，
S079P-010，2005．
13) 津野靖士・工藤一嘉・中村友紀子・神野達夫・畑山
孝志・田中伸一郎・坂上健・座間信作・笹谷努・古村実：新潟平野における深部 S 波速度構造の推定、平成 16・17

年度科学研究費補助金（基盤研究 B,2）研究成果報告書「巨大地震によるやや長周期地震動の生成機構解明と石油タンク・免震建物等耐震性能評価（研究代表者：工藤一嘉、課題
番号：16310125）」，pp.129-140，2006．
14) 黒瀬健・山中浩明・衣笠善博：動アレイ観測による新潟平野のＳ波速度構造の推定，

地球惑星科学関連合同大会，Sg-001，2000．
15) 山中浩明・石田寛：遺伝的アルゴリズムによる位相速度の逆解析，日本建築学会構造系論文集，No.468，pp.9-17，1995．
16) 原子力安全基盤機構：平成 19 年度

2007 年新潟県中越沖地震・震源周辺地域の地下構造モデルの作成（技術資料），2008．
17) Hikima, K., and Koketsu, K.: Rupture processes of the 2004 Chuetsu (mid-Niigata
prefecture) earthquake, Japan: A series of events in a complex fault system, Geophys.
Res. Lett., Vol.32, L18303, doi:10.1029/2005GL023588, 2005.
(f) 成果の論文発表・口頭発表等
著者

題名

発表先

発表年月日

石瀬素子，纐纈一起， ひ ず み 集 中 帯 に お け る 強 震

日本地球惑星科学連合

平成 23 年 5三宅弘恵

2011 年大会（幕張メッ

月 26 日動予測―1828 年三条地震

による検証（その 2）―

セ国際会議場,千葉市）(g) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定
1) 特許出願
なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定なし(3)

平成２４年度業務計画案

こ れ ま で に 作 成 し た 地 下 構 造 モ デ ル に つ い て 、観 測 結 果 や 既 往 の 研 究 成 果 を 用
い て 更 に 改 良 す る 。精 緻 化 さ れ た 地 下 構 造 モ デ ル と 史 料 等 に よ り 調 整 さ れ た 震 源
断 層 モ デ ル を 用 い て 詳 細 法 に よ る 強 震 動 評 価 と モ デ ル の 検 証 を 行 う 。ま た 、得 られた成果について学会等で研究発表を行う。
震 源 断 層 モ デ ル に 関 し て は 、1 8 2 8 年 三 条 地 震 の 被 害 地 域 で 今 年 度 実 施 し た 観 測
記 録 を 活 用 し て 史 料 に よ る 三 条 地 震 の 震 度 分 布 を 詳 細 に 検 討 し 、震 度 イ ン バ ー ジ390ョンにより、更に震源断層モデルを改良する。
地 下 構 造 モ デ ル の 改 良 に 関 し て は 、自 然 地 震 観 測 記 録 か ら 得 ら れ た R / V ス ペ ク
トル比や微動アレイ探査から得られた位相速度分散曲線を用いて各速度層の厚さ を 更 に チ ュ ー ニ ン グ す る と と も に 、各 地 層 の 物 性 値 を 見 直 す な ど し て 、中 小 地
震の観測波形をよりよく再現するように比較的浅い速度層の厚さを調整する。
得 ら れ た 震 源 モ デ ル と 地 下 構 造 モ デ ル を 用 い て 広 帯 域 地 震 動 計 算 を 行 い 、震 源
断 層 モ デ ル 及 び 逆 断 層 を 取 り 入 れ た 地 下 構 造 モ デ ル の 検 証 を 行 う 。広 帯 域 地 震 動の 計 算 に お い て は 、長 周 期 地 震 動 を 三 次 元 差 分 法 で 行 い 、短 周 期 地 震 動 を 統 計 的
グリーン関数法で行い、これらをハイブリッド合成するものとする。

391

図1

簡便法による 1828 年三条地震の強震動評価

平成 22 年度と同じ手法を用い、南東傾斜（左図）および北西傾斜（右図）の断層面に対して、簡便法による強震動評価を行った。△はサブテーマ 6－1 によって推定された歴史震度を、□は都市を示す。

392

図2

簡便法による 2004 年新潟県中越地震の強震動評価

左図：平成 22 年度と同じ手法を用い、2004 年新潟県中越地震の強震動評価の北西傾斜の断層面 (Hikima and Koketsu, 2005) 17) に対して、簡便法による強震動評価を行った。▽
は K-NET、KiK-net、気象庁、自治体震度計によって観測された計測震度。□は都市を示す。
右図：予測震度と計測震度の比較。

393

表 1 石油公団基礎試錐および基礎物理探査の層序区分
区分は新潟油田地域の標準層序（新潟県、2000） 5) による。
新潟油田地域（本報告の区分）

東頸城地域

西頸城地域

沖積層
段丘堆積物

沖積層
段丘堆積物

沖積層
段丘堆積物

魚沼層群
灰爪層

魚沼層群
灰爪層

魚沼層群
灰爪層

西山層

西山層

谷浜層
名立層

前期

椎谷層

椎谷層

川詰層

後期

上部寺泊層

能生谷層

七谷層

上部寺泊層
下部寺泊層
難波山層
火打山層
七谷層

グリーンタフグリーンタフグリーンタフ

地質時代
完新世
後期
第四紀
更新世

中期
前期
後期

鮮新世

新
第
三
紀

下部寺泊層
中期

中新世

前期
先新第三紀

難波山層
火打山層
七谷層

足尾帯・上越帯（中古生層、花崗岩類、変成岩類）

表2

地下構造モデルの物性値

地質

Vs(km/s)Vp(km/s)ρ(g/cm 3 )

表層

0.35

1.8

1.7

魚沼層群第一層

0.6

1.8

1.95

魚沼層群第二層

1

2.2

2.05

魚沼層群第三層

1.3

2.6

2.2

西山層

1.6

2.8

2.3

1.9

3.3

2.35

2.1

4

2.4

2.9

4.6

2.55

3.4

5.9

2.7

椎谷層および
上部寺泊層
下部寺泊層
七谷層およびグリーンタフ
基盤岩類

394

表3

差分法計算に用いた地震の諸元

2004 年 10 月 23 日 18 時 57 分に発生した新潟県中越地震の余震
緯度

経度

深さ

走向

傾斜

すべり

地震モーメン

（度）

（度）

(km)

（度）

（度）

角（度）

ト(Nm)

37.2063138.8635

222

55

98

4.86×10 16

7.53
5

2007 年 7 月 16 日 21 時 8 分に発生した新潟県中越沖地震の余震
緯度

経度

深さ

走向

傾斜

すべり

地震モーメン

（度）

（度）

(km)

（度）

（度）

角（度）

ト(Nm)

37.5088

138.6297

187

54

70

5.21×10 15

20.42
11

＊

赤字は F-net、黒字は気象庁一元化震源。
＊原子力安全基盤機構（2008）では、深さ 13.6km として計算（独立行政法人
16）：平成 19 年度

基盤機構（2008）
モデルの作成2007 年新潟県中越沖地震・震源周辺地域の地下構造

技術資料による）。

表4

西山層、椎谷層の物性値の見直し
西部地域の西山層
修正前

Vp2.8

Vs1.6

ρ2.3

Vp(km/s)Vs(km/s)ρ(g/cm 3 )深度 0―500

1.8

0.5

1.95

深度 500―1500

2.2

0.8

2.07

深度 1500―

2.4

1.0

2.15

深度(m)

椎谷層
修正前

Vp3.3

Vs1.9

ρ2.35

Vp(km/s)Vs(km/s)ρ(g/cm 3 )深度 0―500

2.0

0.6

2.00

深度 500―1500

2.4

1.0

2.15

深度 1500―

3.2

1.7

2.30

深度(m)

原子力安全

395

図3

対象地域とそこに認められる活断層

実線は活断層、破線は伏在断層。陸域の活断層は中田・今泉編（2002） 1) 、新潟平野の伏在断層は石油公団（1991）2) 、海域の活断層は徳山ほか（2001）3) による。断層名は活断層
データベース（産業技術総合研究所
ページ

4）

地質調査総合センター

活断層研究センターホーム

による）。

1：虚空蔵山断層

2：櫛形山脈断層帯（a：加治川断層

3：牟礼山北西断層

4：月岡断層帯（a：庵地断層

5：沼越峠断層

6：加茂断層7：悠久山断層

9：長岡平野西縁断層帯（a：弥彦断層
10：常楽寺断層

b：櫛形断層）b：月岡断層c：村松断層）

8：六日町断層

b：鳥越断層c：片貝断層）

11：十日町断層帯（a：十日町断層

b：土市断層）12：高田平野東縁断層

13：高田平野西縁断層

396

14：国中南断層

15：小田断層図4

各種探査・調査の実施された測線位置と地点位置及び地震観測点位置

茶色の実線は本プロジェクトによる測線、青色の実線は既存の反射法探査測線、黄色の三角は微動アレイ探査地点、桃色の六角は深部ボーリング調査地点、赤色の三角は基礎試錐実施地点、黄色の四角は K-NET 観測点、緑色の四角は KiK-net 観測点。赤色の実線は活断層、橙色の実線は背斜、緑色の実線は降斜。背景は地質区分で、新潟県内は新潟県地質図（土谷ほか，1999）6) 、「日（新潟県，2000）5) を簡略化。県外は 20 万分の 1 地質図「村上」光」（山元ほか，2000） 7) 、「新潟」（角ほか，1985） 8) 、「高田」（竹内ほか，1994） 9) 、「富山」（原山ほか，1995） 10) による。

397

図5

断層面位置の読み取り値

左上：中央丘陵西縁部断層。右上：長岡平野西縁断層帯。左下：新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層。右下：越後平野東縁断層帯。

398

図6

断層面によって区分されたブロックの地表投影図。

赤色の線で囲まれたブロック①は中央丘陵西縁部断層の北西側、桃色の線で囲まれたブロ
ック②は中央丘陵西縁部断層と長岡平野西縁断層帯に挟まれた領域、橙色の線で囲まれた
ブロック③は長岡平野西縁断層帯と新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層および越後平野東縁断層に挟まれた領域、黄色の線で囲まれたブロック④は新津丘陵東縁の活断層及び平野部の伏在断層の南東側、緑色の線で囲まれたブロック⑤は越後平野東縁断層の南東側である。

399

領域①

領域②

領域③

領域④

領域⑤

領 域 ①のデータで作成し た上面深度データ
領 域 ④のデータで作成し た上面深度データ

領 域 ②のデータで作成し た上面深度データ

領 域 ⑤のデータで作 成 した上面深度デー

領 域 ③のデータで作成した上面深度データ

図7

逆断層を取り入れた地下構造モデル構築の模式図

断層面で区分されたそれぞれのブロック内で地層上面の等深度面がモデル化され、各々の断層面で区切られて、逆断層構造がモデル化される。

図8

R/V スペクトル比の解析に用いた地震の震央と観測点位置

左は解析に用いた地震の震央。シンボルの色は震源の深さを表す。右は観測点の位置。白丸は K-NET、赤丸は KiK-net、赤三角は気象庁観測点。

400

図9

R/V スペクトル比左は K-NET 観測点、右は KiK-net 観測点。

図 10

位相速度分散曲線と R/V スペクトル比を用いた地下構造モデルの精緻化

K-NET 観測点 NIGH05 における逆解析例。黒丸は観測データ、桃色、赤色の曲線は逆解析結
果、緑色の曲線は初期モデル。左上は位相速度分散曲線、左下は規格化された R/V スペク
トル比、右は速度構造。
401

2nd Uo Model3

1st Uo Model3

Depth[m]
8000
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
400
300
200
100
50
0

38.5

38

37.5

37

138

138.5

139

図 11(a)

139.5

138

140

138.5

139

139.5

140

逆断層を取り入れた地下構造モデル

左は魚沼層群第一層上面、右は魚沼層群第二層上面の深さ。白い筋はモデル化した逆断層の地表トレース。

3rd Uo Model3

Ns Model3

Depth[m]
8000
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
400
300
200
100
50
0

38.5

38

37.5

37

138

138.5

139

図 11(b)

139.5

140

138

138.5

139

139.5

140

逆断層を取り入れた地下構造モデル

左は魚沼層群第三層上面、右は西山層上面の深さ。白い筋はモデル化した逆断層の地表ト
レース。

402

LTd Model3

Sy UTd Model3

Depth[m]
8000
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
400
300
200
100
50
0

38.5

38

37.5

37

138

138.5

139

図 11(c)

139.5

138

140

138.5

139

139.5

140

逆断層を取り入れた地下構造モデル

左は椎谷層および上部寺泊層上面、右は下部寺泊層上面の深さ。白い筋はモデル化した逆断層の地表トレース。

Bs Model3

Na Gf Model3

Depth[m]
8000
7000
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
400
300
200
100
50
0

38.5

38

37.5

37

138

138.5

139

図 11(d)

139.5

138

140

138.5

139

139.5

140

逆断層を取り入れた地下構造モデル

左は七谷層およびグリーンタフ上面、右は基盤岩類上面の深さ。白い筋はモデル化した逆断層の地表トレース。

403

図 12(a)北緯 37.58 度における地下構造モデルの東西断面図

上は逆断層を取り入れたモデル、下は考慮しないモデル。以下の図で同じ。

図 12(b)

北緯 37.62 度における地下構造モデルの東西断面図

図 12(c)

北緯 37.70 度における地下構造モデルの東西断面図

図 12(d)

北緯 37.73 度における地下構造モデルの東西断面図

図 12(e)北緯 37.80 度における地下構造モデルの東西断面図

図 12(f)

北緯 38.07 度における地下構造モデルの東西断面図404

図 13(a)逆断層構造による地震動の特徴（2004 年新潟県中越地震の余震の再現計算）

北緯 37.7 度に位置する東西測線における波形のペーストアップ。上は逆断層を取り入れた地下構造モデルを用いて計算された NS 成分の波形。下は逆断層を考慮しない場合の計算波形。
405

図 13(b)逆断層構造による地震動の特徴（2004 年新潟県中越地震の余震の再現計算）

北緯 37.7 度に位置する東西測線における波形のペーストアップ。上は逆断層を取り入れた地下構造モデルを用いて計算された EW 成分の波形。下は逆断層を考慮しない場合の計算波形。
406

図 14(a)逆断層構造による地震動の特徴（2007 年新潟県中越沖地震の余震の再現計算）

北緯 37.７度に位置する東西測線における波形のペーストアップ。上は逆断層を取り入れた地下構造モデルを用いて計算された NS 成分の波形。下は逆断層を考慮しない場合の計算波形。
407

図 14(b)逆断層構造による地震動の特徴（2007 年新潟県中越沖地震の余震の再現計算）

北緯 37.７度に位置する東西測線における波形のペーストアップ。上は逆断層を取り入れた地下構造モデルを用いて計算された EW 成分の波形。下は逆断層を考慮しない場合の計算波形。
408

図 15(a)計算波形と観測波形の比較

K-NET 観測点 NIG010（新潟）における比較。上の図は 2004 年新潟県中越地方の余震、下の図は 2007 年新潟県中越沖の余震。左列は速度波形、右列はそのフーリエスペクトル。それ
ぞれ、上から順に NS、EW、UD 成分。黒線は観測波形、赤線は逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを用いた計算波形、青線は逆断層構造を考慮しない場合の計算波形。

409

図 15(b)計算波形と観測波形の比較

K-NET 観測点 NIG013（巻）における比較。上の図は 2004 年新潟県中越地方の余震、下の図は 2007 年新潟県中越沖の余震。左列は速度波形、右列はそのフーリエスペクトル。それぞれ、上から順に NS、EW、UD 成分。黒線は観測波形、赤線は逆断層構造を取り入れた地下構造モデルを用いた計算波形、青線は逆断層構造を考慮しない場合の計算波形。

410

西山層
0

1

2

Vp(km/sec)
3

椎谷層
4

5

0

6

1

2

Vp(km/sec)
3

4

5

6

0

0
柏崎・刈羽発電所

柏崎・刈羽発電所

東頚城

東頚城
小国

小国
柏崎沖

500

500

直江津沖

柏崎沖
直江津沖

佐渡沖

1000
深度（GL-m)

深度（GL-m)

1000

1500

1500

2000

2000

2500

2500

3000

3000

図 16

地層ごとの P 波速度の深さ分布

左は西山層、右は椎谷層について、内陸部、海域及び新潟平野より西側の各地域におけるP 波速度の深さ分布。シンボルの色はそれぞれの地域を示す。

411